JP5911505B2 - ステアリングシステム調節機能により実施されるチェック方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用ステアリングシステムの自動制御機能の制御プロセス、並びにこのような制御プロセスを備えるステアリングシステム及び自動車に関する。

一般に、自動車はステアリングシステムカラムに固定されたステアリングホイールを備え、ドライバはこれを操作して、当該自動車の前輪の方向を変える。

通常、ステアリングシステムは、車輪の方向を変えるために必要なエネルギの一部を生成するブースターデバイスを備え、これにより、特に低速及び停止時操縦においてドライバが供給しなければならない応力を軽減することができる。

更に、特定のステアリングシステムは制御コンピュータによって自動的に制御される動力化ユニットを備え、この動力化ユニットはステアリングカラムに作用して前輪の方向転換を制御し、低速の都市公園内操縦等の特定の機能を実行し、又は、障害物を回避したり、車線を外れたこと若しくは車線を外れる危険を検知した場合に通常の車線に戻したりする等の安全操作を実行する（「ＰＦＩＬ」「ＬＫＳ」「ＬＫＡＳ」）。

制御機能用動力化ユニットは具体的には、ステアリングカラムの回転及びこれに対応する車輪の方向転換に関わる応力を生成するための、ブースターデバイスの電子モータ又は油圧シリンダを含んでよい。ステアリングホイール角度センサ等からのセンサ情報を受信する制御コンピュータは、この動力化ユニットの制御プロセスを実施しており、これにより、制御機能に必要なステアリングカラムの位置制御を生成する。

公知の制御プロセスは、ステアリングカラムの実際の位置と理論位置との間の角度差を測定し、これにより、例えば、ステアリングカラムの予測された角度位置に到達するために動力化ユニットが供給しなければならないトルク設定位置を、ＰＩＤ又はＲＳＴタイプの調節システムによって算出する。

しかしながら、ドライバは、例えば、自動操縦制御機能が達成しようとするものと異なる方向に力をかけることによって、自動車を彼自身の手で操縦したい場合、とりわけステアリングホイールに反対方向の力を印加することによって、制御を再び取り戻そうとすることがある。

この場合、ステアリングに印加された応力は、動力化ユニットが生成したトルクと反対方向であり、ステアリングカラムの実際の位置と、機能が要求する位置との間の角度差は増大し、位置サーボ制御はより大きなトルクを生成して、算出した位置を最適に達成しようとする。

次に、ドライバがステアリングホイールを突然動かす場合、動力化ユニットが生成した、角度差より更に大きいこのステアリングホイールの戻りトルクを得る。ステアリングホイールは、サーボ制御システム及び動力化ユニットによって得られる動力学的範囲内の高速で始動するが、これは好ましいものではなく、不快又は危険なものにさえなり得る。

本発明の目的はとりわけ、先行技術のこれらの不便益を回避することであり、また、前輪の方向転換の自動調節と、これを妨害するドライバによる干渉との間の不連続を低減するための、単純かつ効率的な解決法をもたらすことである。

この目的のために、本発明は、ステアリングホイールを備える自動車のステアリングシステムの自動制御機能により実施される制御プロセスを提案し、この制御プロセスは、この自動車の特定の動作条件における車輪の方向転換を実行する動力化ユニットを制御するためのものであり、この制御プロセスは、ステアリングホイール角度設定ポイントを算出して、動力化ユニットのトルクサーボ制御を達成し、また、この制御プロセスは、所定の値で飽和するステアリングホイール回転速度設定ポイントも算出することを特徴とする。

この制御プロセスの利点は、動力化ユニットの作用を妨害するような、ステアリングホイールに対するドライバの干渉がある場合には、ステアリングホイールの角度設定ポイントと、このステアリングホイールの実際の位置との差が増大するが、ここでドライバがステアリングホイールを突然動かすと、ステアリングホイールは、所定の値に制限された調整速度で再始動し、これにより、実際の位置を設定ポイント位置に、これら２つの値の差に関係なく戻す連結をスムーズに達成することができることである。

