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技術 電気動力補助ステアリング・システム

出願人 ティーアールダブリュー・リミテッド
発明者 マーチ,フィリップニキル・コッパティル,プラーラドサン,シャオ-ドン
出願日 2015年12月22日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2017-533827
公開日 2018年1月11日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-500235
状態 特許登録済
技術分野 走行状態に応じる操向制御
主要キーワード デジタル論理ゲート 変更レート ホール角 利得項 故障動作 モータ駆動シャフト 機械コンポーネント トルク測定値
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題・解決手段

電気動力補助ステアリング・システムを動作させる方法であって、電気モータ(1)が補助トルク信号(9)の関数としてステアリング・システムの一部に補助トルクを印加し、補助トルクは、ドライバがステアリング・ホイール(4)を回すのに要する力を減少させる。当該方法は、通常動作の間に、ドライバによって印加されるトルクにしたがい補助トルク信号(9)を発生するステップと、ドライバによって印加されるトルクが信頼性を有するようにはシステムに知られていない故障動作の間に、可変データムに対して、ステアリングの角度位置の関数として変化する値を有する第1項から導出される補助トルク信号(9)を発生するステップと、を含み、可変データムの角度位置が、ステアリングの回転の方向が変更するときに更新される。

概要

背景

単純な電気動力補助ステアリング・システムではトルクセンサが設けられる。トルク・センサは、ステアリング・コラムにおいてトルクのレベルが測定されるように配置される。この測定から、コントローラはトルクを示すトルク要求信号の値を計算する。トルク要求信号は、ステアリング・コラムに取り付けられた電気モータによって発生されることになる。モータは、ドライバによって要求されるのと同一の意味のトルクをコラムに印加する。このようにして、ホイールを回すのに必要とされる労力を低減させる。

この単純な配置が有する課題は、トルクの測定が信頼性を有さず或いは可能でないものとされる故障時に生じ得る。このことは、トルク・センサそれ自体若しくはトルク・センサからの出力の故障、またはトルク・センサからの信号の任意の後処理時に故障がある場合に発生することがある。トルク測定が信頼性を有しない場合は、通常、補助トルクを計算するための基礎としてトルク測定を用いるのは安全ではないものとみなされる。

この課題を改善するために、トルク信号監視する幾らかの検査回路を含めることが知られる。信頼性を有しないとみなされる場合に、補助トルクはゼロに減少され、車両を、実質的にはステアリング補助がないものへと戻す(revert)。このことは、通常、ステアリングを非常に重いものとさせ、車両を運転不能にすることもある。例えばコーナ中央で高速に補助を突然除去することはまた危険なものとなり得る。このため、最後に知られた安全値から徐々に補助を低減させることが知られる。

トルク測定値が信頼性を有しないときに、幾らかのレベルの補助を提供するという試行がなされている。我々は、DE102005005084を認識している。ここでは、ステアリング・シャフト上の2点における相対角度位置が測定され、トルク・センサの故障が生じた場合に粗雑なトルク推定を供給するように使用される。また、DE102008032081A1は、ステアリング・システムの動作方法について開示する。ここでは、補助トルクは、ステアリング・ホイールの角度位置、車両速度、およびステアリング角速度関数として、車両動力の単純モデルに基づいて計算される。

概要

電気動力補助ステアリング・システムを動作させる方法であって、電気モータ(1)が補助トルク信号(9)の関数としてステアリング・システムの一部に補助トルクを印加し、補助トルクは、ドライバがステアリング・ホイール(4)を回すのに要する力を減少させる。当該方法は、通常動作の間に、ドライバによって印加されるトルクにしたがい補助トルク信号(9)を発生するステップと、ドライバによって印加されるトルクが信頼性を有するようにはシステムに知られていない故障動作の間に、可変データムに対して、ステアリングの角度位置の関数として変化する値を有する第1項から導出される補助トルク信号(9)を発生するステップと、を含み、可変データムの角度位置が、ステアリングの回転の方向が変更するときに更新される。

目的

トルク測定値が信頼性を有しないときに、幾らかのレベルの補助を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

