DE102018123615A1 - Steer-by-wire-System und Steuerungsverfahren desselben - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steer-by-Wire-System, das Folgendes einschließt: einen Drehmomentsensor, der dafür konfiguriert ist, ein Drehstab-Drehmoment abzufühlen, das erzeugt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, einen Lenkwinkelsensor, der dafür konfiguriert ist, einen Lenkwinkel des Lenkrades abzufühlen, einen Reaktionsmotor, der dafür konfiguriert ist, eine Reaktionskraft in einer Richtung, entgegengesetzt, zu einer Betätigungsrichtung des Lenkrades, zu erzeugen, einen Zustandsgrößenschätzer, der dafür konfiguriert ist, Informationen über das Drehstab-Drehmoment und den Lenkwinkel zu empfangen, und dafür konfiguriert ist, eine Vielzahl von Zustandsgrößen zu schätzen, von denen Störungen entfernt worden sind, und ein Reaktionssteuergerät, das dafür konfiguriert ist, das vom Reaktionsmotor abzugebende Reaktionsdrehmoment unter Verwendung der Vielzahl von durch den Zustandsgrößenschätzer geschätzten Zustandsgrößen zu bestimmen, und betrifft ferner ein Steuerungsverfahren desselben. Dementsprechend ist es möglich, die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu erkennen.

