(57)【要約】その構造が，モジュラー状に構築されるソフトウェアの開発を支援する，ステア−バイ−ワイヤ操舵が提案される。さらに，本発明に基づく構造において，上位機能とサブ機能へのインターフェイスを簡単に用意することができる。それによって本発明に基づくステア−バイ−ワイヤ操舵は，多面的に使用可能であり，かつユーザの要望に容易に適合可能である。【選択図】図１
2004522637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的駆動装置（２１）の位置制御方法であって，次の処理ステップを有する，即ち：
−制御装置（１）の実際位置（δＬＲ）を検出し；
−前記実際位置（δＬＲ）を，前記電気的駆動装置（２１）の位置の目標値（δＬＲ，ｓｏｌｌ）に変換し；
−前記電気的駆動装置（２１）の位置の実際値（δＲｉｔｚｅｌ）を検出し；
−前記電気的駆動装置（２１）の前記目標値と前記実際値の間の制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）を形成し；
−前記電気的駆動装置（２１）の位置を，前記制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）に従って制御し；
−前記制御装置（１）に作用する復帰力，又は前記制御装置（１）に作用する復帰トルク（ＭＨ）を，前記電気的駆動装置（２１）に作用するトルク及び／又はパワー，あるいは特性曲線群及び／又はマップを介して形成されるトルク及び／又はパワーに従って制御する，
ことを特徴とする電気的駆動装置の位置制御方法。
【請求項２】
車両の操舵方法であって，次の処理ステップを有する，即ち：
−ステアリングホィール角度（δＬＲ）を検出し；
−前記ステアリングホィール角度を操舵車輪（１１）の位置の目標値（δＬＲ，ｓｏｌｌ）に変換し；
−前記操舵車輪（１１）の位置の実際値（δＲｉｔｚｅｌ）を検出し；
−前記操舵車輪（１１）の位置の前記目標値と前記実際値の間の制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）を形成し；
−前記操舵車輪（１１）の位置を，前記制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）に従って制御し；
−ステアリングホィールトルク（ＭＨ）を，前記操舵車輪（１１）と操舵操作装置（１５）の間に作用するトルク及び／又はパワー，あるいは特性曲線群及び／又はマップを介して形成されるトルク及び／又はパワーに従って制御する，
ことを特徴とする車両の操舵方法。
【請求項３】
第１の制御器（４５）は，前記制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）から，油圧操舵の弁アクチュエータ（２１）の第１の目標値（δＶＡ，ｓｏｌｌ，１）を操作量として出力し，
前記第１の制御器（４５）に対して並列に，コンペンセータ（４７）が前記操舵車輪（１１）の位置の目標値（δＬＲ，ｓｏｌｌ）から，前記弁アクチュエータ（２１）の第２の目標値（δＶＡ，ｓｏｌｌ，２）を操作量として出力し，
前記第１の目標値（δＶＡ，ｓｏｌｌ，１）と前記第２の目標値（δＶＡ，ｓｏｌｌ，２）が前記弁アクチュエータ（２１）の目標値（δ＊ＶＡ，ｓｏｌｌ）に加算され，かつ
前記目標値（δ＊ＶＡ，ｓｏｌｌ）がモータ制御器（４３）のガイド量である，
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項４】
前記第１の制御器（４５）内で，前記制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）が，ピニオンの中央位置の領域内のピニオンの回転角度（δＲｉｔｚｅｌ）に従って増幅され，かつ
前記制御差（δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）と増幅の積が，積分器内で前記第１の目標値（δＶＡ，ｓｏｌｌ，１）に積分される，
ことを特徴とする請求項３に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項５】
前記モータ制御器（４３）が，ガイド制御器（４９）と少なくとも１つの追従制御器（５１）とを有するカスケード制御器として形成されており，かつ
前記弁アクチュエータ（２１）の回転角度の目標値（δ＊ＶＡ，ｓｏｌｌ）と実際値（δＶＡ，ｉｓｔ）から，前記ガイド制御器の制御差が形成される，ことを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガイド制御器（４９）は，位置制御器であって，