電気動力補助ステアリング・システムを動作させる方法であって、電気モータ補助トルク信号の関数として前記ステアリング・システムの一部に補助トルクを印加し、前記補助トルクは、ドライバがステアリング・ホイールを回すのに要する力を減少させ、当該方法が、通常動作の間に、前記ドライバによって印加されるトルクにしたがい補助トルク信号を発生するステップと、前記ドライバによって印加される前記トルクが信頼性を有するようにはシステムに知られていない故障動作の間に、可変データムに対して、ステアリングの角度位置の関数として変化する値を有する第1項から導出される補助トルク信号を発生するステップであって、前記可変データムの角度位置は、前記ステアリングの回転の方向が変更するときに更新される、ステップと、を含む、方法。

請求項2

請求項1記載の方法であって、前記ステアリングの回転の方向が変更するときであるが、1つ以上の付加条件が満たされるとき場合にのみ、前記データムを再設定するステップを含む、方法。

請求項3

請求項2記載の方法において、前記付加条件が、反転の時の前記補助トルクの値にしたがう、方法。

請求項4

請求項1から3の何れか一項記載の方法であって、通常動作モードが用いられ、前記トルク信号損失され或いは信頼性を有しなくなる場合に補助トルク信号を発生する際に採用される用意があるときに、前記データムを決定するステップを含む、方法。

請求項5

請求項1から4の何れか一項記載の方法であって、変更中の前記データムから初期量離れて移動する間に、高いレートで第1成分を変化させるステップであって、その後に、より低いレートで変化させる、或いは飽和させて前記データムから離れる移動の増加によっては変化させない、ステップを含む、方法。

請求項6

請求項1から5の何れか一項記載の方法であって、更に、前記車両速度の関数として第1成分の値を修正するステップを含む、方法。

請求項7

請求項1から6の何れか一項記載の方法であって、更に、直進位置に対する前記ステアリングの位置qcolの関数として変化する第2成分、即ち第2項を生成するステップによって、故障動作の間に、補助トルクを発生するステップを含み、前記補助トルクが前記第1成分の前記第2成分との組み合わせから導出される、方法。

請求項8

請求項7記載の方法であって、前記故障動作において補助トルク信号を生成するステップを含み、該ステップが、前記第1成分および前記第2成分を総計するステップを含む、方法。

請求項9

請求項1から8の何れか一項記載の方法であって、更に、コラム角速度の関数として変化する第3成分を生成するステップによって、前記故障動作の間に補助トルク信号を発生するステップを含む、方法。

請求項10

請求項1から9の何れか一項記載の方法であって、更に、信頼性を有するトルクの測定が可能であるかを判定するステップと、そうでない場合に、通常動作モードから故障モードにスイッチするステップと、を含む、方法。

請求項11

電気動力補助ステアリング・システムであって、車両のロード・ホイールにステアリング・ホイールを動作可能に接続するステアリング機構と、前記ステアリング機構に動作可能に接続される電気モータと、前記ステアリング機構の一部によって伝達されるトルクを示すトルク信号を生成するように構成されるトルク・センサと、前記トルク・センサの出力信号が信頼性を有して使用可能であるときに通常モードで、そうでないときに故障モードで動作可能である信号処理手段と、を備えており、前記信号処理手段が、前記通常モードにおいて、ドライバによって印加される前記トルクにしたがって補助トルク信号を発生するように構成され、故障動作の間に、前記ドライバによって印加されたトルクとは独立して補助トルク信号を発生するように構成され、前記信号処理手段が、前記故障モードにおいて前記補助トルク信号の第1項を発生する第1サブ・ユニットを含み、前記第1項が、可変データムに対するステアリングの角度位置の関数として変化する値を有し、ステアリングの回転の方向が反転するときに前記可変データムが再設定される、システム。

技術分野

0001

本発明は、補助(assisted)トルクステアリング成分(例えば、ステアリング・コラム)に印加するように電気モータが構成される結果、車両を制御するのに必要とされるドライバの労力を低減できる電気動力補助ステアリング・システムに関するものである。

