(57)【要約】運転者によって入力された操舵角と他の角度（追加操舵角）が決定され、追加操舵角が他の値、特にドライビングダイナミクス的な値に応じて、電動機によって、前記の入力された操舵角に重ね合わ可能である、オーバーライド操舵システムによって車両を操舵するための方法において、方法が下位の電動機電流コントロールと電動機トルクコントロールを有する操舵角コントロールを含むことを特徴とする方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって入力された操舵角と他の角度（追加操舵角）が決定され、追加操舵角が他の値、特にドライビングダイナミクス的な値に応じて、電動機によって、前記の入力された操舵角に重ね合わ可能である、オーバーライド操舵システムによって車両を操舵するための方法において、方法が下位の電動機電流コントロールと電動機トルクコントロールを有する操舵角コントロールを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
操舵角実際値と操舵角目標値が決定され、操舵角実際値と操舵角目標値の比較に応じて、目標電流または目標電動機トルクが生じ、この目標電流または目標電動機トルクによって電動機が追加操舵角を操舵システムに加えることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
運転者によって調節されたステアリングホイール角度δH ５０に基づいて、運転者操舵要求δDRV ５２が決定され、この運転者操舵要求δDRV ５２が調節されたステアリングホイール角度δH ５０と、一定にまたは可変に設定可能なギヤ比とによって求められ、ギヤ比が現在の走行状況、特に検出された車両縦方向速度および／またはステアリングホイール回転角度に応じて選定されることと、このようにして計算された運転者操舵要求に基づいて操舵角目標値５３ δsollが決定され、操舵コントロールシステムに供給されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
運転者操舵角度δHが決定され、運転者操舵角をステアリングギヤに直接作用させるギヤ比ｉL1と関連して、追加操舵角δMが第２のギヤ比ｉL2 と関連して付加的に重ね合わされることと、重ね合わされた操舵角δLが決定され、かつ実際値δL,istとして操舵コントロールシステムに供給され、この場合重ね合わされた操舵角δLが次式
δL＝ｉL1×δH ＋ ｉL2×δM 
に従って決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
ドライビングダイナミクスコントローラ（ＥＳＰシステム）が操舵コントロールシステムと協働することと、安定化介入の必要性がドライビングダイナミクスコントローラによって検出されるときに、ドライビングダイナミクスに依存する付加的な操舵角Δδ ５６が決定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
ドライビングダイナミクスコントローラ ５７の修正介入に基づいて発生したドライビングダイナミクスに依存する付加的な操舵角Δδ ５６が、運転者操舵要求δDRV ５２に付加的に重ね合わされることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
供される電動機トルクを低下させずに電動機回転速度を高めるために、電動機が他の量に応じて、弱め界磁電流によって付加的に制御されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
きわめて直接的なステアリングレシオおよび／または大きな目標速度が所望されるかまたは必要であるときに、電動機が弱め界磁電流によって付加的に制御されることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
連続ステアリングレシオｉL,Serieに基づいておよびステアリングホイール角度に依存する倍力係数Ｋ１と車速に依存する倍力係数Ｋ２によって、操舵される車輪δVと運転者操舵角δHの比に一致する合成のステアリングレシオｉL,ESASが次式
ｉL,ESAS＝δV／δH＝ｉL,Serie／（Ｋ１×Ｋ２）
に従って決定されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