前記ガイド制御器（４９）の操作量は，弁アクチュエータ（２１）の目標回転数（ｎｓｏｌｌ）であり，
回転数制御器として形成されている第１の追従制御器（５１）の制御差は，前記弁アクチュエータ（２１）の目標回転数（ｎｓｏｌｌ）と実際回転数（ｎｉｓｔ）から形成され，かつ
前記回転数制御器の操作量は，前記弁アクチュエータ（２１）の目標トルク（Ｍｓｏｌｌ）である，
ことを特徴とする請求項５に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項７】
前記ガイド制御器（４９）の操作量（Ｍｓｏｌｌ）から第１のノイズ量（ＭＳｔｏｒ，１）が引き算され，かつ
前記第１のノイズ量（ＭＳｔｏｒ，１）は，以下の式：
ＭＳｔｏｒ，１＝ＣＤｒｅｈｓｔａｂ×（δＲｉｔｚｅｌ−δＶＡ，ｉｓｔ）
（但し，ＣＤｒｅｈｓｔａｂ：回転バー弁（２３）のトーションばね率）
従って計算される，
ことを特徴とする請求項６に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項８】
前記ガイド制御器（４９）の操作量（Ｍｓｏｌｌ）から，緩衝トルク（ＭＤａｍｐ）が引き算され，かつ
前記緩衝トルク（ＭＤａｍｐ）が，以下の式：
ＭＤａｍｐ＝Ｄ×（ωＲｉｔｚｅｌ−ωＶＡ，ｉｓｔ）
（但し，Ｄ：定数，ω：回転速度）
に従って計算される，
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項９】
前記第１の追従制御器（５１）の操作量は，弁アクチュエータ（２１）の目標トルク（Ｍｓｏｌｌ）であり，
前記目標トルク（Ｍｓｏｌｌ）からトルク−電流−特性曲線を介して，弁アクチュエータ（２１）の目標電流（Ｉｓｏｌｌ）が形成される，
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１０】
トルク制御器として形成されている第２の追従制御器（５３）の制御差は，弁アクチュエータ（２１）の目標トルク（Ｍｓｏｌｌ）と実際トルク（Ｍ）から形成される，
ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１１】
電流制御器として形成されている第３の追従制御器（５５）の制御差は，弁アクチュエータ（２１）の目標電流（Ｉｓｏｌｌ）と実際電流（Ｉｉｓｔ）から形成され，かつ
前記第３の追従制御器（５５）は，変換器（５７）を介して弁アクチュエータ（２１）を駆動する，
ことを特徴とする請求項９又は１０のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１２】
前記操舵車輪（１１）の位置の目標値形成（δＬＲ，ｓｏｌｌ）は，速度に従って行われる，ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１３】
前記ステアリングホィール角度（δＬＲ）に，車線ガイド制御器（５９）によって，コースステアリングホィール角度（δｋ）に従って，第１の補正角度（δＬＲ，ｖａｒ，１）が重畳される，
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１４】
前記ステアリングホィール角度（δＬＲ）に，走行動特性制御器（６１）によって，車両の走行速度（ｖ），横加速度（ａｙ）及び／又はヨーレートに従って，第２の補正角度（δＬＲ，ｖａｒ，２）が重畳される，
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１５】
前記目標ステアリングホィールトルク（ＭＨ，ｓｏｌｌ）は，弁アクチュエータ（２１）の回転角度（δＶＡ，ｉｓｔ）とピニオン角度（δＲｉｔｚｅｌ，ｉｓｔ）から形成される，
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１６】
前記弁アクチュエータ（２１）の回転角度（δＶＡ，ｉｓｔ）とピニオン角度（δＲｉｔｚｅｌ，ｉｓｔ）の差を形成する場合に，ステアリングトランスミッションの変速比が考慮される，
ことを特徴とする請求項１４に記載の電気的駆動装置の位置制御方法，又は車両の操舵方法。
【請求項１７】
前記目標ステアリングホィールトルク（ＭＨ，ｓｏｌｌ）は，弁アクチュエータ（２１）の実際電流（Ｉｉｓｔ）に従って，あるいはマップから，求められる，
