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公開番号2025028776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-03
出願番号2024135574
出願日2024-08-15
発明の名称自動車の操舵アクチュエータに予め定めることができるコントローラ操舵トルクを算出するための方法
出願人ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング,ROBERT BOSCH GMBH
代理人個人,個人,個人
主分類B62D 6/00 20060101AFI20250221BHJP(鉄道以外の路面車両)
要約【課題】自動車の操舵アクチュエータに予め定められるべきコントローラ操舵トルクを決定するための方法を提供する。
【解決手段】外部コントローラ(2a)と内部コントローラ(2i)とを含む二重コントローラ(1)を用いてコントローラ操舵トルクが算出され、外部コントローラに自動車内の操舵アクチュエータ(21)によって設定された操舵角が供給される。操舵角の時間微分の目標値が操作変数として出力される。内部コントローラ(2i)にフィードフォワードモデル操舵トルクが供給され、当該操舵トルクは操舵アクチュエータ(21)の物理的挙動に応じてリアルタイムで決定される。操舵アクチュエータ(21)の物理的状態は外部励起を用いた回転単一質量ばねダンパによってモデル化される。少なくとも1つの時間依存のばねダンパモデルパラメータが再帰的補償計算によって推定される。この推定から、フィードフォワードモデル操舵トルクが決定される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
自動車（２０）の操舵アクチュエータ（２１）に予め定められるべきコントローラ操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
（ｔ））を算出するための方法であって、
前記コントローラ操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
（ｔ））が、外部コントローラ（２ａ）と、前記外部コントローラ（２ａ）の下流に接続された内部コントローラ（２ｉ）とを含む二重コントローラ（１）によって算出され、
前記外部コントローラ（２ａ）に、制御変数として、前記自動車内の前記操舵アクチュエータ（２１）によって設定された操舵角（δ（ｔ））が供給され、
前記外部コントローラ（２ａ）が、前記操舵角の時間微分の目標値（ｄ／ｄｔδ
Ｔａｒｇｅｔ
）を操作変数として出力し、これが前記内部コントローラ（２ｉ）に制御変数として供給され、
前記内部コントローラ（２ｉ）が、前記求められるコントローラ操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
（ｔ））を操作変数として出力し、
前記コントローラ操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
（ｔ））を計算するために、前記内部コントローラ（２ｉ）に、操作変数としてフィードフォワードモデル操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＦＦ
（ｔ））が提供され、前記フィードフォワードモデル操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＦＦ
（ｔ））が、前記操舵アクチュエータ（２１）の物理的挙動に応じてリアルタイムで決定され、
ステアリング機構（２１）の物理的状態が、外部励起（Ｔｍｏｔ（ｔ）
ＳＡＣ＋ＤＲＩＶＥＲ
（ｔ））と、操舵角（δ）と、前記操舵アクチュエータ（２１）の現在の物理的状態を特徴付ける少なくとも１つのさらなるばねダンパモデルパラメータ（Ｊ（ｔ）、Ｄ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、Ｏｆｆｓ（ｔ））とを用いた回転単一質量ばねダンパによってモデル化され、
前記少なくとも１つの時間依存のばねダンパモデルパラメータ（Ｊ（ｔ）、Ｄ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、Ｏｆｆｓ（ｔ））が、再帰的補償計算によって推定され、
前記推定から、前記フィードフォワードモデル操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＦＦ
（ｔ））が計算される、
方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記フィードフォワードモデル操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＦＦ
（ｔ））が、前記内部コントローラ（２ｉ）の制御ループの一部として計算される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィードフォワードモデル操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＦＦ
（ｔ））が、前記操舵角の前記目標値（δ
Ｔａｒｇｅｔ
）、前記内部コントローラ（２ｉ）によって計算された前記コントローラ操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
（ｔ））、および前記自動車（２０）の運転者によって加えられる運転者操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
（ｔ）＋ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＤＲＩＶＥＲ
）に応じて計算される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ばねダンパモデルパラメータとして、前記回転単一質量ばねダンパで使用される以下の定数、
回転慣性モーメント（Ｊ（ｔ））、
減衰Ｄ（Ｄ（ｔ））、
剛性Ｃ（Ｃ（ｔ））、および
オフセットＯＦＦＳ（ｔ）
が、時間依存変数として推定される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記推定がリアルタイムで行われる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記推定された剛性（Ｃ＿ＥＳＴ）および前記推定されたオフセット（ＯＦＦＳ＿ＥＳＴ）から、外部から予め定められた目標操舵角（δ
