FR2897824A1 - Dispositif de commande d'un systeme de direction assistee electrique - Google Patents
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Abstract
Dans un système de direction comportant un système de transmission à engrenages variable (10) et un système de direction assistée électrique (11), des quantités de compensation respectives pour des premier et second moteurs électriques (1, 2) sont produites par un premier modèle mathématique. Les quantités de compensation sont ajoutées aux valeurs de commande (v1, v2) pour générer des signaux de commande finaux (igref, ipref) pour les moteurs électriques respectifs (1, 2). Conformément à la structure et au fonctionnement ci-dessus, une interférence mutuelle entre deux systèmes de commande (10, 11) peut être réduite.
Description
DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN SYSTEME DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE La
présente invention se rapporte à un dispositif de commande pour un système de transmission à engrenages variable et à un système de direction assistée électrique. En particulier, la présente invention se rapporte à un dispositif de commande destiné à réduire une interférence mutuelle entre un moteur électrique du système de transmission à engrenages variable et un moteur électrique du système de direction assistée électrique.
Conformément à une tendance technologique récente pour une commande de direction, une commande d'un angle de braquage de même qu'une commande pour une direction assistée électrique ont été intégrées dans un véhicule, du point de vue selon lequel une plage d'assistance au déplacement du véhicule sera agrandie pour améliorer le niveau de confort, ou selon lequel une plage pour soutenir les intentions du conducteur sera agrandie pour augmenter la sécurité. Un système de transmission à engrenages variable (VGTS) est connu comme étant l'une de ces technologies, où un rapport de réduction entre un angle d'orientation d'une roue de véhicule et un angle de braquage d'un volant est réglé de façon souple par un moteur électrique. Un tel système est généralement intégré dans le véhicule en même temps qu'un système de direction assistée électrique, dans lequel un couple auxiliaire est généré par un moteur électrique pour assister une opération de braquage exécutée par un conducteur de véhicule. Un tel système est décrit par exemple dans les publications de brevets japonais N s 2001-287 657 et 2005-247 214.
Dans le système de direction comportant le système de transmission à engrenages variable (VGTS) et le système de direction assistée électrique, le moteur électrique destiné à faire varier le rapport de réduction pour le système de
transmission à engrenages variable (VGTS) est prévu indépendamment en plus du moteur électrique pour générer le couple auxiliaire pour le système de direction assistée électrique. Comme ci-dessus, deux systèmes de commande sont prévus pour le sujet de commande commun (le système de direction), ce qui peut provoquer les problèmes suivants. 2 2897824
Tout d'abord, une interférence mutuelle entre deux systèmes de commande peut survenir du fait que le système de commande pour le système de transmission à engrenages variable (VGTS) et le système de commande pour le système de direction assistée 5 électrique commandent respectivement le même sujet de commande (le système de direction) grâce aux moteurs électriques respectifs. Par conséquent, elle est susceptible de provoquer une dégradation de la sensibilité de fonctionnement. Deuxièmement, le système de direction peut provoquer la 10 dégradation de la sensibilité de fonctionnement, du fait que deux moteurs électriques indépendants sont prévus dans le système de direction, et de cette manière le moment d'inertie que le conducteur du véhicule pourrait ressentir à partir du système de direction sera augmenté. En particulier, le moment 15 d'inertie du moteur électrique pour générer le couple auxiliaire devient plus important et de cette manière la dégradation de la sensibilité de fonctionnement sera marquée, lorsque le système de direction assistée électrique est installé dans un véhicule plus grand qu'un véhicule de taille moyenne présentant un poids 20 important. La présente invention est réalisée au vu des problèmes ci-dessus. Il s'agit d'un objectif de la présente invention de fournir un dispositif de commande qui puisse améliorer la dégradation de la sensibilité de fonctionnement qui est 25 provoquée par l'interférence mutuelle dans les deux systèmes de commande, même lorsque le système de direction comporte le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique. Il s'agit d'un autre objectif de la présente invention de 30 fournir un dispositif de commande qui réduise la dégradation de la sensibilité de fonctionnement, même lorsque deux moteurs électriques sont prévus dans le système de direction et le moment d'inertie pour le système de direction est augmenté de cette manière dans son ensemble. 35 Conformément à une caractéristique de la présente invention, une direction pour un véhicule comprend un système de transmission à engrenages variable destiné à modifier un rapport de réduction (9o/9s) pour un angle d'orientation d'une roue de véhicule par rapport à un angle de braquage d'un volant, conformément à un angle de rotation (8g) d'un premier moteur électrique, un système de direction assistée électrique destiné à générer un couple de braquage auxiliaire par le biais d'un second moteur électrique en fonction d'un couple (Tsn) appliqué à un dispositif de bras de direction relié au volant, et un dispositif de commande destiné à commander le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique. Le dispositif de commande comprend une première partie de calcul destinée à établir un rapport de réduction cible (z) pour le système de transmission à engrenages variable et destinée à calculer une première valeur de commande (vl) pour l'angle de rotation du premier moteur électrique, de telle sorte qu'un rapport de réduction réel coïncide avec le rapport de réduction cible (z) et une seconde partie de calcul destinée à établir un couple cible (Tsnref) pour être généré au niveau du système de direction assistée électrique et destinée à calculer une seconde valeur de commande (v2) pour le couple généré par le signal moteur électrique de telle sorte que le couple de braquage auxiliaire généré par le second moteur électrique coïncide avec le couple cible (Tsnref).