ことを特徴とする請求項２から１３のいずれか１項に記載の車両の操舵方法。
【請求項１８】
前記ステアリングホィールトルク（ＭＨ）は，ステアリングホィール制御器（６３）によって制御される，ことを特徴とする請求項２から１３のいずれか１項に記載の車両の操舵方法。
【請求項１９】
コンピュータに対し，
請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法を実施するように機能させる，ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項２０】
前記コンピュータプログラムは，メモリ媒体上に格納されている，ことを特徴とする請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
ステアリングホィール（１）と，ステアリングコラム（３）と，回転角度センサ（５）と，ステアリングコラム（３）に作用するステアリングホィールモータ（９）と，ステアリングトランスミッション及びステアリングタイロッド（１３）を介して操舵車輪（１１）に作用する操舵操作装置（１５）とを有する，車両のステア−バイ−ワイヤ操舵のための制御装置において，
前記制御装置は，前記請求項２から１８項のうちいずれか１項に記載の方法に従って作動する，ことを特徴とする制御装置。
【請求項２２】
ステアリングホィール（１）と，ステアリングコラム（３）と，回転角度センサ（５）と，ステアリングコラム（３）に作用するステアリングホィールモータ（９）と，ステアリングトランスミッション及びステアリングタイロッド（１３）を介して操舵車輪（１１）に作用する操舵操作装置（１５）と，制御装置とを有する，車両のステア−バイ−ワイヤ操舵システムにおいて，
前記制御装置が，請求項１６に記載の制御装置である，ことを特徴とするステア−バイ−ワイヤ操舵システム。
【請求項２３】
ステアリングトランスミッションが，回転バー弁（２３）を有する油圧ステアリングトランスミッションである，ことを特徴とする請求項２０に記載のステア−バイ−ワイヤ操舵システム。
【請求項２４】
ステアリングホィールモータ（９）が，トランスミッションを介してステアリングホィール（１）に作用する，ことを特徴とする請求項２１又は２２に記載のステア−バイ−ワイヤ操舵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，併置された請求項１に記載された，電気的駆動装置を位置制御し，かつステア−バイ−ワイヤ操舵を有する車両の操舵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
各種技術分野において，電気的駆動装置の位置を制御しなければならない。その例は，工作機械や製造ロボットの電気的駆動装置であり，そして油圧ステアリングトランスミッションを有するステア−バイ−ワイヤ操舵設備の弁アクチュエータである。
【０００３】
これら全ての位置制御に共通しているのは，電気的駆動装置の位置ができる限り僅かな時間遅延で，オーバーシュートすることなく予め設定された目標値に追従することである。さらに，位置制御ができるだけ少ない数のセンサで十分にでき，さらに丈夫で内部及び外部の干渉に敏感ではない制御特性を有することが好ましい。
【０００４】
以下において，油圧操舵駆動装置を有する，いわゆるステア−バイ−ワイヤ操舵システムの弁アクチュエータの例で，本発明にかかる位置制御するための方法を説明する。これは，本発明の保護範囲をステア−バイ−ワイヤシステムに制限することを意味するものではない。
【０００５】
ステア−バイ−ワイヤ操舵は，ステアリングホィールと操舵車輪との間に一貫した機械的結合が存在しないことを特徴としている。
【０００６】
ステア−バイ−ワイヤ操舵を実現する場合に，２つの複合課題を解決しなければならない。まず，運転者の操舵意図がステアリングホィールから操舵車輪に伝達されなければならない。次に運転者はステアリングホィールにおいて操舵車輪からのフィードバックを得なければならない。このフィードバックを，運転者は，ステアリングホィールから自分に作用するトルクとして感じる。それを，以下においては操舵感覚と称する。
【０００７】
