(57)【要約】  本発明は、自動車のためのパワーアシストステアリングシステムにおける電動サーボモータのモータトルクのための目標設定値（ｙＭＳＭ）を決定するための方法に関する。当該目標設定値は、制御部を形成するモータトルクパイロット制御要素（ＭＶＳＫ）と、閉ループ制御変数が回転バートルク（ＭＤＳ）である閉ループ制御部を形成するモータトルク閉ループ制御要素（ＭＲＫ）と、の利用下で、サーボモータ（ＳＭ）のモータトルク（ＭＳＭ）のための目標設定値（ｙＭＳＭ）を決定するために、両モータトルク要素が機能的に互いに調整される。
2015525711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のためのパワーアシストステアリングシステムにおける電動サーボモータのモータトルクのための目標設定値（ｙＭＳＭ）を決定するための方法であって、
−開ループ制御部を形成するモータトルクパイロット制御要素（ＭＶＳＫ）と、
−閉ループ制御変数が回転バートルク（ＭＤＳ）である閉ループ制御部を形成するモータトルク閉ループ制御要素（ＭＲＫ）と、
の利用下で、
−サーボモータ（ＳＭ）のモータトルク（ＭＳＭ）のための目標設定値（ｙＭＳＭ）を決定するために、両モータトルク要素が機能的に互いに結び付けられる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
−前記モータトルクパイロット制御要素（ＭＶＳＫ）は、少なくとも回転バートルク（ＭＤＳ）に応じて決定され、
−前記モータトルク閉ループ制御要素（ＭＲＫ）は、回転バートルク（ＭＤＳ）と応用回転バートルク（ＭＤＳ，Ａｐｐｌ．）との間の閉ループ制御差に応じて決定される
ことを特徴とする請求項１に記載の目標設定値（ｙＭＳＭ）を決定するための方法。
【請求項３】
前記モータトルク閉ループ制御要素（ＭＲＫ）は、閉ループ制御器（１０１）によって決定される
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】
前記モータトルク閉ループ制御要素（ＭＲＫ）は、ステアリングシステム特有の最大引き渡し可能限界値（＋／−ＭＲＫ，ｌｉｍ）に制限される
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記モータトルク閉ループ制御要素（ＭＲＫ）は、車速（ＶＦＺＧ）に応じて制限される
ことを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記閉ループ制御器（１０１）は、範囲制限されたＰＩＤ制御器として実装される
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記モータトルクパイロット制御要素（ＭＶＳＫ）は、更なる入力変数として車速（ＶＦＺＧ）を与えられる支援特性曲線の利用下で決定される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記応用回転バートルク（ＭＤＳ，Ａｐｐｌ．）は、決定されたギヤラックパワー（ＲＦＭ−Ｃ、ＲＦＭ−Ｄ）の利用下で決定される、及び／または、更なるステアリングシステム特有の車両変数の利用下で決定される、または、車両走行ダイナミクス車両変数の利用下で決定される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記応用回転バートルク（ＭＤＳ，Ａｐｐｌ．）は、様々なステアリング機能要素に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
当該プログラムが、コンピュータのマイクロプロセッサ上で、特にはパワーアシストステアリングシステムまたは電動ステアリングシステムの制御装置上で、実行される時に、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法を実施するようなプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法を実施するために組み込まれている、または、請求項８に記載のコンピュータプログラムを実行するために組み込まれている、パワーアシストステアリングシステムまたは電動ステアリングシステムの制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御装置を有するパワーアシストステアリングシステムまたは電動ステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う電動パワーアシストステアリングシステムの操作のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、サーボモータのためのモータトルク目標設定値を生成するための様々な方法が知られている。