電動機の目標速度ωM,sollの予備制御が行われ、この目標速度は電動機回転速度設定値ωM,vorと電動機回転速度目標設定値ωM,regによって決定され、電動機回転速度目標設定値ωM,regが操舵角目標値δL,sollと決定された操舵角実際値δL,istの比較に基づいて決定され、電動機回転速度設定値ωM,vorが、次式
【数１】
2005532217.tif 000005
に従って、操舵角目標値δL,sollと運転者操舵角δHの時間による微分によって決定されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法を実施するために適していることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１２】
ステアリングコラム上に配置されたステアリングホイールと、ステアリングギヤと、ステアリングコラム上に配置された回転角度センサと、オーバーライドギヤを介してステアリングコラムに作用するオーバーライドモータと、電気的なステアリングアクチュエータと、操舵される車輪の位置を測定するためのセンサと、ステアリング制御装置とを備えた車両用操舵システムにおいて、ステアリング制御装置が、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法を実施するための手段を備えていることを特徴とする操舵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者によって入力された操舵角と他の角度（追加操舵角）が決定され、追加操舵角が他の値、特にドライビングダイナミクス的な値に応じて、電動機によって、前記の入力された操舵角に重ね合わ可能である、オーバーライド操舵システムによって車両を操舵するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の自動車、特に乗用車は一般的に、油圧式または電気油圧式のサーボステアリング装置を備えている。このサーボステアリング装置の場合、ステアリングホイールが操舵可能な車輪に機械的に強制連結されている。サーボ補助装置は、アクチュエータ、例えば油圧シリンダが操舵機構の中央範囲に配置されるように構成されている。アクチュエータによって発生する力により、操舵機構の操作がステアリングホイールの回転に応じて補助される。それによって、操舵の際に運転者によって加えられる力が小さくて済む。
【０００３】
オーバーライド操舵システムが知られている。オーバーライド操舵システムは、運転者によって入力された操舵角度に、必要時にアクチュエータによって、他の操舵角度（追加操舵角）をオーバーライドさせる（重ね合わせる）ことができることを特徴とする。通常は、オーバーライドギヤに作用し、運転者に依存しないで追加操舵角を調節する電気アクチュエータが使用される。
【０００４】
付加的な操舵角度は電子コントローラによって制御され、例えば車両の安定性および俊敏さを高める働きをする。更に、特許文献１に記載されているような公知の制御方式では、重ね合わされる操舵角の複数の操舵部分が互いに無関係に求められる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７５１１２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底をなす課題は、確実にかつ高い信頼性をもって動作する、オーバーライド操舵システムを備えた車両を操舵する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明に従い、方法が下位の電動機電流コントロールと電動機トルクコントロールを有する操舵角コントロールを含むことによって解決される。
【０００７】
その際、好ましくは目標電流または目標モータトルクが発生させられる。この目標電流または目標モータトルクによって、電動機は付加的な操舵角度を操舵システムに加える。操舵操作に重ね合わされた角度によって、所望な操舵角度、ひいては他の車両コントロールシステムによって付加的に要求される追加操舵角が生じる。
【０００８】
本発明では、操舵角実際値と操舵角目標値が決定され、操舵角実際値と操舵角目標値の比較に応じて、目標電流または目標電動機トルクが生じ、この目標電流または目標電動機トルクによって電動機が追加操舵角を操舵システムに加える。
【０００９】
本発明による方法の有利な実施形では、運転者によって調節されたステアリングホイール角度δHに基づいて、運転者操舵要求δDRVが決定され、この運転者操舵要求δDRVが調節されたステアリングホイール角度δHと、一定にまたは可変に設定可能なギヤ比とによって求められ、ギヤ比が現在の走行状況、特に検出された車両縦方向速度および／またはステアリングホイール回転角度に応じて選定されることと、このようにして計算された運転者操舵要求に基づいて操舵角目標値δsollが決定され、操舵コントロールシステムに供給される。