Le dispositif de commande comprend en outre une première partie de sortie destinée à générer une première quantité de compensation sur la base d'un premier modèle mathématique de sorte qu'une influence de l'interférence devant être appliquée à l'angle de rotation (0g) du premier moteur électrique est réduite lorsque le second moteur électrique est attaqué avec la seconde valeur de commande (v2) calculée par la seconde partie de calcul, la première partie de sortie calculant un premier signal de commande de compensation (igref) en ajoutant la première quantité de compensation à la première valeur de commande (vl) de sorte que le premier signal de commande de compensation (igref) est appliqué au premier moteur électrique, et une seconde partie de sortie destinée à générer une seconde quantité de compensation sur la base du premier modèle mathématique, de sorte qu'une influence de l'interférence devant être appliquée au couple (Tsn) du dispositif de bras de direction est réduite lorsque le premier moteur électrique est attaqué avec la première valeur de commande (vl) calculée par la première partie de calcul, la seconde partie de sortie calculant un second signal de commande de compensation (ipref) en ajoutant la seconde quantité de compensation à la seconde valeur de commande (v2), de sorte que le second signal de commande de compensation est appliqué au second moteur électrique. Comme ci-dessus, la première quantité de compensation est produite sur la base du premier modèle mathématique, où la première quantité de compensation réduit une influence de l'interférence qui est générée par le fonctionnement du second moteur électrique sur la rotation de l'angle du premier moteur électrique. La première quantité de compensation est ajoutée à la valeur de commande pour le premier moteur électrique de sorte que le signal de commande de compensation pour le premier moteur électrique est finalement produit. En même temps, la seconde quantité de compensation est produite sur la base du premier modèle mathématique, où la seconde quantité de compensation réduit une influence d'interférence qui est générée par le premier moteur électrique et appliquée au couple du bras de direction (dans lequel le couple du bras de direction est un sujet de commande du second moteur électrique). La seconde quantité de compensation est ajoutée à la valeur de commande pour le second moteur électrique de sorte que le signal de commande de compensation pour le second moteur électrique est finalement produit. Par conséquent, l'interférence mutuelle est réduite dans les deux systèmes de commande indépendants, c'est- à-dire le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique. Par conséquent, la sensibilité de fonctionnement peut être u.ne autre caractéristique de la présente dégradation de la améliorée. Conformément à invention, les première et seconde quantités de compensation sont générées en remplaçant les valeurs d'état du système de direction dans le premier modèle mathématique, où les valeurs d'état correspondent à de telles valeurs d'état du système de direction du volant à un arbre de transmission pour les roues du véhicule, et les valeurs d'état sont représentées par l'angle de braquage (Os) du volant, l'angle de rotation (9g) du moteur électrique et un angle de rotation de l'arbre de transmission pour les roues du véhicule. Conformément aux caractéristiques ci-dessus, les première et seconde quantités de compensation peuvent être calculées par le premier modèle mathématique où les première et seconde quantités de compensation correspondent respectivement à l'interférence mutuelle entre deux systèmes de commande, laquelle est générée dans le système classique comportant le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique. Par conséquent, l'influence provoquée par l'interférence mutuelle peut être réduite, en ajoutant respectivement les quantités de compensation ci-dessus aux première et seconde valeurs de commande pour les premier et second moteurs électriques.
En outre, les quantités de compensation peuvent être calculées plus précisément, lorsque des chiffres distincts pour l'angle de braquage du volant, l'angle de rotation du moteur électrique et l'angle de rotation de l'arbre de transmission pour les roues du véhicule sont utilisées pour calculer les première et seconde quantités de compensation. De plus, il est préférable que les première et seconde parties de sortie calculent des quantités corrigées en remplaçant les première et seconde valeurs de commande (vl, v2) calculées par les première et seconde parties de calcul dans un second modèle mathématique, et les première et seconde parties de sortie calculent les premier et second signaux de commande de compensation (igref, ipref) en ajoutant respectivement les première et seconde quantités de compensation aux quantités corrigées ci-dessus. Par conséquent, le dispositif de commande peut réduire l'influence de l'interférence mutuelle, qui serait générée par les valeurs variables respectives de l'angle de rotation et du couple, lorsque l'angle de rotation du premier moteur électrique est modifié par la première valeur de commande et que le couple généré au niveau du second moteur électrique est modifié par la seconde valeur de commande. Conformément à une autre caractéristique de la présente invention, la seconde partie de calcul calcule le couple cible (Tsnref) en intégrant à l'angle de braquage (Os) du volant un coefficient de pondération (Gc(s)), où le coefficient de pondération (Gc(s)) devient plus important à mesure qu'une vitesse de braquage du volant augmente. Conformément à une telle caractéristique, le couple cible est corrigé pour être grandement augmenté, lorsque le volant est tourné rapidement par le conducteur du véhicule. Par conséquent, l'influence de la force d'inertie par le moment d'inertie peut être réduite, même lorsque le moment d'inertie pour le système de direction devient plus élevé en installant deux moteurs électriques. En revanche, lorsque le volant est tourné lentement, la correction du couple cible est relativement faible. Par conséquent, le couple cible peut ne pas être corrigé nécessairement, du fait que l'influence de la force d'inertie est fondamentalement faible.