Description

• QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
• Diese Anmeldung beansprucht Priorität von den Koreanischen Patentanmeldungen Nr. 10-2017-0123575 , 10-2017-0123566 u. 10-2017-0126937 , eingereicht am 25. September 2017, 25. September 2017 u. 29. September 2017, die hiermit durch Verweis zu allen Zwecken eingeschlossen werden, als seien sie vollständig hierin dargelegt.
• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steer-by-Wire-System und ein Steuerungsverfahren desselben und insbesondere ein Steer-by-Wire-System und ein Steuerungsverfahren desselben, welche die Lenkabsicht eines Fahrers korrekt bestimmen können und Fertigungskosten verringern können durch Schätzen einer Vielzahl von Zustandsgrößen zum Bestimmen der Lenkabsicht des Fahrers, ohne zusätzliche Sensoren einzusetzen.
• Beschreibung des Standes der Technik
• Ein Steer-by-Wire- (SBW-) System erfasst eine Fahrermanipulation eines Lenkrades, an Stelle einer mechanischen Struktur, die das Lenkrad und die Räder verbindet, um so Signale zu erzeugen, und steuert das Lenken der Räder unter Verwendung der Signale.
• Eine Eingabeeinheit, die ein Lenkrad des Steer-by-Wire-Systems einschließt, kann einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrades, einen Drehmomentsensor zum Abfühlen des Drehmoments einer Lenkradwelle, einen Reaktionsmotor zum Bereitstellen eines Reaktionsdrehmoments entsprechend der Drehung des Lenkrades und dergleichen einschließen. Eine Ausgabeeinheit desselben kann einen Lenkausgabesensor zum Erfassen des Drehwinkels des Rades, einen Lenkmotor zum Erzeugen einer Servokraft, um das Lenken eines Rades zu erleichtern, einen Lenkmotor-Positionssensor zum Abfühlen der Position einer Drehwelle des Lenkmotors und dergleichen einschließen.
• Wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, werden das Ausmaß der Drehung des Lenkrades und das Drehmoment eines Drehstabs, der durch den Lenkwinkelsensor und den Drehmomentsensor abgefühlt werden, an eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit - ECU) weitergeleitet, und die ECU erzeugt Strom zur Lenksteuerung der Räder und stellt denselben für den Lenkmotor bereit, wodurch die Räder gelenkt werden.
• Außerdem erzeugt das Steer-by-Wire-System eine Kraft in einer Richtung, entgegengesetzt zur Richtung des Lenkrades, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, unter Verwendung eines Reaktionsmotors, wodurch dem Fahrer ein angemessenes Lenkgefühl gegeben wird.
• Jedoch ist es bei dem Steer-by-Wire-System schwierig, unter Verwendung nur des Lenkwinkels und des Drehmoments die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu bestimmen. Um dies auszugleichen, ist ein Verfahren zum Schätzen und Steuern des Fahrerdrehmoments durch Messen des Phasenstroms des Reaktionsmotors oder des Lenkmotors unter Verwendung eines Stromsensors vorgeschlagen worden. Jedoch muss in dem Fall, dass ein solcher Stromsensor verwendet wird, eine elektronische Steuereinheit zum Berechnen des Fahrerdrehmoments unter Verwendung von Faktoren, die durch den Stromsensor gemessen werden, und Anwenden desselben auf das System ferner zusätzlich zum Stromsensor bereitgestellt werden, was zu Nachteilen wie beispielsweise einer Zunahme bei der Anzahl von Bauteilen und Fertigungskosten führt.
• Dementsprechend ist es notwendig, Fertigungskosten dadurch zu verringern, dass es möglich gemacht wird, die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu bestimmen, ohne den Stromsensor oder die zusätzliche elektronische Steuereinheit zu verwenden.
• Indessen ist es, selbst wenn der Stromsensor bereitgestellt wird, falls ein Fehler im Stromsensor auftritt, unmöglich, die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu identifizieren. Daher ist es notwendig, festzustellen, ob es einen Fehler im Stromsensor gibt oder nicht, durch Überprüfen eines Phasenstroms, der durch den Stromsensor abgefühlt wird, und um selbst im Fall eines Fehlers des Stromsensors eine korrekte Feststellung über die Lenkabsicht des Fahrers zu ermöglichen.
• Außerdem können, falls ein Fehler im Drehmomentsensor auftritt, selbst wenn der Stromsensor verwendet wird, Informationen über den Drehstab nicht bereitgestellt werden, oder es können fehlerhafte Informationen bereitgestellt werden, was eine Störung des Systems verursachen kann. Dementsprechend ist es notwendig, ein Verfahren zum korrekten Bestimmen der Lenkabsicht des Fahrers, selbst wenn ein Fehler im Drehmomentsensor auftritt oder selbst wenn der Drehmomentsensor nicht bereitgestellt wird, bereitzustellen.
• Da das Steer-by-Wire-System keine mechanische Verbindung zwischen einem Zahnstangen-Lenkgetriebe und einer Lenksäule aufweist, erzeugt es beim Lenken eine angemessene Reaktionskraft unter Verwendung eines Motors, der am Lenkrad eingebaut ist, um ein Lenkgefühl, ähnlich dem eines herkömmlichen Lenksystems, zu erzeugen. In diesem Fall wird, beim Stand der Technik, die Größe der zu erzeugenden Reaktionskraft auf Grundlage der Zahnstangenkraft berechnet, aber dies ist ein Verfahren, das sich vollständig von einer elektrischen Servolenkung (Electric Power Steering - EPS) unterscheidet und es unmöglich macht, vorhandenes Abstimmungsvermögen/-fachwissen zu benutzen.
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Steer-by-Wire-System bereitzustellen, das es möglich macht, eine Vielzahl von Zustandsgrößen zum Bestimmen der Lenkabsicht des Fahrers zu schätzen, ohne einen Stromsensor zu verwenden, wodurch es ermöglicht, dass ein Reaktionsmotor und ein Lenkmotor eine Reaktionskraft und ein Drehmoment korrekt abgeben, und die Anzahl von Sensoren und elektronischen Steuereinheiten verringert, wodurch es Fertigungskosten senkt, und ferner ein Steuerungsverfahren desselben bereitstellt.
• Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Steer-by-Wire-System bereitzustellen, das feststellt, ob ein Fehler im Stromsensor auftritt oder nicht, und es möglich macht, die Lenkabsicht das Fahrers selbst dann korrekt zu bestimmen, wenn ein Fehler im Stromsensor auftritt, und ferner ein Steuerungsverfahren desselben bereitstellt.
• Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Steer-by-Wire-System bereitzustellen, das es möglich macht, eine Vielzahl von Zustandsgrößen zum Bestimmen der Lenkabsicht des Fahrers zu schätzen, wodurch die Lenkabsicht das Fahrers selbst dann korrekt bestimmt wird, wenn ein Drehmomentsensor fehlerhaft ist, oder selbst, wenn der Drehmomentsensor nicht eingesetzt wird, und ferner ein Steuerungsverfahren desselben bereitstellt.
• Ferner ist es ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung, ein Steer-by-Wire-System bereitzustellen, das ein virtuelles manuelles Drehmoment, an Stelle der Zahnstangenkraft, berechnet und eine Lenkreaktionskraft auf Grundlage desselben erzeugt und ferner ein Steuerungsverfahren desselben bereitstellt.
• Die obigen Aspekte der vorliegenden Offenbarung können erreicht werden durch ein Steer-by-Wire-System, das Folgendes einschließen kann: einen Sensor, der dafür konfiguriert ist, Zustandsinformationen über ein Fahrzeug abzufühlen, die erzeugt werden, wenn ein Fahrer ein Lenkrad betätigt, einen Reaktionsmotor, der dafür konfiguriert ist, eine Reaktionskraft in einer Richtung, entgegengesetzt, zu einer Betätigungsrichtung des Lenkrades, zu erzeugen, einen Zustandsgrößenschätzer, der dafür konfiguriert ist, die Zustandsinformationen über das Fahrzeug zu empfangen, und dafür konfiguriert ist, eine Vielzahl von Zustandsgrößen zu schätzen, von denen Störungen entfernt werden, und ein Reaktionssteuergerät, das dafür konfiguriert ist, das vom Reaktionsmotor abzugebende Reaktionsdrehmoment unter Verwendung der Vielzahl von durch den Zustandsgrößenschätzer geschätzten Zustandsgrößen zu bestimmen.
• Die obigen Aspekte der vorliegenden Offenbarung können ebenfalls erreicht werden durch ein Steuerungsverfahren eines Steer-by-Wire-Systems, das Folgendes einschließen kann: Abfühlen von Zustandsinformationen über ein Fahrzeug, die erzeugt werden, wenn ein Fahrer ein Lenkrad betätigt, Empfangen der Zustandsinformationen über das Fahrzeug und Schätzen einer Vielzahl von Zustandsgrößen, von denen Störungen entfernt werden, und Bestimmen eines Reaktionsdrehmoments, das von einem Reaktionsmotor abzugeben ist, der dafür konfiguriert ist, eine Reaktionskraft in einer Richtung, entgegengesetzt, zu einer Betätigungsrichtung des Lenkrades, zu erzeugen, unter Verwendung der Vielzahl von Zustandsgrößen.
• Nach der vorliegenden Offenbarung ist es, da die Lenkabsicht des Fahrers korrekt erkannt werden kann, selbst wenn ein gesonderter Sensor, wie beispielsweise ein Stromsensor, nicht bereitgestellt wird, möglich, das für den Reaktionsmotor bereitgestellte Reaktionsdrehmoment und das für den Lenkmotor bereitgestellte Lenkdrehmoment korrekt zu berechnen, wodurch der Reaktionsmotor und der Lenkmotor gesteuert werden. Dementsprechend ist es möglich, auf Grund einer Verminderung bei der Anzahl von Sensoren und elektronischen Steuereinheiten Fertigungskosten zu verringern. Außerdem ist es, wenn der Stromsensor bereitgestellt wird, da durch den Zustandsgrößenschätzer berechnete geschätzte Werte der Zustandsvariablen verwendet werden können, um einen Fehler beim Stromsensor abzufühlen, möglich, selbst im Fall eines Fehlers beim Stromsensor die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu erkennen.
• Nach der vorliegenden Offenbarung ist es, da die Lenkabsicht des Fahrers korrekt erkannt werden kann, selbst wenn der Drehmomentsensor nicht bereitgestellt wird oder selbst wenn ein Fehler beim Drehmomentsensor auftritt, möglich, den Reaktionsmotor und den Lenkmotor durch korrektes Berechnen des für den Reaktionsmotor bereitgestellten Reaktionsdrehmoments und des für den Lenkmotor bereitgestellten Lenkdrehmoments zu steuern.
• Außerdem ist es, nach der vorliegenden Offenbarung, möglich, unter Verwendung der Abstimmungstechnik, die beim herkömmlichen elektrischen Servolenkungssystem verwendet wird, eine Lenkreaktionskraft zu erzeugen, die den Zustand eines Fahrzeugs korrekt wiederspiegelt Daher macht es die vorliegende Offenbarung möglich, leicht eine Leistung, ähnlich derjenigen eines herkömmlichen elektrischen Servolenkungssystems, umzusetzen.
• Figurenliste
• Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden offensichtlicher sein aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, betrachtet in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
• 1 ein Blockdiagramm eines Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung ist;
• 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Ausgabeeinheit eines Steer-by-Wire-Systems ist;
• 3 ein Blockdiagramm ist, das eine Beziehung zwischen einer Eingabeeinheit und einer Steuereinheit eines Steer-by-Wire-Systems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
• 4 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozess des Schätzens von Zustandsgrößen in einem Zustandsgrößenschätzer eines Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung illustriert;
• 5 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerungsprozess eines Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung illustriert;