その場合に，ステア−バイ−ワイヤ操舵は，機能の確実性と制御特性に関して，少なくとも従来のサーボ操舵と同程度に良好でなければならない。さらに，例えば車線ガイド制御又は走行動特性制御及び横風補償などの上位機能を，ステア−バイ−ワイヤ操舵に統合しようとしている。そして，ステア−バイ−ワイヤ操舵は，各種車両タイプに簡単に適合できなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は，高い制御品質を有し，安全かつ確実に作動し，かつ上位機能を統合することが可能な，位置制御するための特にステア−バイ−ワイヤ操舵を有する車両の操舵方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は，本発明によれば，請求項１に記載の電気的駆動装置の位置制御方法と，併置された請求項２に記載のステア−バイ−ワイヤ操舵を有する車両の操舵方法によって解決され，その場合に，
−ステアリングホィール角度が検出され；
−ステアリングホィール角度が，操舵車輪の位置の目標値に変換され；
−操舵車輪の位置の実際値が検出され；
−操舵車輪の目標値と実際値の間の制御偏差が形成され；
−操舵車輪の位置が，制御偏差に従って制御され；
−ステアリングホィールトルクが，操舵車輪と操舵操作装置の間で作用する目標トルク及び／又はパワーに従って制御される。
【００１０】
発明の利点
この方法においては，制御品質と機能の確実性が改良される。これは，操舵車輪の位置とステアリングホィールトルクの制御が，別途に実行されるからである。この構造は，方法をモジュラー構造のソフトウェアに変換することを支援する。さらに，上位機能を容易に統合することができ，かつ各種車両への適応が簡略化される。
【００１１】
本発明にかかる方法を補足して，第１の制御器は制御差から，油圧操舵の弁アクチュエータの第１の目標値を操作量として出力し，第１の制御器に対して並列にコンペンセータが，操舵車輪の位置の目標値から，弁アクチュエータの第２の目標値を操作量として出力し，第１の目標値と第２の目標値が，弁アクチュエータの目標値になるように加算され，かつ目標値がモータ制御器のガイド量となるので，油圧ステアリングトランスミッションの非線形性をコンペンセータによって補償して，それによって以降の制御を線形の制御として実施することができる。
【００１２】
本発明にかかる方法を補足して，第１の制御器において，制御差δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌがピニオンの中央位置の領域におけるピニオンの回転角度δＲｉｔｚｅｌに従って増幅され，かつ制御差δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌと増幅の積が，積分器内で第１の目標値δＶＡ，ｓｏｌｌ，１に積分される。それによって制御差を操舵の中央位置において増大させることができ，それによってステアリング制御器の操作量が増大し，それに伴って操舵はステアリングホィールあるいは操舵車輪の中央位置を中心に，運転者操舵意図の小さい変化に敏感に反応する。
【００１３】
本発明にかかる他の方法においては，モータ制御器は，ガイド制御器と少なくとも１つの追従制御器とを有するカスケード制御器として形成されており，かつガイド制御器の制御差は，弁アクチュエータの回転角度の目標値と実際値から形成される。
【００１４】
特に，ガイド制御器は位置制御器であって，かつガイド制御器の操作量は弁アクチュエータの目標回転数であり，回転数制御器として形成されている第１の追従制御器の制御差は，弁アクチュエータの目標回転数と実際回転数から形成され，回転数制御器の操作量は，弁アクチュエータの目標トルクであって，及び／又は目標トルクからトルク−電流−特性曲線を介して弁アクチュエータの目標電流が形成され，トルク制御器として形成されている第２の追従制御器の制御差は，弁アクチュエータの目標トルクと実際トルクから形成され，及び／又は電流制御器として形成されている第３の追従制御器の制御差は，弁アクチュエータの目標電流と実際電流から形成され，かつ電流制御器は変換器を介して弁アクチュエータを駆動する。
【００１５】
カスケード制御器を使用することによって，制御品質は，制御の応答特性が改良され，その場合に操舵車輪の過剰制御をもたらすことのないように，改良される。
【００１６】
本発明にかかる方法をさらに補足して，ガイド制御器の操作量Ｍｓｏｌｌから第１のノイズ量ＭＳｔｏｒ，１が引き算され，かつ第１のノイズ量は次の式に従って計算される：
ＭＳｔｏｒ，１＝ＣＤｒｅｈｓｔａｂ×（δＲｉｔｚｅｌ−δＶＡ，ｉｓｔ），
（但し，ＣＤｒｅｈｓｔａｂは，回転バー弁のトーションばね率）
【００１７】
このノイズ量を付加することよって，回転バーによりもたらされる振動が補償され，制御はさらに高速かつ正確に運転者意図の変化に反応する。