Les objectifs, caractéristiques et avantages ci-dessus, ainsi que d'autres, de la présente invention deviendront plus évidents d'après la description détaillée suivante réalisée en faisant référence aux dessins annexés. Sur les dessins :
La figure 1 est un schéma de modèle représentant un modèle mécanique d'un système sans inertie pour un système de direction, qui comprend un système de transmission à engrenages variable (VGTS) et un système de direction assistée électrique (EPS) conformes à un mode de réalisation de la présente invention,
La figure 2 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande conforme au mode de réalisation de l'invention, La figure 3A représente une équation dynamique pour le système de direction comportant le système de transmission à engrenages variable (VGTS) et le système de direction assistée électrique (EPS),
La figure 3B représente les définitions des paramètres 25 respectifs utilisés dans l'équation dynamique,
La figure 4 est un schéma synoptique dans le cas où le modèle mécanique de la figure 1 est considéré comme un système comportant deux entrées et deux sorties,
La figure 5 est un schéma de caractéristiques représentant
30 un exemple des caractéristiques de gain de fréquence d'une pondération de fréquence "Gc(s)", qui est utilisée pour calculer un couple cible "Tsnref",
Les figures 6A à 6C sont des graphes représentant respectivement des formes d'onde d'une courbe de Lissajous, où
35 les couples de braquage "Ts" et les angles de braquage "Os" sont tracés dans un plan de phase, lorsque le dispositif de commande de la présente invention commande le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique alors que le dispositif de commande calcule le couple
40 cible "Tsnref" conformément à la formule, 7 2897824 Les figures 7A à 7C sont des graphes représentant respectivement des formes d'onde de courbe de Lissajous, où les couples de braquage "Ts" et les angles de braquage "Os" sont tracés dans un plan de phase, lorsqu'un dispositif de commande 5 d'un exemple de comparaison commande le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique, Les figures 8A à 8C sont des graphes représentant respectivement des formes d'onde de courbe de Lissajous, où les 10 couples de braquage "Ts" et les angles de braquage "Os" sont tracés dans un plan de phase, lorsqu'un dispositif de commande d'un exemple de comparaison commande le système de transmission à engrenages variable et le système de direction assistée électrique, et 15 Les figures 9A à 9C sont des graphes représentant respectivement des formes d'onde de courbe de Lissajous, où les couples de braquage "Ts" et les angles de braquage "Os" sont tracés dans un plan de phase, lorsqu'un dispositif de commande calcule le couple cible "Tsnref" selon la formule. 20 Un mode de réalisation de la présente invention sera expliqué en faisant référence aux dessins. La figure 1 est un schéma de modèle qui représente un modèle mécanisme d'un système sans inertie pour un système de direction conforme à un mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un système de transmission à engrenages variable (VGTS) et un système de direction assistée électrique (EPS). Sur la figure 1, un arbre d'entrée de direction 5 relié à un volant 3 est relié au système de transmission à engrenages variable 10. Un arbre de sortie 8 du système de transmission à engrenages variable 10 est relié à un arbre de pignon 9 par l'intermédiaire d'un capteur de couple 4, dans lequel le système de direction assistée électrique 11 est prévu pour l'arbre de pignon 9. L'arbre de pignon 9 est relié à un arbre de crémaillère 7 par l'intermédiaire d'un mécanisme de direction de crémaillère. Comme ci-dessus, un dispositif de bras de direction est composé de l'arbre d'entrée de direction 5, de l'arbre de sortie 8 et de l'arbre de pignon 9. Le capteur de couple 4 détecte le couple "Tsn" appliqué au dispositif de bras de direction. 8 2897824
Bien que cela ne soit pas représenté sur le dessin, une paire de roues de véhicule (pneumatiques de direction) est reliée à chaque extrémité de l'arbre de crémaillère 7. Par conséquent, lorsqu'un mouvement de rotation de l'arbre de pignon 5 9 est converti en un mouvement linéaire de l'arbre de crémaillère 7, les pneumatiques de direction gauche et droit sont orientés d'un tel angle correspondant à une course du mouvement linéaire de l'arbre de crémaillère 7. Le système de transmission à engrenages variable 10 comporte 10 un dispositif d'engrenages (non représenté) destiné à relier l'arbre d'entrée de direction 5 et l'arbre de sortie 8 l'un à l'autre, et un moteur électrique 1 destiné à entraîner le dispositif d'engrenages. Lorsque le