• 6 ein Blockdiagramm ist, das eine Beziehung zwischen einer Eingabeeinheit und einer Steuereinheit eines Steer-by-Wire-Systems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
• 7 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozess des Schätzens von Zustandsgrößen in einem Zustandsgrößenschätzer eines Steer-by-Wire-Systems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
• 8 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerungsprozess eines Steer-by-Wire-Systems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
• 9 eine graphische Darstellung ist, welche die Konfiguration eines mit der vorliegenden Offenbarung verbundenen Steer-by-Wire-Systems illustriert;
• 10 eine graphische Darstellung ist, welche die Konfiguration einer Lenkreaktionskraft-Erzeugungseinrichtung eines vorhandenen Steer-by-Wire-Systems zeigt;
• 11 ein Blockdiagramm eines Zustandsgrößenschätzers nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist; und
• 12 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerungsprozess eines Steer-by-Wire-Systems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Die vorliegende Offenbarung kann verschiedene Modifikationen und Ausführungsformen aufweisen, und folglich werden in der folgenden Beschreibung bestimmte Ausführungsformen, die in den Zeichnungen illustriert sind, ausführlich beschrieben werden. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern die vorliegende Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen innerhalb des Geistes und des Geltungsbereichs der vorliegenden Offenbarung einschließt. Ferner wird, bei der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung, wenn festgestellt wird, dass die ausführliche Beschreibung der verwandten gut bekannten Technologien den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung unnötigerweise unklar macht, die ausführliche Beschreibung weggelassen werden. Ein Singularausdruck, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er „ein oder mehrere“ bedeutet, sofern es nicht anders angegeben ist.
• Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, und in der Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen haben die gleichen oder entsprechenden Bestandteile die gleiche Bezugszahl, und eine doppelte Beschreibung wird daher weggelassen werden.
• Außerdem können Begriffe wie beispielsweise erster, zweiter, A, B, (a), (b) oder dergleichen hierin verwendet werden, wenn Bestandteile der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Strukturelement von anderen Strukturelementen zu unterscheiden, und eine Eigenschaft, eine Reihenfolge, eine Abfolge und dergleichen eines entsprechenden Strukturelements werden durch sie nicht eingeschränkt. Es sollte bemerkt werden, dass, falls in der Beschreibung beschrieben wird, dass ein Bestandteil mit einem anderen Bestandteil „verbunden“, „gekoppelt“ oder „angeschlossen“ ist, ein dritter Bestandteil zwischen dem ersten und dem zweiten Bestandteil „verbunden“, „gekoppelt“ oder „angeschlossen“ sein kann, obwohl der erste Bestandteil unmittelbar mit dem zweiten Bestandteil verbunden, gekoppelt oder angeschlossen sein kann.
• 1 ist ein Blockdiagramm eines Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung.
• Das Steer-by-Wire-System nach der vorliegenden Offenbarung kann Zustandsgrößen schätzen, von denen Komponenten weißen Rauschens, wie beispielsweise Drehmomentwelligkeiten (τ_cmr), entfernt werden, selbst wenn ein zusätzlicher Stromsensor nicht bereitgestellt wird, wodurch die Lenkabsicht des Fahrers korrekt bestimmt wird, um so korrektes Reaktionsdrehmoment und Lenkdrehmoment auszugeben.
• Das Steer-by-Wire-System kann eine Eingabeeinheit 10, die ein Lenkrad 15 einschließt, eine Steuereinheit 50, die einen Zustandsgrößenschätzer 60 einschließt, und eine Ausgabeeinheit 70, die Räder 85 einschließt, einschließen. Das Steer-by-Wire-System kann Zustandsinformationen über ein Fahrzeug, die erzeugt werden, wenn ein Fahrer das Lenkrad betätigt, abfühlen und kann ein Reaktionsdrehmoment, das von einem Reaktionsmotor abzugeben ist, unter Verwendung einer Vielzahl von auf Grundlage der Zustandsinformationen über das Fahrzeug geschätzten Zustandsgrößen bestimmen. Im Folgenden wird die Funktionsweise des Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung ausführlich unter Bezugnahme auf die diesbezüglichen Zeichnungen beschrieben werden.
• 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der Ausgabeeinheit 70 in dem Steer-by-Wire-System.
• Die Ausgabeeinheit 70 kann einen Lenkausgangssensor 90 zum Erfassen eines Drehwinkels (θ_cm) der Räder 85 auf der Ausgangseite, einen Lenkmotor 75 zum Erzeugen eine Servokraft, um die Räder 85 zu lenken, einen Lenkmotor-Positionssensor 80 zum Abfühlen der Position einer Drehwelle des Lenkmotors 75 und dergleichen einschließen.
• Ein Steuersignal für Strom, das durch die Eingabeeinheit 10 berechnet wird, kann für den Lenkmotor 75 der Ausgabeeinheit 70 bereitgestellt werden, so dass der Lenkmotor 75 arbeiten kann, um die Räder 85 mit de, durch den Fahrer beabsichtigten Lenkwinkel auszurichten.
• 3 ist ein Blockdiagramm, das die Beziehung zwischen der Eingabeeinheit 10 und der Steuereinheit 50 des Steer-by-Wire-Systems nach der vorliegenden Offenbarung zeigt.
• Die Eingabeeinheit 10 kann ein Lenkrad 15, einen Lenkwinkelsensor 25, einen Drehmomentsensor 30, einen Reaktionsmotor 35 und einen Motorpositionssensor 40 einschließen, und die Steuereinheit 50 kann ein Reaktionssteuergerät 55, einen Zustandsgrößenschätzer 60 und ein Lenksteuergerät 65 einschließen.
• Der Lenkwinkelsensor 25, der Drehmomentsensor 30 und der Reaktionsmotor 35 der Eingabeeinheit 10 können jeweils an einer Lenksäule 20 angebracht sein, die eine Welle des Lenkrades 15 ist.