背景技術

0002

単純な電気動力補助ステアリング・システムではトルク・センサが設けられる。トルク・センサは、ステアリング・コラムにおいてトルクのレベルが測定されるように配置される。この測定から、コントローラはトルクを示すトルク要求信号の値を計算する。トルク要求信号は、ステアリング・コラムに取り付けられた電気モータによって発生されることになる。モータは、ドライバによって要求されるのと同一の意味のトルクをコラムに印加する。このようにして、ホイールを回すのに必要とされる労力を低減させる。

0003

この単純な配置が有する課題は、トルクの測定が信頼性を有さず或いは可能でないものとされる故障時に生じ得る。このことは、トルク・センサそれ自体若しくはトルク・センサからの出力の故障、またはトルク・センサからの信号の任意の後処理時に故障がある場合に発生することがある。トルク測定が信頼性を有しない場合は、通常、補助トルクを計算するための基礎としてトルク測定を用いるのは安全ではないものとみなされる。

0004

この課題を改善するために、トルク信号監視する幾らかの検査回路を含めることが知られる。信頼性を有しないとみなされる場合に、補助トルクはゼロに減少され、車両を、実質的にはステアリング補助がないものへと戻す(revert)。このことは、通常、ステアリングを非常に重いものとさせ、車両を運転不能にすることもある。例えばコーナ中央で高速に補助を突然除去することはまた危険なものとなり得る。このため、最後に知られた安全値から徐々に補助を低減させることが知られる。

0005

トルク測定値が信頼性を有しないときに、幾らかのレベルの補助を提供するという試行がなされている。我々は、DE102005005084を認識している。ここでは、ステアリング・シャフト上の2点における相対角度位置が測定され、トルク・センサの故障が生じた場合に粗雑なトルク推定を供給するように使用される。また、DE102008032081A1は、ステアリング・システムの動作方法について開示する。ここでは、補助トルクは、ステアリング・ホイールの角度位置、車両速度、およびステアリング角速度関数として、車両動力の単純モデルに基づいて計算される。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明の目的は、信頼性を有しないトルク測定という課題に対して、従来技術の解決策に存在する幾らかの制約を改善する、改良されたシステムおよび動作方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明の第1の態様によれば、電気動力補助ステアリング・システムを動作させる方法が提供される。ここでは、電気モータが補助トルク信号の関数としてステアリング・システムの一部に補助トルクを印加し、補助トルクは、ドライバがステアリング・ホイールを回すのに要する力を減少させる。当該方法は、通常動作の間に、ドライバによって印加されるトルクにしたがい補助トルク信号を発生するステップと、ドライバによって印加されるトルクが信頼性を有するようにはシステムに知られていない故障動作の間に、可変データムに対して、ステアリングの角度位置の関数として変化する値を有する第1項から導出される補助トルク信号を発生するステップとを含み、可変データムの角度位置が、ステアリングの回転の方向が変更するときに更新される。

0008

ステアリング・システムの一部(通例は、ステアリング・ホイール若しくはステアリング・コラム・シャフト、またはトルク・センサ・クイル・シャフト若しくはモータ・ロータ)が、最後に回転していた方向に対して異なる方向に回転し始めるときに、新規の位置に再設定される変更中データムに対するステアリング・ホール角度の関数として変化する補助トルクを供給する。新規のデータムは、反転が生じるときにステアリング部の角度と等しく設定される。これにより、ステアリングが静止から再度移動するときに、良好なステアリング反応を与える補助の量が印加されるのを可能にする。この可変データムの使用によって、調整されるべき補助が、如何なる静止位置からのステアリングの移動をもドライバが再開する手助けとなることを許容する。

0009

ステアリングが方向を変更する都度、または回転方向が変更する時に1つ以上の条件が付加的に満たされるときにのみ、データムが再設定されてもよい。データムは、如何なる他の条件の下で再設定されなくてもよく、つまり、データムが再設定されるのは、反転が生じたときを唯一の時としてもよい。