dispositif d'engrenages est commandé par un couple d'entraînement du moteur électrique 1, un 15 rapport de réduction "0o/0s" est modifié conformément à un angle de rotation "Og" du moteur électrique 1. Le rapport de réduction "0o/0s" désigne un rapport de l'angle d'orientation des pneumatiques de direction (c'est-à-dire les roues avant du véhicule), à savoir l'angle de rotation "00" de l'arbre de pignon 20 9, par rapport à l'angle de braquage "Os" du volant 3. Un capteur d'angle de braquage (non représenté) est prévu au niveau de l'arbre d'entrée de direction 5 pour détecter l'angle de rotation (c'est-à-dire l'angle de braquage) "Os" du volant 3. Un autre capteur d'angle (non représenté) est prévu de la même 25 manière au niveau du moteur électrique 1 pour détecter l'angle de rotation "Og" de l'arbre de sortie 8 du moteur électrique 1. Le système de direction assistée électrique 11 comporte un autre moteur électrique 2 destiné à générer un couple de braquage auxiliaire et un réducteur de vitesse 6 destiné à 30 réduire la rotation du moteur électrique 2 et à transmettre la rotation réduite à l'arbre de pignon 9. Le système de direction assistée électrique 11 a pour fonction d'appliquer le couple de braquage auxiliaire au dispositif de bras de direction (5, 8, 9) lorsque le moteur électrique 2 est attaqué. Le couple de 35 braquage auxiliaire correspond à la direction de braquage et au couple de braquage du volant 3. Un capteur d'angle (non représenté) est également prévu au niveau du moteur électrique 2 en vue de détecter l'angle de rotation "Op" du moteur électrique 2. L'angle de rotation "Op" du moteur électrique 2 présente la relation suivante avec l'angle de rotation "00" de l'arbre de pignon 9 : "Op" = n20o" où "n2" est un rapport de réduction du réducteur de vitesse 6.
Un dispositif de commande 100 destiné à commander le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11 sera expliqué. La figure 2 est un schéma synoptique du dispositif de commande 100 conforme au mode de réalisation de la présente invention.
Tout d'abord, une équation dynamique pour le système de direction comportant le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11, qui est représenté sur la figure 1, est réalisée dans le but de constituer le dispositif de commande 100 de la figure 2.
L'équation dynamique est représentée sur la figure 3A et les paramètres respectifs utilisés pour l'équation dynamique sont indiqués sur la figure 3B. Le dispositif de commande 100 du mode de réalisation est basé sur l'équation dynamique ci-dessus. Une partie de réduction d'interférence 22 est prévue dans le dispositif de commande 100 pour réduire une interférence mutuelle entre deux systèmes de commande, c'est-à-dire le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11. Plus exactement, un tel système comportant deux entrées et deux sorties, telles que représentées sur la figure 4, est considéré de manière à concevoir la partie de réduction d'interférence 22, qui réduit l'interférence mutuelle entre deux systèmes de commande, c'est-à-dire le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11. Sur la figure 4, le système (deux entrées - deux sorties) est formé en passant de valeurs de commande de couple pour les moteurs électriques 1 et 2 à des quantités de commande respectives, c'est-à-dire l'angle de rotation "Og" du moteur électrique 1 et le couple "Tsn" appliqué au dispositif d'arbre de direction. Dans le système de la figure 4, le couple de braquage "Ts" appliqué par le conducteur du véhicule n'est pas pris en considération. Un procédé de conception pour un système de commande de découplage est appliqué au système de la figure 4, de sorte qu'un système allant de la valeur de commande du couple pour le moteur électrique 1 à sa quantité de commande de l'angle de rotation "Og" du moteur électrique 1 et l'autre système allant de la valeur de commande de couple pour le moteur électrique 2 à sa quantité de commande de couple "Tsn" appliqué au dispositif de bras de direction sont ainsi réalisés pour ne pas interférer l'un avec l'autre.
La structure et le fonctionnement du dispositif de commande 100, comprenant la partie de réduction d'interférence 22, seront expliqués ci-dessous plus en détail.
Comme représenté sur la figure 2, sont appliqués en entrée dans le dispositif de commande 100 l'angle de braquage "Os" du volant 3, l'angle de rotation "Og" du moteur électrique 1, l'angle de rotation "Op" du moteur électrique 2 correspondant à l'angle de rotation "00" de l'arbre de pignon 9, le couple "Tsn" appliqué au dispositif de bras de direction, et un signal d'une vitesse de véhicule détectée par un capteur de vitesse de véhicule (non représenté).