【００１０】
本発明の他の実施形では、運転者操舵角度δHが決定され、運転者操舵角をステアリングギヤに直接作用させるギヤ比ｉL1と関連して、追加操舵角δMが第２のギヤ比ｉL2 と関連して付加的に重ね合わされ、重ね合わされた操舵角δLが決定され、かつ実際値δL,istとして操舵コントロールシステムに供給され、この場合重ね合わされた操舵角δLが次式
δL＝ｉL1×δH ＋ ｉL2×δM 
に従って決定される。
【００１１】
本発明では、ドライビングダイナミクスコントローラ（ＥＳＰシステム）が操舵コントロールシステムと協働し、安定化介入の必要性がドライビングダイナミクスコントローラによって検出されるときに、ドライビングダイナミクスに依存する付加的な操舵角Δδが決定される。
【００１２】
好ましくは、ドライビングダイナミクスコントローラの修正介入に基づいて発生したドライビングダイナミクスに依存する付加的な操舵角Δδが、運転者操舵要求δDRVに付加的に重ね合わされる。
【００１３】
本発明による方法のこの実施形によって、高ダイミナック走行状況の際のオーバーライド操舵のコントロールが改善される。
【００１４】
用語“高ダイナミック走行状況”とは、車両を不安定にするかまたは所望な車両運動をもたらす、車両方向および／または車速が比較的に急速に変化するすべての走行状況であると理解される。横滑りようなドライビングダイナミクス限界範囲内の走行状況の場合、多数の運転者は適切な操舵状態に関して過大な要求を受ける。
【００１５】
本発明では、連続ステアリングレシオｉL,Serieに基づいておよびステアリングホイール角度に依存する倍力係数Ｋ１と車速に依存する倍力係数Ｋ２によって、操舵される車輪δVと運転者操舵角δHの比に一致する合成のステアリングレシオｉL,ESASが次式
ｉL,ESAS＝δV／δH＝ｉL,Serie／（Ｋ１×Ｋ２）
に従って決定される。
【００１６】
本発明では、電動機の目標速度ωM,sollの予備制御が行われ、この目標速度は電動機回転速度設定値ωM,vorと電動機回転速度目標設定値ωM,regによって決定され、電動機回転速度目標設定値ωM,regが操舵角目標値δL,sollと決定された操舵角実際値δL,istの比較に基づいて決定され、電動機回転速度設定値ωM,vorが、次式
【００１７】
【数１】
2005532217.tif 000003
【００１８】
に従って、操舵角目標値δL,sollと運転者操舵角δHの時間による微分によって決定される。
【００１９】
本発明では、上記の方法を実施するための適切なプログラムステップを備えたコンピュータプログラムによって、オーバーライド操舵システムのモータの制御が実現される。
【００２０】
課題は更に、ステアリングコラム上に配置されたステアリングホイールと、ステアリングギヤと、ステアリングコラム上に配置された回転角度センサと、オーバーライドギヤを介してステアリングコラムに作用するオーバーライドモータと、電気的なステアリングアクチュエータと、操舵される車輪の位置を測定するためのセンサと、ステアリング制御装置とを備えた車両用操舵システムにおいて、ステアリング制御装置が、本発明の上記方法を実施するための手段を備えていることによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明による方法の実施の形態が図（図１と図５）に示してある。次の、この実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明による方法の基本構成が図１に概略的に示してある。
【００２３】
基本操舵機能の場合、運転者によって調節されるステアリングホイール角度δH ５０に基づいて、固定設定可能または可変設定可能なギヤ比iL,ESASによって、運転者操舵要求δDRV ５２が操舵制御回路５４の操舵目標値５３ δL,soll（入力値）として計算される。 その際、基本操舵機能は実質的に、現在の走行状況、例えば検出された車両縦方向速度に一致する操舵比iL,ESASの選択を含んでいる。操舵システムのアクチュエータは操舵角δL ５５（制御回路５４の出力値）に応じて制御される。
【００２４】