0010

1つ以上の条件は、方向の変更が発生する時に補助トルク信号の値を含んでもよいが、反転が行われる時に補助トルク信号の第1成分の値を含んでもよい。

0011

本方法は、ステアリングの回転の方向を監視するステップと、該監視から、回転の方向が変更されたかどうかを判定するステップとを含んでもよい。方向を監視するために、本方法は、ステアリング・システムの一部の角速度を監視するステップを含んでもよい。

0012

ステアリングがしばらくの間静止するときに、本方法は、回転の最後の方向をメモリに格納し、これを現在の移動の方向と比較して、方向の変更を検出するステップを含んでもよい。

0013

変更が検出されたときに、メモリに保存された回転の最後の方向の値が更新されてもよい。

0014

見込まれる回転の方向は2つしかなく、即ち時計回りおよび反時計回りしかないので、本方法は情報を2進ビットとして格納することができる。

0015

本方法は、通常動作モードが使用されており、トルク信号が損失され或いは信頼性を有しなくなる場合に補助トルク信号を発生する際に用いられようとする時に、データムを決定するステップを含んでもよい。

0016

好適な構成では、第1成分は、ステアリングが変更中のデータムから離れて初期量角度移動する間に、高いレートで第1成分を変化させ、その後に、よい低いレートで変化させてもよく、或いは飽和させてデータムから離れる更なる如何なる増加した移動によって変化させなくてもよい。高い変更レートを有する領域は、データムから、約60度またはデータムから約90度の角度範囲に対応してもよく、その後に、より低い変更レートが適用される。

0017

この初期の急速な増加は、ドライバが、方向の変更を行うために車両の初期抵抗を克服して、初期支援キック」を与える手助けをする。

0018

第1成分は、変更中のデータム値の位置からステアリングが離れて移動するときに、線形または非線形の手法で変化させてもよい。この成分は、通常、初期の角度範囲を超えるデータム値に対して、ステアリング位置線形関数として変化させてもよい。

0019

本方法は、車両速度の関数として第1成分の値を修正するステップを含んでもよい。このステップは、速度の関数として値をスケールする、通例は、増加した車両速度によって値を減少させること、または車両速度の関数としてリミット最大値に適用することを含んでもよい。スケールの量は、変更中のデータムに対する角度位置の関数として変化させてもよい。

0020

このように、利得値を車両速度の関数として決定してもよく、また、第1成分を生成する間に使用してもよい。つまり、この項は、参照テーブルまたは関数を用いて制限することなく計算してもよく、また、結果が車両速度によって決定される最大値を超過するときに、その最大値に制限されてもよい。

0021

本方法は、ステアリングのコラム角速度を直接的または間接的に監視するステップと、回転において方向の反転が検出された都度、データムを新規の角度位置に更新するステップと、任意で、上述した特定の条件が満たされる場合に更新のみを行うステップとを含んでもよい。

0022

本方法は、また、直進位置に対するステアリングの位置qcolの関数として変化する第2成分、即ち第2項を生成するステップによって、故障動作の間に補助トルクを発生するステップを含んでもよい。当該補助トルクは、第1成分の第2成分との組み合わせから導出される。

0023

本方法は、故障動作において補助トルク信号を生成するステップを含んでもよい。当該ステップは、第1成分および第2成分を総計することによって生成される項を含む。

0024

本方法は、更に、コラム角速度の関数として変化する第3成分を生成するステップによって、故障動作の間に補助トルク信号を発生するステップを含んでもよい。これは、増加した高いコラム速度でスケール・ダウンさせて、不安定性が起こるのを防止することができる。動力を補助するために、可変データムに対するステアリング角度と車両速度との両方によって調整される値を有するPD(比例および差動)方式のコントローラを備えてもよい。

0025

ステアリングが、現在使用されるデータム値によって調整されない新規の位置で静止すると、第1成分は所定の時間期間を通じて徐々にゼロに減少されてもよい。この場合、ステアリング方向は反転していないが、ステアリングが移動していないときにこの補助成分を除去する必要性が生じる。