Une partie d'établissement de rapport de réduction 12 établit un rapport de réduction cible "z" conformément à la vitesse du véhicule appliquée en entrée depuis le capteur de vitesse de véhicule, par exemple, sur la base d'une mappe préparée à l'avance. Une partie de calcul d'angle cible 14 calcule un angle cible "Ogref" pour le moteur électrique 1, sur la base du rapport de réduction cible "z" et de l'angle de braquage "Os" du volant 3. Par exemple, l'angle cible "Ogref" est calculé en tant que valeur intégrée du rapport de réduction cible "z" et de l'angle de braquage "Os", comme indiqué par la formule 1 suivante : <Formule 1>
Ogre f Z X es Un système d'asservissement angulaire 18 calcule la valeur
de commande "vl" pour le moteur électrique 1, de manière à ne 35 réaliser aucun écart entre l'angle cible "Ogref" calculé par la
partie de calcul d'angle cible 14 et l'angle de rotation détecté
"Og" de l'arbre de sortie 8 entraîné en rotation par le moteur
électrique 1. La valeur de commande "v1" est calculée en tant que
valeur de commande destinée à exécuter une commande PID, comme 40 indiqué par la formule 2 suivante : <Formule 2> vl =KP1(Ogref ùOg)+K11 f(Ogref --0g)dt+KDI dt(Ozref -0g) Une partie de calcul de couple cible 16 calcule un couple cible "Tsnref" conformément à l'angle de braquage "Os" du volant 3 et au rapport de réduction cible "z". Le couple cible "Tsnref" est calculé selon la formule 3 suivante : <Formule 3> Tsnref = (G1 ù K1 ùG2 ù K2 G3) OS où 2,653s+2,333 _ 3,553e4 _ 2,527e5 G1 _ + 0,06631s +1 ' Gz s2 + 266,6s + 3,553e4' G3 s2 + 710,9s + 2,527e5 K1 = 1, 6, K2 = (Js + Jgs + Jgr) x 0,25 + (z-1) x 0,7 Le couple cible "Tsnref" peut être calculé différemment selon la formule 4 suivante, qui est une formule simplifiée : 20 <Formule 4> Tsnref = Gc (s) es où G,(s)=40 a(TLs+l) aTL s + l Le couple cible "Tsnref" est calculé de telle sorte qu'une
25 pondération correspondant à une fréquence de fonctionnement du volant 3 est ajoutée pour l'angle de braquage respectif "Os" du volant 3, lorsque le couple cible "Tsnref" est calculé conformément à la formule 3 ou 4 ci-dessus. Plus exactement, le couple cible "Tsnref est calculé conformément à la formule 3 ou
30 4, sous forme d'une valeur intégrée d'une pondération de fréquence "Gc(s)" et de l'angle de braquage "Os", où la pondération de fréquence "Gc(s)" devient plus importante à mesure qu'une vitesse de braquage du volant 3 augmente.
Un exemple de la pondération de fréquence Ge(s) dans la 35 formule 4 est représenté sur la figure 5. Comme représenté sur la figure 5, lorsque l'opération de braquage est exécutée lentement, à savoir lorsque la fréquence de fonctionnement du volant 3 est plus basse, la pondération devant être ajoutée 11 diminue. La pondération devant être ajoutée est progressivement augmentée, lorsque l'opération de braquage devient plus rapide, et de cette manière la fréquence de fonctionnement du volant 3 est plus élevée.
Une sensibilité de fonctionnement serait diminuée considérablement en raison d'une augmentation du moment d'inertie, si le moment d'inertie dans le système de direction est augmenté par l'installation de deux moteurs électriques, ou bien si un tel moteur électrique comportant un moment d'inertie important est utilisé en tant que moteur électrique 2 pour le système de direction assistée électrique 11 d'un véhicule de taille moyenne, en particulier lorsque le volant est tourné rapidement. Conformément au mode de réalisation de la présente invention, cependant, comme expliqué ci-dessus, la pondération devant être ajoutée est modifiée en fonction de la fréquence de fonctionnement du volant 3 de manière à surmonter le problème ci-dessus. Par conséquent, le couple cible "Tsnref" est corrigé pour être augmenté largement, lorsque le volant est tourné rapidement par le conducteur du véhicule, de sorte qu'une influence de la force d'inertie par le moment d'inertie peut être réduite. En revanche, lorsque le volant est tourné rapidement, la correction pour le couple cible "Tsnref" est relativement petite ou bien le couple cible "Tsnref" peut ne pas être corrigé, du fait que l'influence de la force d'inertie est fondamentalement faible. Un système d'asservissement de couple 20 calcule la valeur de commande "v2" pour le moteur électrique 2 de manière à ne réaliser aucun écart entre le couple cible "Tsnref" calculé par la partie de calcul de couple cible 16 et le couple "Tsn", qui est détecté par le capteur de couple 4 et appliqué au dispositif de bras de direction. La valeur de commande "v2" est calculée en tant que valeur de commande destinée à exécuter la commande PID, comme indiqué par la formule 5 suivante :35 <Formule 5> l l v2 =K p2 (Tsnref ûT )+ Kit $( (T_i û Tsn ) dt +K D2 dt (Ts, ef û Tsn Comme ci-dessus, les valeurs de commande respectives "vi" et "v2" sont calculées par le système d'asservissement angulaire 18 et le système d'asservissement de couple 20, de sorte qu'une condition de fonctionnement réelle est commandée pour une condition de fonctionnement cible. Les valeurs de commande "vi" et "v2" sont appliquées en entrée dans la partie de réduction d'interférence 22.