更に、本発明による制御プロセスは、以下の特徴のうち１つ以上を含むことができ、またこれらを互いに組み合わせることができる。

自動制御機能の動作中、ドライバによって生成される差に関係なく、ステアリングホイールに対するドライバの干渉の後にステアリングホイールが突然解放される場合の快適性を保証するために、所定の飽和値を算出すると有益である。

具体的には、制御プロセスは以下の動作を実行することができる：
−まず、制御プロセスは、ステアリングシステムがその目標位置を達成できるようにする、ステアリングホイールの角度設定ポイントを確立し、これをステアリングシステムのセンサによって測定されたステアリングホイール角度と比較して、ステアリングホイール速度設定ポイントを算出し；
−続いて、このステアリングホイール速度設定ポイントを、測定したステアリングホイール速度と比較して、測定したこの実際の速度を補正するステアリングボックスの動力化ユニットが要求する追加のトルクを算出することにより、ステアリングホイールの実際の速度を調整する。

制御プロセスは、追加のトルクを供給する調整の伝達関数を算出するために、比例／偏差タイプの調節システムを実施すると有益である。

制御プロセスは、調整の伝達関数を
Ｔｒｅｇ＝Ｐ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ｄ（Ａｖｐ ｓｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）
に従って算出することができ、また、目標の所定の飽和値を
Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ＝Ｐ／Ｄ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ａｖｐ ｓｅｔ
に従って算出することができ、ここでＰ及びＤは定数である。

また、本発明の目的は、自動車用ステアリングシステムを提供することでもあり、このシステムは、上述の特徴のいずれかを備える制御プロセスにより実施される、このステアリングの自動制御機能を備える。

更に、本発明の目的は、ステアリングシステムを有する自動車でもあり、このシステムは、上述の特徴のいずれかを備える制御プロセスにより実施される、このステアリングの自動制御機能を備える。

単なる例として挙げた、本質的に非限定的なものである以下の詳細な説明を、添付の図面を参照しながら読むことにより、本発明はよりよく理解され、他の特徴及び利益がより明らかになるであろう。

図１は、本発明による制御プロセスを備えるステアリングシステムの図である。 図２は、制御プロセスの様々な段階のフローチャートである。

図１は、ステアリングカラム２を備える能動的ステアリングシステム１を示し、ステアリングカラム２は、その上端に固定されたステアリングホイール４を、その下端に固定されたステアリングボックス６に連結する。

ステアリングボックス６は、ラック・ピニオン等の運動変換機構を含み、これは、ステアリングホイール４の回転とともに、各端部に配置された２つの小さなタイロッド８に横方向運動を印加する。小さな対ロッド８は、前輪１０のハブをほぼ垂直な軸の周りで枢動させることにより、前輪１０の方向を変える。

ステアリングボックス６は動力化ユニット２０を含み、これは、電力又は油圧力のどちらかを用いて、ステアリングホイール４の回転及びこれに対応する車輪１０の方向転換を駆動するこのボックスの機構に力を印加することができる。

具体的には、動力化ユニット２０は、従来の自動車のステアリングブースターで使用されるものとすることができ、これは、ステアリングホイール４に対してドライバが行う操縦から、追加の方向転換力を供給する。

ステアリングシステム１はまた、制御コンピュータ２２によって統御される自動制御機能も含み、この自動制御機能により、動力化ユニット２０を用いて、このステアリングを用いた操縦又は操作を自動的に実行することができる。

自動制御機能が起動されると、制御コンピュータ２２はステアリングシステム１から、特にステアリングホイール４の角度位置に関してセンサが供給するデータ２４、及び例えば自動車の速度等の、自動車の動作に関するその他のデータを受信し、その一方で動力化ユニット２０のサーボ制御２６を実行し、車輪１０の所望の方向転換を得る。