【００１８】
制御品質は，ガイド制御器の操作量Ｍｓｏｌｌから緩衝トルクＭｄａｍｐが引き算され，かつ緩衝トルクＭｄａｍｐが以下の式に従って計算される：
Ｍｄａｍｐ＝Ｄ×（ωＲｉｔｚｅｌ−ωＶＡ，ｉｓｔ）
ことによって，さらに改良される。但し，Ｄは定数であり，ωは回転速度である。
【００１９】
本発明にかかる方法をさらに補足して，操舵車輪の位置の目標値形成は，速度に従って行われ，及び／又はステアリングホィール角度に車線ガイド制御器によってコースステアリングホィール角度に従って第１の補正角度が重畳され，及び／又はステアリングホィール角度に走行動特性制御器によって車両の走行速度，横加速度及び／又はヨーレートに従って第２の補正角度が重畳されるので，本発明に基づくステア−バイ−ワイヤ操舵を搭載した車両の操舵特性と走行安定性が改良され，従来のサーボ操舵を搭載した車両の走行特性を凌駕する。さらに，例えば横風補償も行うことができる。
【００２０】
本発明にかかる方法の他の形態においては，ステアリングホィールトルクは，弁アクチュエータの回転角度とピニオン角度の差に従って形成され，あるいはステアリングホィールトルクは弁アクチュエータの実際電流に従って制御されるので，トルクセンサを省略することができる。
【００２１】
冒頭で挙げた課題は，本発明によって，ステアリングホィールと，ステアリングコラムと，回転角度センサと，ステアリングコラムに作用するステアリングホィールモータと，ステアリングトランスミッション及びステアリングタイロッドを介して操舵車輪に作用する操舵操作装置と，請求項１５に記載の制御装置とを有する車両のステア−バイ−ワイヤ操舵によっても解決されるので，本発明にかかる方法の利点は，本発明に基づくステア−バイ−ワイヤ操舵においても効力を発揮する。
【００２２】
本発明の他の利点と好ましい形態は，以下の図面，その説明及び請求項から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施例の説明
図１には，本発明にかかるステア−バイ−ワイヤ操舵のステアリングコラム３を有するステアリングホィール１が示されている。ステアリングコラム３には，第１の回転角度センサ５，第２の回転角度センサ７及び電気的なステアリングホィールモータ９が配置されている。
【００２４】
図１には，図示されていない車両の操舵車輪１１は，ステアリングタイロッド１３を介して互いに結合されており，操舵操作装置１５によって操舵される。操舵操作装置１５は，それ自体公知の油圧ステアリングトランスミッションに基づいている。操舵操作装置１５のステアリングトランスミッションは，ラック１７とピニオン１９とを備えたラックステアリングトランスミッションとして形成されている。従来の操舵においては，ピニオン１９はステアリングコラム３によって駆動される。本発明に基づくステア−バイ−ワイヤ操舵においては，ピニオン１９は電気的な弁アクチュエータ２１によって駆動される。弁アクチュエータ２１とピニオン１９との間には，回転バー弁２３が配置されている。回転バー弁２３は，それが給送ポンプ２５と図１には示唆されているだけの二重に作用する（ｄｏｐｐｅｌｔ  ｗｉｒｋｅｎｄｅｎ）作業シリンダ２７との間の流体接続を多少なりとも解放することによって，操舵操作装置１５のサーボ支援を制御する。作業シリンダ２７は，ステアリングタイロッド１３に作用する。給送ポンプ２５，回転バー弁２３及び作業シリンダ２７は，接続導管２９を介して互いに接続されている。弁アクチュエータ２１のロータには，弁アクチュエータ２１の回転角度を検出する第３の回転角度センサ３１が設けられている。ピニオン１９には，ピニオン１９の角度を検出する第４の回転角度センサ３３が設けられている。回転角度センサ３３の代わりに，距離センサ４０を使用することもできる。
【００２５】
回転バー弁２３内には，弁アクチュエータ２１からピニオン１９へ伝達されるトルクに従って回動する回転バー（図１で図示せず）が配置されている。一方で，回転バーのトーションは，回転バー弁２３内の作業シリンダを駆動するために利用され，他方では，第３の回転角度センサと第４の回転角度センサ間の角度差から，弁アクチュエータ２１からもたらされるトルクを推定することができる。従って，操舵操作装置１５のトルクセンサを省略することもできる。必要に応じて設けられる弁アクチュエータ２１とピニオン１９との間の変速トランスミッションを，必要に応じて考慮しなければならない。
【００２６】