• Der Lenkwinkelsensor 25 kann einen Lenkwinkel des Lenkrades 15 erfassen, wenn der Fahrer das Lenkrad 15 dreht, und kann Informationen über den erfassten Lenkwinkel an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln.
• Der Drehmomentsensor 30 kann ein Drehstab-Drehmoment abfühlen, das in der Lenksäule 20 erzeugt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad 15 dreht und kann dasselbe an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln.
• Der Reaktionsmotor 35 erzeugt eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung des Lenkrades 15, wenn der Fahrer das Lenkrad 15 betätigt, um so dem Fahrer ein entsprechendes Lenkgefühl zu geben, und der Reaktionsmotor 35 wird zum Erzeugen eines Lenkgefühls mit Strom versorgt, um ein entsprechendes Reaktionsdrehmoment zu erzeugen.
• Der Motorpositionssensor 40 kann ein Spannungssignal entsprechend der Drehung des Reaktionsmotors 35 erzeugen und kann den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 unter Verwendung des Spannungssignals in Echtzeit erfassen. Der Motorpositionssensor 40 kann Informationen über den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln.
• Das Reaktionssteuergerät 55 der Steuereinheit 50 kann eine Steuerung derart ausführen, dass der Reaktionsmotor 35 das berechnete Reaktionsdrehmoment aufweist, und das Lenksteuergerät 65 kann den Lenkmotor 75 derart steuern, dass die Räder 85 in dem durch den Fahrer beabsichtigten Lenkwinkel ausgerichtet werden.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann eine Vielzahl von Zustandsgrößen zum Identifizieren einer Lenkabsicht des Fahrers unter Verwendung eines Kalman-Filters schätzen und kann eine Vielzahl von Zustandsgrößen schätzen, bei denen Komponenten weißen Rauschens, wie beispielsweise Drehmomentwelligkeiten (τ_cmr), die in den von dem Lenkwinkelsensor 25, dem Drehmomentsensor 30 und dem Motorpositionssensor 40 der Lenksäule bereitgestellten Daten eingeschlossen sind, unter Verwendung des Kalman-Filters entfernt werden.
• Das Reaktionssteuergerät 55 empfängt, vom Zustandsgrößenschätzer 60, geschätzte Werte der Zustandsgrößen, von denen weißes Rauschen entfernt worden ist, bestimmt das vom Reaktionsmotor 35 abzugebende Drehmoment unter Verwendung der geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen und gibt ein Steuersignal für die Reaktionsmotor-Eingangsspannung aus, die dem Reaktionsmotor 35 zuzuführen ist, so dass der Reaktionsmotor 35 das bestimmte Reaktionsdrehmoment abgibt.
• Zu diesem Zweck hat das Reaktionssteuergerät 55 Informationen über Reaktionsdrehmoment-Referenzwerte, die den durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Zustandsgrößen entsprechen, und bestimmt das Reaktionsdrehmoment unter Verwendung der vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangenen Zustandsgrößen. Außerdem hat das Reaktionssteuergerät 55 Informationen über die Reaktionsmotor-Eingangsspannung, die dem Reaktionsmotor 35 zuzuführen ist, damit der Reaktionsmotor 35 das bestimmte Reaktionsdrehmoment erzeugt. Wenn das Reaktionsdrehmoment bestimmt ist, erzeugt das Reaktionssteuergerät 55 ein Steuersignal derart, dass der Reaktionsmotor 35 mit einer Reaktionsmotor-Eingangsspannung versorgt wird, die zu dem entsprechenden Reaktionsdrehmoment passt.
• Das Lenksteuergerät 65 kann das vom Lenkmotor 75 abzugebende Lenkdrehmoment unter Verwendung der vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangenden geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen bestimmen. Wenn das Lenkdrehmoment bestimmt ist, kann das Lenksteuergerät 65 ein Steuersignal für eine Lenkmotor-Eingangsspannung ausgeben, die dem Lenkmotor 75 zugeführt wird, damit der Lenkmotor 75 das bestimmte Lenkdrehmoment erzeugt.
• Zu diesem Zweck hat das Lenksteuergerät 65 Informationen über Lenkdrehmoment-Referenzwerte, die den geschätzten Werten der Zustandsgrößen entsprechen, und bestimmt das Lenkdrehmoment unter Verwendung der vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangenen Zustandsgrößen. Das Lenksteuergerät 65 hat ebenfalls Informationen über die Lenkmotor-Eingangsspannung, die dem Lenkmotor 75 zuzuführen ist, damit der Lenkmotor 75 das bestimmte Lenkdrehmoment erzeugt Wenn das Lenkdrehmoment bestimmt ist, erzeugt das Lenksteuergerät 65 ein Steuersignal derart, dass der Lenkmotor 75 mit einer Lenkmotor-Eingangsspannung versorgt wird, die zu dem entsprechenden Lenkdrehmoment passt.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann, wie im Ablaufdiagramm in 4 gezeigt, Informationen über den Lenkwinkel des Lenkrades 15, das Drehstab-Drehmoment und den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 jeweils von dem Lenkwinkelsensor 25, dem Drehmomentsensor 30 beziehungsweise dem Motorpositionssensor 40 und Informationen über die Reaktionsmotor-Eingangsspannung, die vom Reaktionssteuergerät ausgegeben wird und zum Reaktionsmotor 35 eingegeben wird, empfangen, und kann die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades 15, die Differenz zwischen der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades 15 und der Winkelgeschwindigkeit des Motors, das Fahrerdrehmoment (τ_drv) und den Phasenstrom unter Verwendung derselben schätzen oder berechnen.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 berechnet Grund-Schätzer-Gains für 4 Scheitelpunkte, die unter Verwendung des Kalman-Filters definiert werden, und hat die berechneten Grund-Schätzer-Gains für 4 Scheitelpunkte. Die Schätzer-Gains für 4 Scheitelpunkte können definiert werden als Gleichung 1 bis 4 unten. $$K_1=kalman\left(A_{z\_a}^{\left(1\right)}{C}_{z\_a},W,V\right)$$