【０００３】
ＤＥ１０１１５０１８Ａ１は、自動車のステアリングシステムを開示しており、状態閉ループ制御器が制御装置のための操作された変数を自動車の状態変数を用いて発生させ、そのことにより、運転者によって適用されるべきステアリング力は最小になる。このトルクフリーのステアリングシステムに基づいて、参照変数を適用することが可能である。
【０００４】
ＤＥ１０２００９００２７０３Ａ１は、予め決定された目標回転バートルクに応じて電動車両ステアリングシステムにおけるトルク作動装置を作動させるための操作された変数を決定するための制御システムを開示している。ここでは、実際の回転バートルクが検出され、差動トルクが目標回転バートルクと実際の回転バートルクとから形成され、操作された変数は差動トルクに応じて出力フィードバック閉ループ制御器によって決定される。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の課題は、モータトルクのための目標設定を決定するための方法を提供することである。当該方法は、既知の方法と比較して、容易に実施される基本的な設定を可能にし、同時に、ステアリング運動と運転者に伝えられるステアリング感覚との包括的かつ正確な影響を可能にする。
【０００６】
本課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴によって解決される。
【０００７】
当該方法は、目標設定値が、少なくとも２つのモータトルク要素から形成されること、すなわち、開ループ制御部を形成するモータトルクパイロット制御要素と、閉ループ制御変数が回転バートルクである閉ループ制御部を形成するモータトルク閉ループ制御要素と、から形成されること、を提供する。ここでは、サーボモータのモータトルクのための目標設定値を決定するために、両モータトルク要素は、機能的に互いに結合されている。
【０００８】
当該方法の有利な実施の形態が、図面の説明を用いてより詳細に説明される従属請求項に表されている。
【０００９】
すなわち、目標設定値の決定のために、モータトルクパイロット制御要素は少なくとも回転バートルク（ＭＤＳ）に応じて決定される、ということが考慮され得る。ここでは、追加的に車速が考慮され得て、モータトルク閉ループ制御要素は、回転バートルクとギヤラックパワーに基づく応用回転バートルクとから形成される閉ループ制御差に応じて決定され得る。
【００１０】
有利には、モータトルクパイロット制御要素は、少なくとも回転バートルクに応じてパイロット制御部を決定する支援特性曲線の利用下で、決定され得る。また、当該支援特性曲線は、車速に応じてパラメータ化され得て、中間値が補間（内挿）される。
【００１１】
好適な一実施の形態は、モータトルクパイロット制御要素が閉ループ制御器によって決定される、ということを提供する。ここでは、範囲制限された（要求が満たされた）ＰＩＤ制御器が有利に利用される。
【００１２】
本発明によれば、当該モータトルク閉ループ制御要素をステアリングシステム特有の最大引き渡し可能限界値に制限する、ということが考慮され得る。これは、好適には、車速に応じて行われる。
【００１３】
更に、当該モータトルクパイロット制御要素は、更なる入力変数として車速が提供される支援特性曲線の利用下で決定される、ということが考慮され得る。
【００１４】
応用回転バートルクは、好ましくは、決定されたギヤラックパワーの利用下で、及び／または、更なるステアリングシステム特有の車両変数の利用下で、または、走行ダイナミクス車両変数の利用下で、及び／または、様々なステアリング機能要素を基礎として、決定される。
【００１５】
続いて、当該モータトルク要素は、モータトルクのための目標設定値をそこから決定するため、機能的に互いに結合（調整）される。
【００１６】
本発明の対象は、当該プログラムがコンピュータのマイクロプロセッサ上で、特にはパワーアシストステアリングシステムまたは電動ステアリングシステムの制御装置上で、実行される時に、本発明による方法を実施するようなプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムでもある。