弁アクチュエータ２１は，弁アクチュエータ変換器３５と操舵制御器３７によって駆動される。操舵制御器３７のガイド量は，目標角度δＬＲ，ｓｏｌｌであって，その目標角度は第１の回転角度センサ５及び／又は第２の回転角度センサ７によって測定されたステアリングホィール１の回転角度δＬＲと，例えば車両の走行速度に従って形成される。図２において，操舵操作装置１５と操舵車輪１１の制御の詳細を説明する。
【００２７】
図２は，本発明にかかる操舵操作装置の制御のブロック回路図を示している。操舵制御は，操舵制御器４１とモータ制御器４３からなる。
【００２８】
操舵制御器４１は，制御器４５とコンペンセータ４７から形成されている。制御器４５は，ピニオン１９の回転角度δＲｉｔｚｅｌを制御する。制御器４５のガイド量は，図２には示されていない目標値形成によって設定された目標ステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌである。制御器４５に対して並列に，コンペンセータ４７が設けられており，それは，操舵操作装置１５（特に油圧操舵）の非線形の効果を補償するために使用される。制御器４５とコンペンセータ４７の出力量から，目標値δ＊ＶＡ，ｓｏｌｌが形成される。この目標値δ＊ＶＡ，ｓｏｌｌは，モータ制御器４３のガイド量である。モータ制御器４３は，カスケード制御器として形成されており，図示の実施例においては，位置制御器として形成されているガイド制御器４９，回転数制御器として形成されている第１の追従制御器５１，選択的に，トルク制御器として形成されている第２の追従制御器５３及び電流制御器として形成されている第３の追従制御器５５を有している。
【００２９】
ガイド制御器４９は，弁アクチュエータ２１において第３の回転角度センサ３１によって測定された角度δＶＡを，δＶＡがオーバーシュートすることなく目標値δＶＡ，ｓｏｌｌに追従するように制御する，という課題を有している。ガイド制御器４９の出力量は，目標回転数ｎｓｏｌｌであって，それは第１の追従制御器５１のためのガイド量として用いられる。第１の追従制御器５１は，目標回転数ｎｓｏｌｌと，例えば回転角度δＶＡの時間的変化から導出可能な弁アクチュエータ２１の実際回転数ｎとの間の偏差を評価する。第１の追従制御器５１の出力量は，目標トルクＭｓｏｌｌである。トルク制御の場合においては，目標トルクＭｓｏｌｌと，弁アクチュエータ２１において，上記のように求められた実際トルクＭｉｓｔの間の偏差から，目標電流Ｉｓｏｌｌが形成される。選択的に，第２の追従制御器５３を省略して，目標電流Ｉｉｓｔをトルク−電流−特性曲線を用いて得ることもできる。
【００３０】
次に，第３の追従制御器５５において，弁アクチュエータ２１の電流制御が行われ，その追従制御器は目標電流Ｉｓｏｌｌを弁アクチュエータ２１において測定された実際電流Ｉｉｓｔと比較して，駆動信号を変換器５７に供給する。
【００３１】
モータ制御器４３が，ガイド制御器４９によって制御されるガイド制御回路と多数の追従制御回路を有するカスケード制御器として形成されていることによって，回転角度δＲｉｔｚｅｌの制御の品質が改良される。外乱（ｓｔｏｅｒｕｎｇ）の場合には，時間的に以前に生じた例えば回転数ｎ，トルクＭ又は電流Ｉの変化によって，追従制御器を介して既に制御プロセスが作動されることによって，制御全体が支援される。このことにより，ピニオン１９の回転数δＲｉｔｚｅｌが目標回転数δＬＲ，ｓｏｌｌに迅速に，かつオーバーシュートすることなく追従することができる。
【００３２】
以下において，既に述べた目標値形成３９を詳細に説明する。ステアリングホィール角度δＬＲによって決定される運転者操舵意図に基づいて，目標ステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌが車両速度ｖに従って変換される。それによって，ステアリングホィール１における回転運動を速度に従って，ラック１７に作用するピニオン１９の回転運動に変換することが可能になる。
【００３３】
選択的に，さらに他の上位機能が目標ステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌに影響を与えることもできる。例えば図３においては，車線ガイド制御器５９が設けられており，その車線ガイド制御器はインターフェイスＡを介して目標値形成と結合されている。車線ガイド制御器５９は，運転者の操舵意図δＬＲにコース角度δｋに従って，第１の補正角度δＬＲ，ｖａｒ，１を重畳する。それによって，目標ステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌは，車両が予め設定されたコースに追従するように，あるいは運転者は，彼が予め設定されたコースを外れた場合に，少なくともステアリングホィールを介してフィードバックを得るように，調節される。