  

  $$K_2=kalman\left(A_{z\_a}^{\left(2\right)}{C}_{z\_a},W,V\right)$$

  

  $$K_3=kalman\left(A_{z\_a}^{\left(3\right)}{C}_{z\_a},W,V\right)$$

  

  $$K_4=kalman\left(A_{z\_a}^{\left(4\right)}{C}_{z\_a},W,V\right)$$

  
• Hier können die 4 Scheitelpunkte als v₁, v₂, v₃ beziehungsweise v₄ der Matrix definiert werden, wie in Gleichung 5 unten gezeigt. $$V=\left[\begin{array}{cccc}{\nu }_1& {\nu }_2& {\nu }_3& {\nu }_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{llll}{\underset{\_}{\lambda }}_1\hfill & {\overline{\lambda }}_1\hfill & 0\hfill & 0\hfill \\ 0\hfill & 0\hfill & {\underset{\_}{\lambda }}_2\hfill & {\overline{\lambda }}_2\hfill \end{array}\right]=\left[\begin{array}{llll}-\sqrt{2}\hfill & \sqrt{2}\hfill & 0\hfill & 0\hfill \\ 0\hfill & 0\hfill & -\sqrt{2}\hfill & \sqrt{2}\hfill \end{array}\right]$$

  
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann Gain-Interpolationsparameter unter Verwendung der Informationen über den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35, die vom Motorpositionssensor 40 empfangen werden, berechnen (S400). Hier können der Drehwinkel (θ_cm,) des Reaktionsmotors 35 und die Wellenlängen (λ1 und λ2) als Gleichung 6 unten definiert werden. $$\begin{array}{l}{\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)=\sqrt{2}\text{sin}\left(P{\theta }_{cm}\right),{\lambda }_2\left({\theta }_{cm}\right)=\sqrt{2}\text{cos}\left(P{\theta }_{cm}\right)\\ -\sqrt{2}={\underset{\_}{\lambda }}_1\le {\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)\le {\overline{\lambda }}_1=\sqrt{2}\\ -\sqrt{2}={\underset{\_}{\lambda }}_2\le {\lambda }_2\left({\theta }_{cm}\right)\le {\overline{\lambda }}_2=1\\ \mathrm{\Lambda }\left({\theta }_{cm}\right)={\left[\begin{array}{cc}{\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)& {\lambda }_2\left({\theta }_{cm}\right)\end{array}\right]}^T\end{array}$$

  
• Außerdem kann der Vektor der Gain-Interpolationsparameter (ξ₁, ξ₂, ξ₃ und ξ₄) als Gleichung 7 unten definiert werden. $$\widehat{V}\xi =\left[\begin{array}{l}{\xi }_1\\ {\xi }_2\\ {\xi }_3\\ {\xi }_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)\\ {\lambda }_2\left({\theta }_{cm}\right)\\ 0.5\\ 0.5\end{array}\right]$$

  
• Daher kann der Gain-Interpolationsparameter (ξ) als Gleichung 8 unten definiert werden. $$\xi ={\widehat{V}}^{-1}\left[\begin{array}{c}{\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)\\ {\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)\\ 0.5\\ 0.5\end{array}\right]$$

  
• Hier kann der Vektor (V̂) wie als die folgende Gleichung 9 durch Anwenden von Gleichung 5 darauf definiert werden. $$\left[\begin{array}{cccc}-\sqrt{2}& \sqrt{2}& 0& 0\\ 0& 0& -\sqrt{2}& \sqrt{2}\\ 1& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 1\end{array}\right]$$

  
• Die Gain-Interpolationsparameter (ξ₁, ξ₂, ξ₃ und ξ₄) können als die folgende Gleichung 10 ausgedrückt werden durch Anwenden des Vektors und der Definition des Drehwinkels (θ_cm) des Reaktionsmotors 35, die in Gleichung 9 und Gleichung 6 definiert werden, auf Gleichung 8. $$\xi =\left[\begin{array}{l}{\xi }_1\\ {\xi }_2\\ {\xi }_3\\ {\xi }_4\end{array}\right]={\widehat{V}}^{-1}\left[\begin{array}{c}{\lambda }_1\left({\theta }_{cm}\right)\\ {\lambda }_2\left({\theta }_{cm}\right)\\ 0.5\\ 0.5\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}-\sqrt{2}& \sqrt{2}& 0& 0\\ 0& 0& -\sqrt{2}& \sqrt{2}\\ 1& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}\frac{\text{sin}\left(P{\theta }_{cm}\right)}{\sqrt{2}}\\ \frac{\text{cos}\left(P{\theta }_{cm}\right)}{\sqrt{2}}\\ 0.5\\ 0.5\end{array}\right]$$

  
• Wenn der Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 in die Gleichung 10 eingegeben wird, kann der Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzte Werte der Gain-Interpolationsparameter (ξ₁, ξ₂, ξ₃ und ξ₄) berechnen.
• Wenn die geschätzten Werte der Gain-Interpolationsparameter (ξ₁, ξ₂, ξ₃ und ξ₄) berechnet sind, kann der Zustandsgrößenschätzer 60 ein interpoliertes Schätzer-Gain unter Verwendung der geschätzten Werte der Gain-Interpolationsparameter (ξ₁, ξ₂, ξ₃ und ξ₄) berechnen (S410).
• Das interpolierte Schätzer-Gain K(θ_cm) kann als Gleichung 8 unten definiert werden. $$K\left({\theta }_{cm}\right)=\left[\begin{array}{cccc}{K}_1& K_2& K_3& K_4\end{array}\right]\left[\begin{array}{l}{\xi }_1\\ {\xi }_2\\ {\xi }_3\\ {\xi }_4\end{array}\right]$$