【００１７】
本発明の対象は、本発明による方法を実施するために、または、対応するコンピュータプログラムを実行するために組み込まれた、パワーアシストステアリングシステムまたは電動ステアリングシステムを操作するための対応する制御装置や、対応する制御装置を備えたパワーアシストステアリングシステムまたは電動ステアリングシステム、でもある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による方法の好適な一実施形態を説明する図。
【図２】応用回転バートルクの発生の様々な方法を示す図。
【図３】モータトルク閉ループ制御要素の最大許容部の限界を包絡線の形態で示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、構造図を示しており、それにより、本発明による方法の好適な一実施形態が説明される。
【００２０】
パイロット制御モジュール１００は、ステアリング・コラムで検出された回転バートルクＭＤＳに基づいて、第１要素つまりモータトルクパイロット制御要素ＭＶＳＫを決定する。この要素は、モータトルクの開ループ制御部を示している。当該パイロット制御モジュール１００は、この目的のために、追加的に車速ＶＦＺＧを利用する。当該モジュール１００は、回転バートルクＭＤＳと車速ＶＦＺＧの関数としてモータトルクパイロット制御要素ＭＶＳＫを決定する支援特性曲線を含んでいる。
【００２１】
更に、回転バートルク応用モジュール２００が、応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．を決定する。この要素は、モータトルクの閉ループ制御部を示している。応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．の値の決定については、図３の説明において、より詳細に取り上げられる。
【００２２】
この変数は、その後の閉ループ制御プロセスのための参照変数を示しており、運転者に伝えられるべき目標ステアリング感覚にとって決定的である。応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．は、“参照変数”として利用され、回転バートルクＭＤＳに関する閉ループ制御差は、閉ループ制御差決定要素１０２によって決定される。第２要素つまりモータトルク閉ループ制御要素ＭＲＫは、下流側の閉ループ制御器、すなわち、回転バーねじれ閉ループ制御モジュール１０１によって、決定される。この要素は、モータトルクの閉ループ制御部を示している。当該閉ループ制御器は、好適には、範囲制限された（要求が満たされた）ＰＩＤ制御器として実装される。これは、それぞれの車両のための簡潔で安定した応用を可能にする。
【００２３】
両要素は、サーボモータＳＭによって出力されるべきモータトルクＭＳＭのための目標設定値ｙＭＳＭの形成のために、結合要素１０３によって結合される。最も簡潔な例では、この結合は、両値の合計（加算）によって行われる。
【００２４】
目標設定値ｙＭＳＭは、出力装置に導かれる。出力装置は、下位のフィールド閉ループ制御部（ＦＯＲ）によって、サーボモータのための対応する相電流ＩＭを生成する。
【００２５】
モータトルクパイロット制御要素ＭＶＳＫは、少なくとも回転バートルクＭＤＳに応じて（の関数として）決定され、モータトルク閉ループ制御要素ＭＲＫは、回転バートルクＭＤＳと応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．との閉ループ制御差に応じて（の関数として）決定される。当該回転バートルクは、ステアリング・コラムの領域で、好適なセンサによって測定される。
【００２６】
図示された実施の形態では、モータトルクパイロット制御要素ＭＶＳＫは、更なる入力変数として車速ＶＦＺＧが提供される支援特性曲線の利用下で決定される。
【００２７】
当該方法の利点は、特に以下の点に見られる。すなわち、パイロット制御部ＭＶＳＫによって当該システムのダイナミクスに関する要求が対処可能であり、同時に、閉ループ制御部ＭＲＫが運転者に伝えられるべき“目標”ステアリング感覚に重畳され得る。そのため、運転者の素早いステアリング操作が、高いダイナミクスのステアリングプロセスの形態でステアリングシステムに伝えられ、同時に、その効果内に制限される閉ループ制御された影響が、目標設定値に応じて運転者のステアリングトルクに適用され得る。