La partie de réduction d'interférence 22 comporte une partie de calcul de quantités de compensation 24, qui calcule les première et seconde quantités de compensation conformément à une condition de fonctionnement du système de direction représentée par l'angle de braquage "Os" du volant 3, l'angle de rotation "Og" du moteur électrique 1 et l'angle de rotation "Op" du moteur électrique 2. La partie de calcul de quantités de compensation 24 calcule les première et seconde quantités de compensation sur la base d'un premier modèle mathématique, dans le but de compenserl'interférence mutuelle, qui serait générée dans la condition de fonctionnement en cours, entre le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11. A savoir, la partie de calcul de quantités de compensation 24 génère la première quantité de compensation sur la base du premier modèle mathématique, de sorte que la première quantité de compensation réduit l'influence de l'interférence éventuellement appliquée à l'angle de rotation "Og" du moteur électrique 1 par le fonctionnement du moteur électrique 2 dans la condition de fonctionnement en cours du système de direction.
En même temps, la partie de calcul de quantités de compensation 24 génère de la même manière la seconde quantité de compensation sur la base du premier modèle mathématique, de sorte que la seconde quantité de compensation réduit l'influence de l'interférence éventuellement appliquée au couple du dispositif de bras de direction (qui est la valeur commandée pour le moteur électrique 2) par le fonctionnement du moteur électrique 1. La partie de réduction d'interférence 22 comporte une partie de calcul de quantités de correction 26, qui calcule les quantités de commande de correction respectives en fonction des 14 2897824 valeurs de commande "vl" et "v2" calculées par le système d'asservissement angulaire 18 et le système d'asservissement de couple 20. La partie de calcul de quantités de correction 26 calcule les quantités de commande de correction respectives sur 5 la base d'un second modèle mathématique, dans le but de réduire l'influence de l'interférence mutuelle, qui serait générée par une quantité variable de l'angle de rotation et du couple, lorsque l'angle de rotation du moteur électrique 1 est modifié par les valeurs de commande respectives "v1" et "v2" et le couple 10 généré au niveau du moteur électrique 2 est modifié. Plus exactement, les premier et second modèles mathématiques sont indiqués par la formule 6 suivante, conformément à laquelle les quantités de compensation et les quantités de commande de correction respectives sont calculées par la partie de calcul de 15 quantités de compensation 24 et la partie de calcul de quantités de correction 26 : <Formule 6> u = Fx + Gv 20 où u = n'Kntg x= OS Og Oo 6s 6g 60 T v, v, ri,Ktrla V2 F et G sont des matrices de gain F = -B*1C* G = B*1 (Js+Jgs+Jgr) 0 Jg(Js+Jgs) --KT K,(Js +Jgs +Jg) ùK/ (J5 +Jgs)+ ~gr(Js +Jgs) J B* = 25 ùKT ùKT KT Cs Jgr Jgr ' gr Js + JgsCgr (JS +Jgs + _ J~ ) Je(4 +Jgs) o KT(J+Jgr) KT(J+J~) KT(J+Jg) JJgr JJg JJgr KTCg, Je. CKT J 0 C* = 30 Dans la formule 6 ci-dessus, la première partie "Fx" dans la formule destinée à calculer une valeur de commande de couple finale "u" est une partie de rétroaction pour la quantité d'état de fonctionnement "x" du système de direction, qui est représentée par l'angle de braquage "Os" du volant 3, l'angle de rotation "Og" du moteur électrique 1, et l'angle "6o" (= Op/n2) de l'arbre de pignon 9. A savoir, les première et seconde quantités de compensation (qui réduisent l'interférence mutuelle) sont calculées à partir de la première partie "Fx" sur la base de la quantité d'état de fonctionnement "x". La matrice de gain F-m correspond au premier modèle mathématique.
La seconde partie "Gv" dans la formule destinée à calculer la valeur de commande de couple finale "u" est une partie de rétroaction pour les valeurs de commande "vi" et "v2", qui sont calculées en étant calculées par le système d'asservissement angulaire 18 et le système d'asservissement de couple 20. A savoir, les quantités de commande de correction sont calculées à partir de la seconde partie "Gv", de sorte que les valeurs de commande "vl" et "v2" calculées en étant calculées par le système d'asservissement angulaire 18 et le système d'asservissement de couple 20 sont corrigées pour réduire l'interférence mutuelle.