0026

ステアリングの回転の方向が反転する結果、静止しないところでは、第1成分の値は反転される。

0027

本方法は、第1成分を第2成分および第3成分と総計することによって、推定されたステアリングの補助トルクを生じさせるステップを含んでもよい。

0028

本方法は、直進位置に対するステアリングのコラム角度と車輛速度との両方の関数として、総計された成分の値を制限するステップを含んでもよい。高い車両速度および大きいコラム角度の両方があるときに、総計された成分は、車両速度およびコラム角度の別の組み合わせに対して厳しく制限されることになる。

0029

通常動作の間、ドライバによって印加されるトルクは、トルク信号を生成するためにトルク・センサによって測定されてもよい。

0030

本方法は、信頼性を有するトルクの測定が可能であるかを判定するステップと、そうでない場合に、通常動作モードから故障モードにスイッチするステップとを含んでもよい。

0031

第2の態様によれば、本発明は電気動力補助ステアリング・システムを提供する。電気動力補助ステアリング・システムは、車両のロード・ホイールにステアリング・ホイールを動作可能に接続するステアリング機構と、ステアリング機構に動作可能に接続される電気モータと、ステアリング機構の一部によって伝達されるトルクを示すトルク信号を生成するように構成されるトルク・センサと、トルク・センサの出力信号が信頼性を有して使用可能であるときに通常モードで、そうでないときに故障モードで動作可能である信号処理手段と、を備えており、信号処理手段が、通常モードにおいて、ドライバによって印加されるトルクにしたがって補助トルク信号を発生するように構成され、故障動作の間に、ドライバによって印加されたトルクとは独立して補助トルク信号を発生するように構成され、信号処理手段が、故障モードにおいて補助トルク信号の第1項を発生する第1サブ・ユニットを含み、第1項が、可変データムに対するステアリングの角度位置の関数として変化する値を有し、ステアリングの回転の方向が反転するときに可変データムが再設定される。

0032

信号処理手段は、更に、故障モードにおいて補助トルク信号の第2成分、即ち第2項を発生する第2処理サブ・ユニットを含んでよい。第2項は、直進位置に対するステアリングの位置qcolの関数として変化し、補助トルクは第1成分を第2成分と組み合わせることから導出される。

0033

信号処理手段は、更に、故障モードにおいて補助トルク信号の第3項を発生する第3処理サブ・ユニットを含んでよい。第3項はコラム角速度の関数として変化する。

0034

本システムは、ステアリング位置センサを含んでよく、ステアリングのコラム位置信号を生成する。

0035

本システムは、コラム速度信号生成手段を含んでもよく、ステアリング・ホイールまたはステアリング・コラムの角速度を示す速度信号を生成する。

0036

コラム速度信号生成手段は速度センサを備えてもよい。代替として、コラム速度信号生成手段は、速度信号を与えるために時間とともに統合できる位置信号を発生する位置センサを備えてもよい。

0037

トルク・センサは、ステアリング・コラムに接続されるか、ステアリング・コラムに取り付けられる別の機械コンポーネントに接続される単一センサを備えてもよい。トルク・センサは、モータにおける電流の流れを監視することにより、モータの位置を単純に決定する仮想センサとしてもよい。

0038

第1項および第2項は、車両速度によって変化されてもよい。

0039

可変データムは、1つ以上の付加条件が満たされるとき場合に、方向の変更を検出することに応じて更新のみされてもよい。1つ以上の付加条件は、反転する時に、補助トルクの値を含むことができ、所定の範囲内にあるか、または所定のレベルより大きいか小さいかにある。

0040

信号処理ユニットは1つ以上のフィルタおよびリミッタを含んでもよい。1つ以上のフィルタおよびリミッタは、補助トルク信号の要求乗数を生成するときに、第1項、第2項および第3項、またはこれら項の総計をフィルタまたは制限するのに使用される。

0041

本システムは、信号処理手段にアクセス可能電子メモリ領域を含んでもよい。電子メモリ領域には、項を定義する関数、マップまたは参照テーブルが格納される。

0042

信号処理ユニットはプロセッサによって実装されてもよい。プロセッサはメモリ領域に格納されたプログラム命令を実行する。

0043

命令によって、多くの別個のステップまたは機能をプロセッサに実行させることができる。ステップまたは機能は、信号処理ユニットが有する異なるサブ・ユニットを規定する。しかしながら、デジタル論理ゲートのような別個の電子コンポーネントを用いて信号処理ユニットを実装することも可能である。論理ゲートの群が各サブ・ユニットを形成する。