【００２８】
パイロット制御モジュール１００によって開始されるモータトルクｙＭＳＭのためのパイロット制御プロセスによって、特に高い支援トルクが必要とされる場合に、“基本支援”がサーボモータによってステアリングシステムに加えられる。この基本支援は、閉ループ制御から除外され、従って、機能的な観点で“基本支援開ループ制御”に対応する。パイロット制御モジュール１００は、モータトルクパイロット制御要素ＭＶＳＫを、車速ＶＦＺＧと“基本支援”に対応する回転バートルクＭＤＳとに応じて決定する。この場合、パイロット制御モジュール１００の動作は、以下のように実装される。すなわち、モータトルクパイロット制御要素ＭＶＳＫの値が、車速が増大するにつれて減少し、回転バートルクが増大するにつれて増大する。
【００２９】
回転バーねじれ閉ループ制御モジュール１０１によって開始される回転バートルクＭＤＳの閉ループ制御は、特には低いまたは非常に小さい支援トルクが“結合領域”内に生じる、つまり、ステアリングハンドルの直進走行位置に比較的近い領域内で生じる場合に、非常に有利である。この場合、典型的には、およそ０．５Ｎｍの大きさと同程度の比較的わずかな支援力が、発生する。ここで、回転バーねじれ閉ループ制御モジュール１０１は、回転バートルクＭＤＳのための“純粋な”閉ループ制御器という機能を回転バートルク応用モジュール２００の目標設定値ＭＤＳ，Ａｐｐｌ．に基づいて実行する。変速機のギヤ比によって、この小さな支援トルクは、ステアリング感覚に相応に増幅されて影響する。従って、回転バートルクの閉ループ制御プロセスは、特にポジティブに、運転者に伝えられるステアリング感覚に影響する。
【００３０】
この場合、特に有利には、回転バーねじれ閉ループ制御モジュール１０１、つまり、実際の閉ループ制御器は、回転バートルクの閉ループ制御を実行するための閉ループ制御法則を含み、要求が満たされた（saturated）ＰＩＤ（比例積分微分）制御器として実装される。このことは、比較的低い費用を伴う方法で、全ての考慮可能な走行状況に適応される閉ループ制御器を可能とする。
【００３１】
閉ループ制御器の要求が満たされる範囲は、およそ＋／−０．５Ｎｍの範囲内である。この範囲内では、閉ループ制御がなされて、運転者のステアリングトルクの影響を受けない、ということが可能である。これは、直進走行の間は閉ループ制御部が優先され、素早いステアリング操作の場合は開ループ制御部が優先される、というように作用する。
【００３２】
この理由から、モータトルク閉ループ制御要素ＭＲＫは、ステアリングシステム特有（固有）の最大引き渡し可能（deliverable）限界値（＋／−ＭＲＫ、ｌｉｍ）に制限される。この場合、モータトルク閉ループ制御要素ＭＲＫは、車速ＶＦＺＧに応じて（の関数として）制限される。
【００３３】
図２は、例示的に、応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．の発生の様々な方法を示している。当該方法は、独立に、あるいは、互いに組み合わさって、利用され得る。回転バートルク応用モジュール２００は、算出されるあるいは推定されるギヤラックパワー（ＺＳＫ）値を決定（算出）する、ギヤラックパワー決定モジュール２０１を含んでいる。更に、前記モジュール２００は、ステアリングに関する変数を含む、あるいは、車両に特有の変数を含むブロック２４２を含んでいる。それらは、例えば、瞬間的な（instantaneous）ステアリング角、ステアリング角速度、現在の車速、サーボモータのロータ回転数、更なる走行ダイナミクス変数、である。図示された実施形態では、ダイナミック部２４０（ＺＳＫ−Ｄ）とコンフォート関連部２４１（ＺＳＫ−Ｃ）という、異なった方法で決定された２つのＺＳＫ値が決定される。ＺＳＫ−Ｄ値は、この場合、ステアリング装置内部のトルクあるいは力を機械的均衡及び／または電気的均衡に基づいて記述するステアリング内部の変数から決定される。ＺＳＫ−Ｃ値は、走行物理学的な関係に基づいて動作状態を記述するステアリング外部の走行変数の利用下で、決定される。
【００３４】