操舵される車輪の位置を、基本的に運転者要求に依存しないで適合させることにより、車両の走行安定性と敏捷性を高めることができる。そのために、ドライビングダイナミクスに依存する付加的な操舵角度Δδ ５６が、ドライビングダイナミクスコントローラ５７の修正介入に基づいて、運転者操舵要求δDRV ５２に付加的に重ね合わされる。結果として、操舵角目標値δL,sollが生じる。
【００２５】
方法の構成が図２に示してある。オーバーライドギヤの場合、入力値１としての運転者操舵角δHは、変速比iL1を有する機械的なギヤ２を経てステアリングギヤ３に直接作用する（iL1×δH） １９。モータによって調節された追加操舵角度δM １６は変速比iL2を有する第２のギヤ１７を経て作用し、減速された運転者操舵角に付加的に重ね合わされる。
【００２６】
δL＝iL1×δH＋iL2×δM
出力値として、ステアリングギヤ３によって、合成の操舵角δVが生じる。この操舵角は車両に作用する。
【００２７】
車両５のドライビングダイナミクス、特に車両５の上下軸線回りのヨートルクと、横方向加速度が求められる。ドライビングダイナミクス的な値７と運転者動作角δH ８は入力値としてドライビングダイナミクスコントローラ６に供給される。ドライビングダイナミクス的な操舵介入はドライビングダイナミクスコントローラ６から追加操舵角Δδ ９としてステアリングコントローラ１０に入力値として供給される。同様に、運転者操舵角δH １１と、現在の車速１２の値と、特に車両基準速度が、ドライビングダイナミクスコントローラ６またはＡＢＳコントローラからステアリングコントローラ１０に入力値として供給される。ステアリングコントローラ１０はオーバーライドステアリング機能１５のアクチュエータ１４を制御する。
【００２８】
アクチュエータ、特に電動機１４は付加的な操舵角δMを発生する。この操舵角は変速比iL2を有するギヤ１７を介してステアリングギヤ３（iL2×δM）に作用する（１８）。ギヤ２とギヤ１７はここでは表示のためにのみ、個々の２個の“ギヤ”として示してあるが、ギヤ２，１７の２つの変速比は１個のギヤユニット、特に１個の遊星歯車装置によって実現される。
【００２９】
既に図１から判るように、ドライビングダイナミクスコントローラ６の外部介入として見なされる追加操舵角Δδが、基本操舵機能の目標操舵角δDRVに付加的に重ね合わされる（５８）。この追加によって生じる操舵角目標値δL,sollはオーバーライド操舵（重ね合わせ操舵）のコントロール装置に供給される。
【００３０】
運転者操舵角とアクチュエータによって加えられた重ね合わせ操舵角との付加的な重ね合わせにより、合計操舵角δL ２１が生じる。この合計操舵角から、合成の出力値として、ステアリングギヤ３から生ずる操舵角δVが発生する。この操舵角は所望の操舵機能に応じて車両に作用する。
【００３１】
合成の操舵角δL ２１は付加的な操舵角δM ２３と同様に、ステアリングコントローラ１０に入力値として供される（２２）。ドライビングダイナミクスコントローラ６には、合成の操舵角δLが入力値として供される（２６）。アクチュエータ装置や電動機１４の信号または測定値がステアリングコントローラ１０に供給される（２４）。
【００３２】
図３は、目標値を求める手段３０における操舵角目標値δL,sollの決定および必要に応じてモータ回転速度設定ωM,vorの決定と、実際値を求める手段３１における実際値δL,istの決定を示している。この操舵角目標値と実際値はステアリングコントローラ３４の入力値として使用される。出力値から、調節すべきモータトルクＭmot,soll ３５またはトルクを生じるモータ電流ｌq,sollが発生する。この値は、モータの整流と同様に（電子整流の場合）モータに割り当てられる。
【００３３】
その際、ステアリングコントローラ３４の制御量は操舵角δLである。この操舵角は直接測定されて実際値を求める手段３１に供給される（３６）かあるいはオーバーライドギヤの変速比を考慮して実際値を求める手段３１においてモータ角度δM ３７と運転者操舵角δH ３８によって計算可能である。内部の制御量としてモータ回転速度ωM,ist ４０が使用される。このモータ回転速度は測定されたモータ角度から微分によって計算可能である。
【００３４】
目標値を求める手段には同様に、運転者操舵角δH ４１と追加操舵角Δδ ４２と車速ＶKFZ ４３が供給される。
【００３５】
図４は操舵角目標値δL,soll ３２の一層正確な決定を示している。
【００３６】
合成のステアリングレシオｉL,ESAS ６０は操舵される車輪の角度（車輪操舵角）δVと運転者操舵角δHとの比に一致している。このステアリングレシオは２つの倍力係数Ｋ１ ６１,Ｋ２ ６２によって生ずる。この倍力係数は次式によって連続ステアリングレシオｉL,serieと乗法的に結合される。              