0044

これより例示のみの目的で、添付した図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図面の簡単な説明

0045

図1は、通常の動作モードで機能する本発明の電気動力補助ステアリング・システムの概要図である。
図2は、故障動作モードで機能する図1の電気動力補助ステアリング・システムの概要図である。
図は、通常モードにおいて図1のシステムが有する信号処理器によって行われる機能的ステップを示すブロック図である。
図4は、故障モードにおいて図1のシステムが有する信号処理器によって行われる機能ステップを示すブロック図である。
図5は、可変データムに対するステアリングの位置の関数として、補助トルク信号を生成するプロセスで発生される第1期間の値の変化を示すグラフである。
図6は、直進位置に対する絶対コラム角度の関数として、補助トルクを生成するプロセスで発生される第2期間の値の変化を示すグラフである。
図7は、コラム速度Ncolの関数として、利得項の値の変動を示すグラフである。
図8は、直進位置に対するコラム角の関数として補助トルク信号値に適用されるトルク・リミットの変化を示すグラフである。

実施例

0046

通例の電気動力補助ステアリング・システムについて、添付の図面の図1に示す。システムは、(任意の)ギアボックス3を通じて駆動シャフト2に作用する電気モータ1を備える。駆動シャフト2はウォームギア終端する。ウォーム・ギアは、ステアリング・コラム5の一部に設けられたホイール、またはステアリング・コラムに動作可能に接続されたシャフトと協働し、例えばステアリング・ラックに作用する。勿論、このことは、我々が求めている保護の範囲を限定するものと受け止めてはならず、本発明が適用される他の動力補助ステアリング・システムが想定される。ステアリング・コラムは、ドライバによって回転することができ、トルクをステアリング・ホイール4に印加する。ステアリング・コラム5はトルク・センサ6を担持する。トルク・センサ6は、ステアリング・コラム5によって伝達されるトルクを測定するように構成される。トルクは車両のドライバによってステアリング・ホイール(非図示)として生成される。従って、ステアリング・コラムは、車両のロード・ホイール(非図示)によって供給される抵抗力に逆らって回転する。トルク・センサ6からの出力信号Tは、信号処理ユニット7の第1入力に供給される。図示するように、トルク・センサは、2セットの検知要素を有し、ある程度の冗長性および強化安全性を提供するデュアルチャネルデバイスである。しかしながら、単一のチャネル・デバイスを用いることもできる。

0047

モータの角度位置を示す出力信号を生成するモータ角度位置センサが設けられる。モータがステアリング・コラムに直接接続されるので、これにより、今度は、生成されることになる固定データムに対し、ステアリング・コラムの絶対角度位置qcolを示す信号をイネーブルする。固定データムは、通常、車両の直進位置においてゼロとなるように設定され、ステアリングが直進位置から離れて移動するにつれて線形に変化する。正の値が直進方向からの1方向(例えば時計回り)における位置を示し、負の値が逆の方向における位置を示す。このセンサは、回転の角度または他の如何なる都合のいいスケールで表される出力信号を生成してもよい。

0048

代替では、角度位置センサは、他の配置ではステアリング・コラムに直接接続されてもよく、またはトルク・センサの一部を形成してもよい。

0049

最後に、システムは、車両速度および車両水平方向加速度を測定するセンサを含み、それぞれ出力信号VspdおよびVaccを生成する。これらは省略されてもよく、また、当該センから適切な信号が取得されてもよい。当該センサは、ABSまたは安定制御システムのような他のシステムで使用するために車両に既に設けられている。

0050

信号処理ユニット7はこれらの信号に作用し、その出力として、モータ・コントローラ(非図示)に通される補助トルク信号9を生成する。モータ・コントローラは、モータから要求された補助トルクの量を示す補助トルク信号9を、電気モータ1の駆動電流に変換する。モータは次いで、従来技術において知られるように、PWM変調モータ駆動ブリッジのスイッチ適用することによって、駆動電流によって駆動される。