La matrice de gain "G" correspond au second modèle mathématique. Les première et seconde quantités de compensation ci-dessus calculées au niveau de la partie de calcul de quantités de compensation 24 et les quantités de commande de correction calculées au niveau de la partie de calcul de quantités de correction 26 pour les moteurs électriques 1 et 2 sont ajoutées les unes aux autres au niveau des parties d'ajout 28 et 30. Et les valeurs ajoutées deviennent des valeurs de commande "igref" et "ipref" pour les moteurs électriques 1 et 2. Comme ci-dessus, les quantités de commande de couple pour les moteurs électriques 1 et 2 sont données sous la forme d'un courant électrique. Une simulation est réalisée pour vérifier la disponibilité du dispositif de commande ci-dessus 100, où la simulation est réalisée par l'utilisation de paramètres physiques qui sont mesurés sur un banc de test en utilisant un véhicule réel. Au cours de la simulation, les exemples de comparaison 1 et 2 suivants sont comparés au mode de réalisation de la présente invention, de manière à évaluer la sensibilité de fonctionnement lorsque le dispositif de commande 100 commande le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11. :16 <Exemple de comparaison 1> Dans l'exemple de comparaison 1, la partie de réduction d'interférence 22 est éliminée du dispositif de commande 100. En outre, le couple cible "Tsnref" est calculé de telle manière qu'une pondération constante est utilisée dans le système d'asservissement de couple 20 à la place de la pondération de fréquence Gc(s). <Exemple de comparaison 2> Dans l'exemple de comparaison 2, la partie de réduction d'interférence 22 est conservée dans le dispositif de commande 100. Cependant, le couple cible "Tsnref" est calculé de telle manière qu'une pondération constante est utilisée dans le système d'asservissement de couple 20 à la place de la pondération de fréquence Gc(s).
Les formes d'onde d'une courbe de Lissajous, dans laquelle les couples de braquage "Ts" et les angles de braquage "Os" sont tracés dans un plan de phase, sont utilisées pour évaluer la sensibilité de fonctionnement. Le gradient de l'axe long pour les formes d'onde d'une courbe de Lissajous est examiné pour évaluer le degré de dégradation de la sensibilité de fonctionnement. I1 est évalué que la sensibilité de fonctionnement est bonne lorsque le gradient de l'axe long augmente toujours dans une plage de fréquences (0,2 Hz à 1,8 Hz) de l'opération de braquage.
Les formes d'onde d'une courbe de Lissajous sont représentées sur les figures 6A à 6C, lorsque le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11 sont commandés par le dispositif de commande 100 conforme au mode de réalisation de la présente invention. Sur les figures 6A à 6C, les formes d'onde de la courbe de Lissajous sont représentées, auquel cas le couple cible "Tsnref" est calculé par le système d'asservissement de couple 20 selon la formule 4. On comprend d'après les figures 6A à 6C que chaque gradient des axes longs pour les formes d'onde de la courbe de Lissajous augmente constamment dans la plage de fréquences ci-dessus (0,2 Hz à 1,8 Hz) de l'opération de braquage, indépendamment du rapport de réduction. Les formes d'onde d'une courbe de Lissajous sont représentées sur les figures 7A à 7C, lorsque le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11 sont commandés par le dispositif de commande de l'exemple de comparaison 1. Du fait que le dispositif de commande de l'exemple de comparaison 1 ne comporte pas la partie de réduction d'interférence 22, comme expliqué ci- dessus, chaque gradient des axes longs pour les formes d'onde d'une courbe de Lissajous est modifié de la forme toujours croissante à la forme toujours décroissante, au fur et à mesure que la fréquence de braquage augmente. Ceci signifie que la sensibilité de fonctionnement est dégradée.
Les formes d'onde d'une courbe de Lissajous sont représentées sur les figures 8A à 8C, lorsque le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11 sont commandés par le dispositif de commande de l'exemple de comparaison 2. Du fait que le dispositif de commande de l'exemple de comparaison 2 comporte la partie de réduction d'interférence 22, comme expliqué ci-dessus, on comprend d'après les figures 8A à 8C que chaque gradient des axes longs pour les formes d'onde d'une courbe de Lissajous est maintenu comme forme toujours croissante dans la plage de fréquences (0,2 Hz à 1,8 Hz) de l'opération de braquage, indépendamment du rapport de réduction. Cependant, du fait que le couple cible "Tsnref" est calculé de telle manière que la pondération constante est utilisée à la place de la pondération de fréquence Gc(s), le couple de braquage "Ts" devient plus important et de cette manière l'opération de braquage devient difficile. Les formes d'onde d'une courbe de Lissajous sont représentées sur les figures 9A à 9C, auquel cas le couple cible "Tsnref" est calculé conformément à la formule 3. La pondération est réglée plus délicatement lors du calcul du couple cible "Tsnref" selon la formule 3, de sorte que tous les gradients des axes longs pour les formes d'onde d'une courbe de Lissajous sont réalisés sous la forme toujours croissante, et de sorte que les formes d'onde d'une courbe de Lissajous sont réalisées pour être pratiquement les mêmes formes dans les rapports de réduction correspondants. Par conséquent, la sensibilité de fonctionnement du volant est davantage améliorée dans le cas des figures 9A à 9C que dans le cas des figures 6A à 6C.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation expliqué ci-dessus, mais peut être modifiée de diverses manières sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
Par exemple, le système de direction assistée électrique ci- dessus 11 est du type à pignon, dans lequel le couple de braquage auxiliaire est appliqué du moteur électrique 2 à l'arbre de pignon 9. Cependant, un type à colonne peut être utilisé, dans lequel le couple de braquage auxiliaire est appliqué à une colonne de direction, ou bien un type à crémaillère peut être utilisé, dans lequel le couple de braquage auxiliaire est appliqué à un arbre de crémaillère.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, le dispositif de commande commun 100 est prévu pour le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11. Cependant, au vu de la sécurité, les dispositifs de commande peuvent être prévus séparément pour le système de transmission à engrenages variable 10 et le système de direction assistée électrique 11, et des informations nécessaires peuvent être échangées entre eux par l'intermédiaire de tout dispositif de communication. Conformément à une telle modification, même lorsque l'un des dispositifs de commande ne fonctionne plus, l'autre dispositif de commande peut exécuter en continu son opération de commande pour le système de transmission à engrenages variable 1.0 et le système de direction assistée électrique 11.