両方のＺＳＫ変数は、走行状況に応じて、互いに結合され得て、結果としてギヤラックパワーを発生させ得る、あるいは、任意の割合で互いに混合され得る。結果として生じるギヤラックパワーは、続いて、基本ステアリング支援モジュール２０２あるいは追加のステアリング機能モジュール２０３の個々の機能装置に伝達される。
【００３５】
基本ステアリング支援モジュール２０２の機能装置は、この場合、以下の構成要素を含み得る：すなわち、旋回範囲２１０における基本ステアリングトルク、アクティブフィードバック機能２１１、センタリング感覚機能装置２１２、アクティブダンパ機能２１３、及び、摩擦及びヒステリシス補償装置２１４、である。
【００３６】
追加のステアリング機能モジュール２０３の機能装置は、以下の構成要素を含み得る：すなわち、オーバーステア支援機能２２０とアンダーステア支援機能２２１である。
【００３７】
更に、上位の介入が、車両製造業者によって、ＯＥＭ機能２３０についてインターフェイスによって、提供され得る。これは、例えばレーンキープシステム及び追尾誘導システムまたは回避操作の開始のような自律したステアリング介入を含む。
【００３８】
機能装置２０２、２０３は、追加的にあるいは排他的に、ブロック２４２のステアリングに関する変数の利用を必要とする。例えば、アクティブダンパ機能２１３は、応用回転バートルクのダンピング固有部を、サーボモータの瞬間的なロータ速度のみに基づいて、決定し得る。
【００３９】
図１に描かれた本発明の一実施の態様に関連して、応用回転バートルク（ＭＤＳ，Ａｐｐｌ．）は、決定されたギヤラックパワー（ＲＦＭ−Ｃ、ＲＦＭ−Ｄ）の利用下で決定される、及び／または、様々なステアリング機能要素２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２２０、２２０、２２１、２３０に基づいた、ステアリング特有の車両変数あるいは走行ダイナミクス車両変数によって決定される、ということが、考慮される。
【００４０】
集計ポイントまたは重み付けポイント２０４によって、全ての決定された機能要素は、総合的な応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．を形成するために結合される。最も簡単な場合では、全ての要素は、加算ポイント２０４によって、総合的な応用回転バートルクＭＤＳ，Ａｐｐｌ．を決定するために加算される。
【００４１】
図３は、モータトルク閉ループ制御要素ＭＲＫの最大許容部の限界を、包絡線の形態で示している。
【００４２】
前記限界は、好適には、車速ＶＦＺＧに応じて（の関数として）生じる。定常状態（静止状態）から、およそ１０〜１５ｋｍ／ｈ（ポイント１）までの速度で、閉ループ制御部は０Ｎｍであり、この速度から始まる最大許容部は、第２速度（ポイント２）の＋／−ＭＲＫ，ｌｉｍの最大対称値まで傾斜状に増加する。この値は、およそ０．３〜０．５Ｎｍである。
【符号の説明】
【００４３】
１００  パイロット制御モジュール
１０１  回転バーねじれ閉ループ制御モジュール
１０２  閉ループ制御差決定要素
１０３  結合ポイント
２００  回転バートルク応用モジュール
２０１  ギヤラックパワー決定モジュール
２０２  基本ステアリング支援モジュール
２０３  追加のステアリング機能モジュール
２０４  集計ポイント
２０５  回転バーねじれ閉ループ制御モジュール
２１０  結合領域における基本ステアリングトルク
２１１  アクティブフィードバック
２１２  センタリング感覚
２１３  アクティブダンパ
２１４  ヒステリシス
２２０  オーバーステア支援
２２１  アンダーステア支援
２３０  外部ステアリング機能
２４０  ギヤラックパワー、ダイナミック部（ＺＳＫ−Ｄ）
２４１  ギヤラックパワー、コンフォート部（ＺＳＫ−Ｃ）
２４２  ステアリング関連変数
ＭＤＳ  回転バートルク
ＳＭ  サーボモータ
ＩＭ  サーボモータ電流
ｙＭＳＭ  モータトルクのための目標設定値
ＭＳＭ  モータトルク
ＭＶＳＫ  モータトルクパイロット制御要素
ＭＲＫ  モータトルク閉ループ制御要素
ＭＤＳ，Ａｐｐｌ．  応用回転バートルク
ＶＦＺＧ  車速
【図１】
2015525711.tif 000003
【図２】
2015525711.tif 000004
【図３】
2015525711.tif 000005
【国際調査報告】
2015525711.tif 000006
2015525711.tif 000007
2015525711.tif 000008
2015525711.tif 000009