0051

この補助トルク信号9を生成するために、処理ユニット7は数多くのサブ・ユニットを含む。サブ・ユニットのそれぞれは、単一の信号処理ステップまたは特定の組のステップを実行する。これらのユニットは一緒に機能して、別個の2つの動作モードを提供する。即ち、補助トルクが主としてトルク・センサからのトルク信号出力に基づく通常モードと、トルク信号を用いることなく補助トルクが発生される故障動作モードとである。これらについて、以下ではより詳細に、特に図3および図4を参照して説明する。

0052

各動作モードでは、トルク補助信号8の値は、電気モータ1によってステアリング・コラムに印加される補助トルクの量に対応する。この値は、一方向におけるモータの最大出力トルクに対応する最大値から、要求信号がゼロであるときのゼロ・トルクを通じて、反対方向における最大モータ・トルクまで変化することになる。

0053

モータのコントローラ9は、その入力としてトルク補助信号を受け、モータに供給される電流を生じさせて、モータ駆動シャフト2で所望のトルクを再生成する。ホイールを回すためにドライバによって必要とされる作用力を減少させるのは、ステアリング・コラム・シャフト5に印加されるこの補助トルクである。

0054

通常動作モード
通常モードにおける信号処理ユニット7の機能を図3に示す。トルク要求信号8は、少なくとも2つの成分、即ち項を含む。第1成分は、ホイールを通じてステアリング・コラムに対しドライバが印加するトルクの量にしたがうトルク成分である。

0055

第2成分、即ち第2項は、ステアリング・フィールを改善し、および/またはシステムの安全性を強化するために提供される減衰成分である。これに加えて他のトルク成分を用いて、例えば、車両に対する横風の影響に対処して意図された経路から横風をそらすことができるよう手助けすることができる。

0056

したがって、補助トルク信号は、トルク・センサ6によって測定される、ステアリングでのトルクの関数として導出される。測定されたトルクおよび補助信号の関係は基本的に線形である。しかしながら、他の見込まれる関係性を用いて、トルクを補助信号にマップしてもよい。何れのケースでも、トルクが増加するにつれて補助信号の大きさも増加する。補助トルク信号が必要に応じて車両速度のような他のパラメータにしたがってもよいことがまた理解されるだろう。その場合、安定性を強化するために高速で補助トルク信号の値を減少させ、駐車操作を容易にするために非常に低速で補助トルク信号の値を増加させるのが通常である。

0057

故障動作モード
トルク・センサが故障している場合、またはトルク・センサからの信号がさもなければ信頼性を有しないとみなされる場合は、本システムは、故障動作モードと称される第2モードで動作するようにスイッチすることになる。当該第2モードでは、補助トルクは、測定されたトルクとは独立して発生される。その代わりに、推定される補助トルクの量は、ステアリング・ホイールの角度位置に基づいて発生される。

0058

図4は、本モードにおける信号処理ユニット7の機能と、第2モードで動作する際に補助トルクを発生させるために信号処理器によって使用される制御変数とを示す。理解できるように、トルク・センサ信号はもはや、本モードの入力として用いられない。その代わりに、ステアリング・コラム角度位置qcol、車両速度vspd、および車両水平方向加速度Vacc、並びにステアリング・コラムまたはモータの角速度Ncolが用いられる。

0059

信号処理器が、3つの別個の成分、即ち項から導出される補助トルク信号8を生成し、それぞれは、信号処理器のサブ・ユニットによって発生されることが図4において理解することができる。

0060

3つの項とは、以下の通りである:
(a)変更中のデータムに対するステアリング・コラムの位置Dqcolの関数として変化する第1項、
(b)直進方向をポイントする車両ステアリングに対応する固定データムに対するステアリング・コラムの位置の関数として変化する第2項、および
(c)ステアリング・コラムの速度Ncolの関数として変化する任意の第3項である。
これら3つの項は、信号処理器内のサブ・ユニット12で組み合わされ、最終的な補助トルク信号8を形成することができる。