  
• Das heißt, die geschätzten Werte der Gain-Interpolationsparameter werden auf die als Gleichung 1 bis 4 definierten Grund-Schätzer-Gains angewendet, wodurch das interpolierte Schätzer-Gain berechnet wird.
• Wenn das interpolierte Schätzer-Gain berechnet ist, kann der Zustandsgrößenschätzer 60 den Lenkwinkel des Lenkrades 15 und das Drehstab-Drehmoment von dem Lenkwinkelsensor 25 und dem Drehmomentsensor 30 empfangen und kann dieselben auf die folgende Gleichung 12 anwenden, die eine Differentialphasengleichung ist, wodurch geschätzte Werte eine Vielzahl von Zustandsgrößen berechnet werden, von denen Drehmomentwelligkeiten (τ_cmr) entfernt werden (S420). In diesem Fall können die geschätzten Werte der Zustandsgrößen Fahrerdrehmoment (τ_drv), einen Lenkwinkel des Lenkrades 15, die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15, Drehstab-Drehmoment, die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad und dem Motor, einen Phasenstrom und dergleichen einschließen.
• Die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15 kann durch Dividieren des durch den Lenkwinkelsensor 25 abgefühlten Lenkwinkels durch eine Zeiteinheit berechnet werden, und die Winkelgeschwindigkeit des Motors kann durch Dividieren des Drehwinkels des Reaktionsmotors, der durch den Motorpositionssensor 40 abgefühlt wird, durch eine Zeiteinheit berechnet werden. Die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Motor kann aus der Differenz zwischen der Winkellenkgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Motors erhalten werden. $${\dot{\widehat{z}}}_a=A_{z\_a}\left(\mathrm{\Lambda }\left({\theta }_{cm}\right)\right){\widehat{z}}_a+B_{z\_a}u+K\left({\theta }_{cm}\right)\left(y-\widehat{y}\right)$$

  
• Die Differentialphasengleichung von Gleichung 9 wird durch Transformation durch Differenzieren der vorhandenen Phasengleichung von Gleichung 13 und durch Anwenden des Kalman-Filters zum Schätzen einer Vielzahl von Zustandsgrößen erhalten. $${\dot{\widehat{z}}}_a=A_{z\_a}\left(\mathrm{\Lambda }\left({\theta }_{cm}\right)\right)z_a+B_{z\_a}u+B_1{\alpha }_1\left(t\right)+B_2{\alpha }_2\left(t\right)$$

  
• Hier können A_{z_a}(Λ(θ_cm)), u, Za, B₁, B₂, α₁(t) und α₂(t) in der Phasengleichung von Gleichung 10 jeweils als die folgenden Gleichungen 14 bis 20 definiert werden. $$A_{z\_a}\left(\mathrm{\Lambda }\left({\theta }_{cm}\right)\right)=\left[\begin{array}{ccc}{0}_{2\times 1}& 0_{2\times 1}& 0_{6\times 6}\\ B_{z\_drv}& B_{z\_w}& A_z\left(\mathrm{\Lambda }\left({\theta }_{cm}\right)\right)\end{array}\right]$$

  

  $$u={\left[\begin{array}{cc}{\nu }_{\alpha }& {\nu }_{\beta }\end{array}\right]}^T$$

  

  $$z_a=\left[\begin{array}{c}{\tau }_{drv}\\ {\tau }_{cmr}\\ z\end{array}\right]$$

  

  $$B_1=\left[\begin{array}{l}1\\ 0_{5\times 1}\end{array}\right]$$

  

  $$B_2=\left[\begin{array}{l}0\\ 1\\ 0_{4\times 1}\end{array}\right]$$

  

  $${\dot{\tau }}_{drv}={\alpha }_1\left(t\right)$$

  

  $${\dot{\tau }}_{cmr}={\alpha }_2\left(t\right)$$

  
• Indessen kann die Matrix des Zustandsgrößenschätzers 60 in 4 Scheitelpunkten als die folgenden Gleichungen 21 bis 24 definiert werden. $$A_{z\_a}^{\left(1\right)}=A_{zn\_a}+{\underset{\_}{\lambda }}_1{\overline{A}}_{z\_a}^{\left(1\right)}$$

  

  $$A_{z\_a}^{\left(2\right)}=A_{zn}+{\overline{\lambda }}_1{\overline{A}}_{z\_a}^{\left(1\right)}$$

  

  $$A_{z\_a}^{\left(3\right)}=A_{zn\_a}+{\underset{\_}{\lambda }}_2{\overline{A}}_{z\_a}^{\left(2\right)}$$

  

  $$A_{z\_a}^{\left(4\right)}=A_{zn}+{\overline{\lambda }}_2{\overline{A}}_{z\_a}^{\left(2\right)}$$

  
• Hier können die jeweiligen Variablen von Gleichung 21 bis 24 als die folgenden Gleichungen 25 bis 30 definiert werden. $$A_{zn\_a}=\left[\begin{array}{ccc}{0}_{2\times 1}& 0_{2\times 1}& 0_{2\times 6}\\ B_{z\_drv}& B_{z\_w}& A_{zn}\end{array}\right]$$