ｔａｒｇｅｔ
）に応じて、前記フィードフォワードモデル操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＦＦ
）が算出される
ことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのばねダンパモデルパラメータ（Ｊ（ｔ）、Ｄ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、ＯＦＦＳ（ｔ））、特に請求項４による前記ばねダンパモデルパラメータ（Ｊ（ｔ）、Ｄ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、ＯＦＦＳ（ｔ））が、カルマンフィルタを用いて推定される
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記外部から励起される単一質量ばねダンパが、以下の微分方程式
TIFF
2025028776000008.tif
8
87
によって記述される
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
再帰的補償計算に関して、前記４つのばねダンパモデルパラメータＪ（ｔ）、Ｄ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、Ｏｆｆｓ（ｔ）がベクトル変数Ｚ＝Ｚ（ｔ）とみなされる
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ばねダンパの前記外部励起（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
＋ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＤＲＩＶＥＲ
）が、前記自動車（２０）の前記運転者によって加えられる運転者操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
＋ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＤＲＩＶＥＲ
）と、前記操舵アクチュエータ（２１）に予め定められた前記コントローラ操舵トルク（ＳｔｅｅｒＴｒｑ
ＳＡＣ
）との和によって定められる
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の操舵アクチュエータに予め定められるべきコントローラ操舵トルクを算出するための方法に関する。さらに、本発明は、この方法を実行するように設計／プログラムされている制御装置に関する。最後に、本発明は、そのような制御装置を備える自動車に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車のいわゆる操舵角または車線維持支援機能に関連して、自動車が車道走行時に予め定められた軌道の経路に従うように、ステアリング機構の操舵アクチュエータに設定することができる操舵角を様々な因子を考慮して決定することが公知である。
【０００３】
このために、操舵アクチュエータに設定することができる操舵トルクを算出するための方法が公知である。そのような従来の方法は通常、１段または２段のコントローラにより実施され、例えば欧州特許第３３２１１４９Ｂ１号、米国特許出願公開第２０１９／０３０８６６４Ａ１号、および独国特許出願公開第１０２０１４２０８７８６Ａ１号に記載されている。
【０００４】
そのような従来の方法での問題点として、操舵アクチュエータの物理的特性が制御にかなりの影響を及ぼし、したがって操舵アクチュエータの実際のステアリング挙動にかなりの影響を及ぼすことが判明しており、これは、コントローラの制御挙動に悪影響を与える可能性がある。
【０００５】
制御性能の向上のためにいわゆるフォワードモデルの形でコントローラに実装される、操舵アクチュエータの物理的特性の対応するモデリングは、実際には比較的不正確であることが判明しており、ステアリング機構の寿命にわたる操舵アクチュエータの物理的特性の変化を考慮しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
欧州特許第３３２１１４９Ｂ１号
米国特許出願公開第２０１９／０３０８６６４Ａ１号
独国特許出願公開第１０２０１４２０８７８６Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、上述した欠点を少なくとも一部、理想的には完全に解消する、自動車の操舵アクチュエータに予め定められるべきコントローラ操舵トルクを決定するための改良された方法を生み出すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、独立請求項の主題によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００９】
したがって、本発明の基本的な着想は、ダブルコントローラを用いて操舵アクチュエータに関するコントローラ操舵トルクを決定することであり、外部コントローラが、自動車の操舵アクチュエータによって設定された操舵角を制御変数として使用し、内部コントローラが、この操舵角の時間微分を制御変数として使用する。
【００１０】
ここで、本発明によれば、内部コントローラに、追加の入力変数として、フィードフォワードモデル操舵トルクを提供することが提案され、それによって操舵アクチュエータの現在の物理的特性がリアルタイムで考慮される。さらに、外部励起および様々なばねダンパモデルパラメータを用いた回転単一質量ばねダンパによって、ステアリング機構の物理的特性を時間依存でモデル化することが提案される。内部コントローラに供給されるフィードフォワードモデル操舵トルクを計算するために、選択された時間依存のばねダンパモデルパラメータが、再帰的補償計算を用いて推定される。ここで提案される、操舵アクチュエータの物理的特性の本発明による考慮により、２段コントローラの制御挙動を大幅に改善することができる。これは、有利には、自動車のステアリング制御、および自動車の支援運転またはさらには自律運転にも効果をもたらす。
（【００１１】以降は省略されています）

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