0061

第1項について図面の図5に示す。グラフは、X軸に、変更中のデータムに対するステアリングの位置Dqcolを示し、y軸は、トルク値として表される第1項の値をNmで示す。この成分はDqcolにマップされることになり、また、Dqcolが方向変更に応じて再設定されることになるときに0から高へと進む軸を有する。理解できるように、この項はまた、車両速度の関数として修正され、増加している車両速度でスケール・バックされる。

0062

第1項の主要特性は、データムから離れる初期移動に応じてトルクの急速な増加があり、それに続いて更なる移動に応じて増加が減少され、または飽和(更なる増加はない)されるということである。

0063

Dqcolが測定される変更中のデータムは、ステアリングの回転の方向が変更し、方向の反転のたびに再設定される。ステアリングが1つの方向に移動している限り、または静止している限り、データムは再設定されることにならないが、最後のデータム値を維持することになる。つまり、車両を使用している間、データムの位置は、ドライバが所与の時間に1つの固定角度でステアリングを保持するときはいつでも、その時々に再設定されることになる。

0064

例えば、ステアリングは、ドライバによって直進位置から離れて回転することがあり、また、半分回転した後に、時計回り方向の回転は静止が維持される。反転がないとき、データムは直進位置から180度に再設定されない。

0065

静止のときは、必要とされる補助の量が低下する(drop off)ことになり、つまり、第1成分の値は時間と共にゼロに向けて安定して減少する。

0066

ドライバが更に直進位置から離れて同一方向にそらせ(turn away)始めると、マップされた値に関して第1成分が再度適用されることになる。

0067

次いでステアリングが直進方向に戻って逆方向に移動すると、データムは再設定され、第1成分は新規のデータムを用いてグラフに基づいて計算される。

0068

第2の成分、即ち第2項について図6に示す。このグラフでは、x軸は、固定された直進位置に対するステアリング位置qcolを示し、それに対して、トルクとして第2項のニュートン・メートルの値である。第2成分は、区分的線形の手法で第2成分が変化し、直進位置から離れてステアリングが移動するにつれて増加する。値は、絶対ステアリング角度に基づき、直進位置に対して対称である。つまり、0から高にのみ進む単純なマップを使用して発生することができる。複数の線(trace)が示される。この成分はまた、第1項と同様の車両速度でスケールまたは制限することができる。

0069

第3成分、即ち第3項について図7に示す。この項は、通常、減衰項である。グラフは、X軸に低から高の速度に変化するステアリング速度Ncolを示し、Y軸で利得として表される第3項の値を示す。再び、この例ではまた車両速度に依存する。

0070

減衰の当該第3項を使用して、車両が直進位置から離れて移動するが後により大きな角度の減衰制御代わるときに、付加的な初期反動初期角度移動についての微分項)を提供することができる。この構成のほとんどは駐車時に使用される。ここでは、克服されることになる慣性はより大きくなり、より大きい車両速度について、ステアリング範囲の全体にわたり減衰している。

0071

3つの項の各々についての伝達関数は、信号処理ユニット7に関連付けられるメモリに、ルックアップ・テーブル若しくはマップとして、数式として、または混合として格納してもよい。マップが使用される場合、信号処理器は、必要とされる如何なる中間値を差し込んでもよい。数式が使用される場合、一組の区分的線形式として好都合に表される。

0072

3つの項は、図4に示した総和ブロックに供給される(質問:最初の2つは利得信号に付加されるのは正しい?)。総和ブロックの出力は次いで、この例では、更なるトルク・リミット項によって修正される。トルク・リミット項は、図8に示した車両速度およびコラム角度qcolの関数として制限を適用する。

0073

データムが再設定されるべきと信号処理器がみなす都度、その時間に発生される補助トルクの値は徐々に減少されることになり、3つの成分の合計にしたがって決定される値へと混合される。

0074

故障モードでの信号処理器7からの出力は次いで、駆動回路に通されて、モータのために適切な駆動電流を生じさせることができる。

0075

使用時に、モニターが提供され、信頼性を有するトルク信号が使用可能であるか、またどちらのモードで動作すべきかを選択するかについて判断する。システムが故障モードで動作しているときに警告がドライバに発出されてもよい。

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