図２は、以下のステップを実行する制御コンピュータ２２により実施される、ステアリングの自動制御機能のためのステアリングシステム１の制御プロセスを示す。

制御プロセスはまず、ステアリングホイール角度設定ポイントＡｖ ｓｅｔを確立し、これにより、ステアリングシステム１が目標位置を達成できるようにする。次に、ステアリングホイール角度設定ポイントＡｖ ｓｅｔを、ステアリングシステム１のセンサで測定したステアリングホイール角度Ａｖ ｍｅｓと比較し、ステアリングホイール速度設定ポイントＡｖｐ ｓｅｔを算出４０する。

次に、ステアリングホイール速度設定ポイントＡｖｐ ｓｅｔを、測定したステアリングホイール角度Ａｖ ｍｅｓを時間に関して微分することによって確立した、測定したステアリングホイール速度Ａｖｐ ｍｅｓと比較して、ステアリングボックス６の動力化ユニット２０が要求する追加のトルク４４を算出４２することによって、ステアリングホイール４の実際の速度を調節することができる。追加のトルク４４は、ステアリングに印加される慣性及び様々な応力に基づいて供給され、ステアリングホイール角度を加速して、実際の測定した速度Ａｖｐ ｍｅｓを補正し、これにより、速度設定ポイントＡｖｐ ｓｅｔに対する実際の速度のサーボ制御を得る。

実際には、比例／偏差（ＰＩＤ）タイプの調節システムによって上述のステップを実行して調整伝達関数を算出するために、制御プロセスは以下の操作を実行する。角度Ａｖは反時計回りに測定され、速度Ａｖｐは反時計回り方向に正であり、以下の値が定義されている：
Ａｖ ｍｅｓ＝測定したステアリングホイール角度
Ａｖ ｓｅｔ＝ステアリングホイール角度設定ポイント
Ａｖｐ ｍｅｓ＝測定したステアリングホイール速度（測定したステアリングホイール角度に由来）
Ａｖｐ ｓｅｔ＝ステアリングホイール速度設定ポイント
Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ＝ステアリングホイール速度飽和。

ステアリングホイールの角度誤差ΔＡｖ位置は、
ΔＡｖ＝Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ
となる。次に、調整トルクを与える伝達関数Ｔｒｅｇは、
Ｔｒｅｇ＝Ｐ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ｄ（Ａｖｐ ｓｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）
のように記述することができ、Ｐ及びＤは定数である。ステアリングホイール速度設定ポイントの目標Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔを、例えば
Ｔｒｅｇ＝Ｄ（Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）
によって求めるものとする。すると、
Ｄ（Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）＝Ｐ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ｄ（Ａｖｐ ｓｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）
が得られる。これは、
Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ＝Ｐ／Ｄ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ａｖｐ ｓｅｔ
のように記述することもできる。

許容値を目標としたステアリングホイール目標速度Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔを飽和させ、快適性と安全性を同時にもたらす最大ステアリングホイール速度をドライバに提供し、これにより、ドライバが突然ステアリングホイールを解放した場合に、ステアリングホイールの位置と、設定ポイント位置とを接続する。

結果として、このタイプの位置接続を用いて、ある機能について、手動操作中にそれを完全に切断してしまうことなく、ある程度の許容可能な連続性を確保することができる。そして、ドライバによる干渉が終了すると、機能はすぐに通常の動作に戻る。

Claims (7)