【００３７】
ｉL,ESAS＝δV／δH＝ｉL,serie／（Ｋ１×Ｋ２）
その際、倍力係数はステアリングホイール角度に依存する（６３）部分Ｋ１と、車速に依存する（６４）部分Ｋ２を示している。倍力係数はドライビングダイナミクス的な観点からあるいは運転者設定に従って自由に選定可能である。操舵角目標値δL,sollとモータ回転速度設定値ωM,vor ６６を計算するために、追加操舵角Δδ ６７が考慮され、補間と上昇制限６８に従って、補正された追加操舵角ΔδIPO ６９が運転者要求δsoll,DRV ７０に重ね合わされる（７１）。
【００３８】
モータ回転速度設定値ωM,vor ６６は次式に従って、操舵角目標値δL,sollと運転者操舵角δHの時間による微分によって計算される（７２）。
【００３９】
【数２】
2005532217.tif 000004
【００４０】
図５は操舵角コントロールを一層正確に示している。この操舵角コントロールは基本構成がカスケード制御である。制御回路のダイナミクスを高めるために、モータの目標速度の予備制御が行われる。その際、目標速度ωM,sollはモータ回転速度設定値ωM,vor ８１とモータ回転速度目標設定値ωM,reg ９３とから求められる（８３）。このモータ回転速度目標設定値は操舵角目標値δL,sollと決定された操舵角実際値δL,istとの比較に基づいて角度コントローラの出力値として生ずる。操舵快適性が特にゆっくりした操舵運動の場合に予備制御によって損なわれないようにするめに、所望なモータ速度に依存して予備制御値が重み付けされる（８３，８４）。
【００４１】
目標速度ωM,soll ８０と、決定されたモータ実際速度ωM,ist ８８との比較とから、モータ目標トルクＭmot,soll ８６またはトルクを生じるモータ目標電流Ｉq,soll ８７がモータ回転速度コントローラ８５によって発生する。このモータ目標電流によってモータが制御される。
【００４２】
所定の運転の場合、供されるモータ速度よりも高いモータ速度が必要になることがある。この場合、弱め界磁を用いることによって、供されるモータトルクを低下することなく、モータ回転速度を必要に応じて短時間高めることができる。それに伴い、電力消費が短時間高められる。特にきわめて直接的なステアリングレシオの存在と、運転者またはドライビングダイナミクスコントロールシステムの高い目標速度が、必要なケースと見なされる。合成のコントローラ構成は、図５に示した構成の拡張であり、図６に示してある。従って、図５と同じステップと要素は同じ参照符号を有し、次に詳しく説明しない。
【００４３】
弱め界磁の使用と弱め界磁電流の大きさの決定は、操舵システムの現在の状態、すなわちモータ実際速度ωM,ist １００および操舵角実際値δL,istと、所望な目標状態、すなわちモータ回転速度設定値ωM,vor １０２および操舵角設定値δL,soll １０３およびステアリングレシオ１０６の倍力係数に基づいて決定される。モータの弱め界磁が不要であると、合成の弱め界磁電流Ｉd,Soll １０５は零、すなわち０Ａである。電子的に整流されるモータのトルクコントロールは、トルクを生じる電流Ｉq ８７のほかに、弱め界磁電流値Ｉdを制御する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による方法の基本構成のブロック線図である。
【図２】本発明による方法の構成のブロック線図である。
【図３】操舵角コントロールの入力値としての目標値と実際値を本発明に従って決定するためのブロック線図である。
【図４】操舵角コントロールの入力値としての目標値と実際値を本発明に従って決定するためのブロック線図である。
【図５】重ね合わせ角度を調節するために電動機のトルク設定値を本発明に従って決定するためのブロック線図である。
【図６】電動機を制御するために弱め界磁電流と目標電流を本発明に従って決定するためのブロック線図である。
【図１】
2005532217.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005532217.tif 000010
【図６】
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【国際調査報告】
2005532217.tif 000012
2005532217.tif 000013
2005532217.tif 000014
2005532217.tif 000015