Claims (4)
1. Système de direction pour un véhicule, comprenant : un système de transmission à engrenages variable (10) 5 destiné à modifier un rapport de réduction (0o/0s) pour un angle d'orientation d'une roue de véhicule par rapport à un angle de braquage (0s) d'un volant (3), en fonction d'un angle de rotation (0g) d'un premier moteur électrique (1), un système de direction assistée électrique (11) destiné à 10 générer un couple de braquage auxiliaire grâce à un second moteur électrique (2) en fonction d'un couple (Tsn) appliqué à un dispositif de bras de direction (5, 8, 9) relié au volant (3), et un dispositif de commande (100) destiné à commander le 15 système de transmission à engrenages variable (10) et le système de direction assistée électrique (11), dans lequel le dispositif de commande (100) comprend une première partie de calcul (12, 14, 18) destinée à établir un rapport de réduction cible (z) pour le système de 20 transmission à engrenages variable (10), et destinée à calculer une première valeur de commande (vi) pour l'angle de rotation du premier moteur électrique (1) de telle sorte qu'un rapport de réduction réel coïncide avec le rapport de réduction cible (z), une seconde partie de calcul (16, 20) destinée à établir un 25 couple cible (Tsnref) devant être généré au niveau du système de direction assistée électrique (11) et destinée à calculer une seconde valeur de commande (v2) pour le couple généré par le second moteur électrique (2), de telle sorte que le couple de braquage auxiliaire généré par le second moteur électrique (2) 30 coïncide avec le couple cible (Tsnref), une première partie de sortie (22, 28) destinée à générer une première quantité de compensation sur la base d'un premier modèle mathématique, de sorte qu'une influence de l'interférence devant être appliquée à l'angle de rotation (0g) du premier 35 moteur électrique soit réduite lorsque le second moteur électrique (2) est entraîné par la seconde valeur de commande (v2) calculée par la seconde partie de calcul (16, 20), la première partie de sortie (22, 28) calculant un premier signal de commande de compensation (igref) en ajoutant la première 40 quantité de compensation à la première valeur de commande (vi), 20 2897824 de sorte que le premier signal de commande de compensation (igref) soit appliqué au premier moteur électrique (1), et une seconde partie de sortie (22, 30) destinée à générer une seconde quantité de compensation sur la base du premier modèle mathématique, de sorte qu'une influence de l'interférence devant être appliquée au couple (Tsn) du dispositif de bras de direction (5, 8, 9) est réduite lorsque le premier moteur électrique (1) est attaqué avec la première valeur de commande (v1) calculée par la première partie de calcul (12, 14, 18), la seconde partie de sortie (22, 30) calculant un second signal de commande de compensation (ipref) en ajoutant la seconde quantité de compensation à la seconde valeur de commande (v2), de sorte que le second signal de commande de compensation est appliqué au second moteur électrique (2).
2. Système de direction selon la revendication 1, dans lequel les première et seconde quantités de compensation sont générées en remplaçant les quantités d'état du système de direction dans le premier modèle mathématique, où les quantités d'état correspondent à de telles quantités d'état du système de direction du volant à un arbre de transmission pour les roues du véhicule, et les quantités d'état sont représentées par l'angle de braquage (Os) du volant (3), l'angle de rotation ((g) du moteur électrique (1) et un angle de rotation de l'arbre de transmission pour les roues de véhicule.
3. Système de direction selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première et seconde parties de sortie {22, 26) calculent des quantités corrigées en remplaçant les première et seconde valeurs de commande (v1, v2) calculées par les première et seconde parties de calcul (12, 14, 16, 18, 20) dans un second modèle mathématique, et les première et seconde parties de sortie (22, 28, 30) calculent les premier et second signaux de commande de compensation (igref, ipref) en ajoutant respectivement les première et seconde quantités de compensation aux quantités corrigées ci-dessus.40
4. Système de direction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la seconde partie de calcul (16, 20) calcule le couple cible (Tsnref) en intégrant à l'angle de braquage (Os) du volant (3) un coefficient de pondération (Gc(s)), où le coefficient de pondération (Gc(s)) devient plus important à mesure qu'une vitesse de braquage du volant (3) augmente.
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