1. ステアリングホイール（４）を備える自動車のステアリングシステム（１）の自動制御機能により実施される制御プロセスであって、前記自動車の特定の動作条件における車輪（１０）の方向転換を実行する動力化ユニット（２０）を制御するための、制御プロセスにおいて、
   前記制御プロセスは、ステアリングホイール角度設定ポイント（Ａｖ ｓｅｔ）を算出して、前記動力化ユニット（２０）のトルクサーボ制御を達成し、
   前記制御プロセスは、所定の値（Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ）で飽和するステアリングホイール回転速度設定ポイント（Ａｖｐ ｓｅｔ）も算出し、
   前記自動制御機能の動作中、ドライバによって生成される差に関係なく、前記ステアリングホイール（４）に対する前記ドライバの干渉の後に前記ステアリングホイールが突然解放される場合の快適性を保証するために、所定の飽和値（Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ）を算出することを特徴とする、制御プロセス。
2. ステアリングホイール（４）を備える自動車のステアリングシステム（１）の自動制御機能により実施される制御プロセスであって、前記自動車の特定の動作条件における車輪（１０）の方向転換を実行する動力化ユニット（２０）を制御するための、制御プロセスにおいて、
   前記制御プロセスは、ステアリングホイール角度設定ポイント（Ａｖ ｓｅｔ）を算出して、前記動力化ユニット（２０）のトルクサーボ制御を達成し、
   前記制御プロセスは、所定の値（Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ）で飽和するステアリングホイール回転速度設定ポイント（Ａｖｐ ｓｅｔ）も算出し、
   前記追加のトルク（４４）を供給する調整伝達関数を算出するために、ＰＩＤタイプの調節システムを実施し、
   前記制御プロセスは、前記調整伝達関数を
   Ｔｒｅｇ＝Ｐ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ｄ（Ａｖｐ ｓｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）
   に従って算出することができ、また、前記目標の所定の飽和値を
   Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ＝Ｐ／Ｄ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ａｖｐ ｓｅｔ
   に従って算出することができ、ここでＰ及びＤは定数であることを特徴とする、制御プロセス。
3. 以下の動作：
   −まず、前記制御プロセスが、前記ステアリングシステム（１）がその目標位置を達成できるようにする、前記ステアリングホイールの角度設定ポイント（Ａｖ ｓｅｔ）を確立し、これを前記ステアリングシステム（１）のセンサによって測定されたステアリングホイール角度（Ａｖ ｍｅｓ）と比較して、前記ステアリングホイール速度設定ポイント（Ａｖｐ ｓｅｔ）を算出すること（４０）；及び、
   −続いて、前記ステアリングホイール速度設定ポイント（Ａｖｐ ｓｅｔ）を、測定したステアリングホイール速度（Ａｖｐ ｍｅｓ）と比較して、前記測定した実際の速度（Ａｖｐ ｍｅｓ）を補正するステアリングボックス（６）の前記動力化ユニット（２０）が要求する追加のトルク（４４）を算出（４２）することにより、前記ステアリングホイール（４）の実際の速度を調整すること
   を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載の制御プロセス。
4. 前記追加のトルク（４４）を供給する調整伝達関数を算出するために、ＰＩＤタイプの調節システムを実施することを特徴とする、請求項１に記載の制御プロセス。
5. 前記制御プロセスは、前記調整伝達関数を
   Ｔｒｅｇ＝Ｐ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ｄ（Ａｖｐ ｓｅｔ−Ａｖｐ ｍｅｓ）
   に従って算出することができ、また、前記目標の所定の飽和値を
   Ａｖｐ ｔａｒｇｅｔ＝Ｐ／Ｄ（Ａｖ ｓｅｔ−Ａｖ ｍｅｓ）＋Ａｖｐ ｓｅｔ
   に従って算出することができ、ここでＰ及びＤは定数であることを特徴とする、請求項４に記載の制御プロセス。
6. ステアリングの自動制御機能を備える、自動車用ステアリングシステムであって、
   前記機能は、請求項１から５のいずれか１項に従って実行される制御プロセスにより実施されることを特徴とする、自動車用ステアリングシステム。
7. ステアリングの自動制御機能を備えるステアリングシステムを備える、自動車であって、
   前記機能は、請求項１から５のいずれか１項に従って実行される制御プロセスにより実施されることを特徴とする、自動車。

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