【００３４】
他の上位機能は，走行動特性制御器６１内に実装されている。車両速度ｖ，横加速度ａｙ及びヨーレートに従って運転者操舵意図δＬＲに，第２の補正角度δＬＲ，ｖａｒ，２が重畳される。運転者操舵意図δＬＲ，速度に従った変換及び場合によっては第１の補正操舵角度δＬＲ，ｖａｒ，１並びに第２の補正操舵角度δＬＲ，ｖａｒ，２から，目標ステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌが形成される。このステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌは，図２に示す制御器４５の入力量である。当然ながら，車線ガイド制御器５９と走行動特性制御器６１をオフにすることもできる。さらに，例えば図示されていない横風補償のような他の機能を，同様に目標値形成に統合することもできる。
【００３５】
本発明にかかるステア−バイ−ワイヤ操舵の利点は，特に，モータ制御及び操舵制御が一目でわかること，及び上位機能とサブ機能を簡単かつ互いに独立して統合できることにある。この構造によって，状況に依存する，弁アクチュエータ２１の目標値δＶＡを形成し，制御器を丈夫（ｒｏｂｓｔ）かつエラーを許容するように設計し，かつ操舵制御を，所望に運転者に適応しかつ使用になじむように，適用することが可能になる。
【００３６】
操舵制御は，閉ループ制御又は開ループ制御として実施することができる。図１に示すように，目標ハンドトルクＭＨ，ｓｏｌｌは，角度差δＶＡ−δＲｉｔｚｅｌによって求められる。あるいは，目標ハンドトルクＭＨ，ｓｏｌｌを弁アクチュエータ２１のモータ電流Ｉｉｓｔから求めることもできる。他の選択肢においては，目標ハンドトルクＭＨ，ｓｏｌｌを特性曲線群又はマップ（車両−あるいは走行状況に依存するパラメータ）を介して形成することもできる。目標ハンドトルクＭＨ，ｓｏｌｌをエラーを含んで求めてしまうことを防止するために，目標ハンドトルクを求めるために上述した２つの方法を並列に使用し，相互の監視を行うことができる。目標ハンドトルクは，ステアリングホィール制御器６３に供給され，ステアリングホィール制御器は変換器６５を介してステアリングホィールモータ９を，ハンドトルクＭＨがステアリングホィール１へ伝達されるように駆動する。ステアリングホィール制御器６３を形成する場合に，運転者にとって快適な操舵感覚が生じるように，特別な値がステアリングホィールモータ９のトルク波形にセットされる。
【００３７】
図４には，図２の第１の制御器４５の一部のブロック回路図が示されている。運転者操舵意図の尺度を表す，目標ステアリングホィール角度δＬＲ，ｓｏｌｌの変化に，特に敏感に応答することを可能にするために，ピニオンの回転角度δＲｉｔｚｅｌは，制御偏差δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌを形成する前に分岐されて，回転角度δＲｉｔｚｅｌに従って増幅される。図４に示す特性曲線６７に従って，増幅係数は操舵あるいは操舵介入の中央位置において大きく，その中央位置から対称に減少している。特性曲線によって変化されたこの信号は，制御偏差δＬＲ，ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌによって乗算される。次に，この信号が，増幅器Ｋｉに，そして次に積分器６９へ供給される。積分器６９の出力量は，弁アクチュエータの最初の目標角度δＶＡ，ｓｏｌｌ，１である。
【００３８】
この手段によって，本発明に基づく操舵設備の直線走行における応答特性が改良され，運転者の操舵意図に対する操舵設備の敏感な応答も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
図面において，
【図１】ステア−バイ−ワイヤ操舵の実施例を概略的に示し，
【図２】本発明に基づく方法の実施例を示すブロック回路図であり，
【図３】本発明に基づく方法の第１の補足を示すブロック回路図であり，
【図４】本発明に基づく方法の第２の補足を示すブロック回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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