  

  $${\overline{A}}_{z\_a}^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{ccc}{0}_{2\times 1}& 0_{2\times 1}& 0_{2\times 6}\\ 0_{6\times 1}& 0_{6\times 1}& {\overline{A}}_z^{\left(1\right)}\end{array}\right]$$

  

  $${\overline{A}}_{z\_a}^{\left(2\right)}=\left[\begin{array}{ccc}{0}_{2\times 1}& 0_{2\times 1}& 0_{2\times 6}\\ 0_{6\times 1}& 0_{6\times 1}& {\overline{A}}_z^{\left(2\right)}\end{array}\right]$$

  

  $$A_{zn}=\left[\begin{array}{cccccc}0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& -\frac{B_{sw}}{J_{sw}}& -\frac{1}{J_{sw}}& -\frac{B_{sen}}{J_{sw}}& 0& 0\\ 0& 0& 0& K_{sen}& 0& 0\\ 0& -\frac{B_{sw}{J}_{cm}-B_{cm}{J}_{sw}}{J_{cm}{J}_{sw}}& -\frac{J_{cm}+J_{sw}}{J_{cm}{J}_{sw}}& -\frac{B_{cm}{J}_{sw}+B_{sen}{J}_{sw}+B_{sen}{J}_{cm}}{J_{sw}{J}_{cm}}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& -\frac{R_m}{L_m}& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -\frac{R_m}{L_m}\end{array}\right]$$

  

  $${\overline{A}}_z^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& \frac{K_m}{\sqrt{2}{J}_{cm}}& 0\\ 0& \frac{K_e}{\sqrt{2}{L}_m}& 0& -\frac{K_e}{\sqrt{2}{L}_m}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$$

  

  $${\overline{A}}_z^{\left(2\right)}=\left[\begin{array}{cccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -\frac{K_m}{\sqrt{2}{J}_{cm}}\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& -\frac{K_e}{\sqrt{2}{L}_m}& 0& \frac{K_e}{\sqrt{2}{L}_m}& 0& 0\end{array}\right]$$

  
• Wie in Gleichung 31 unten gezeigt, kann die Matrix des Zustandsgrößenschätzers 60 mit Hilfe des Interpolationsparametervektors durch Anwenden der Interpolationsparameter von Gleichung 7 auf die Matrix des Zustandsgrößenschätzers 60 in 4 Scheitelpunkten definiert werden. $$A_{z\_a}\left(\mathrm{\Lambda }\left({\theta }_{cm}\right)\right)={\xi }_1{A}_{z\_a}^{\left(1\right)}+{\xi }_2{A}_z^{\left(1\right)}+{\xi }_3{A}_{z\_a}^{\left(3\right)}+{\xi }_4{A}_{z\_a}^{\left(4\right)}$$

  
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann die geschätzten Werte der Zustandsgrößen mit den durch den Drehmomentsensor 30, den Lenkwinkelsensor 25 und den Motorpositionssensor 40 abgefühlten Zustandsgrößen vergleichen, wodurch er einen Prozess des Prüfens durchführt, ob die durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Werte der Zustandsgrößen richtig sind oder nicht (S430). Falls die Differenzen zwischen den durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Werten der Zustandsgrößen und den durch den Drehmomentsensor 30, den Lenkwinkelsensor 25 und den Motorpositionssensor 40 abgefühlten Zustandsgrößen gleich einem spezifischen Wert oder größer sind, kann der Zustandsgrößenschätzer 60 die Schätzung der Zustandsgrößen erneut durchführen.
• Wenn die Prüfung abgeschlossen ist, können die durch den Zustandsgrößenschätzer 60 berechneten geschätzten Werte der Zustandsgrößen jeweils für das Reaktionssteuergerät 55 beziehungsweise das Lenksteuergerät 65 bereitgestellt werden (S440).
• Der Prozess des Berechnens der geschätzten Werte der Zustandsgrößen zur Bestimmung des Reaktionsdrehmoments unter Verwendung des Zustandsgrößenschätzers 60 in dem Steer-by-Wire-System, das die obige Konfiguration aufweist, wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden.
• Sobald das Fahrzeug zu fahren beginnt (S500), können der Lenkwinkelsensor 25, der Drehmomentsensor 30 und der Motorpositionssensor 40 den Lenkwinkel des Lenkrades 15, das Drehstab-Drehmoment und den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 abfühlen und können dieselben an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln (S510).
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann vom Motorpositionssensor 40 empfangene Informationen über den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 auf die Gleichung 7 anwenden, wodurch er Gain-Interpolationsparameter berechnet (S520). Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann Grund-Schätzer-Gains für 4 Scheitelpunkte haben, und der Zustandsgrößenschätzer 60 kann die berechneten Gain-Interpolationsparameter auf die durch das Kalman-Filter definierten Grund-Schätzer-Gains anwenden, wodurch er ein interpoliertes Schätzer-Gain berechnet (S530).
• Wenn das interpolierte Schätzer-Gain berechnet ist, kann der Zustandsgrößenschätzer 60 den Lenkwinkel des Lenkrades 15 und das Drehstab-Drehmoment auf Gleichung 9 anwenden, wodurch er geschätzte Werte der Zustandsgrößen berechnet, von denen Drehmomentwelligkeiten (τ_cmr) entfernt werden (S540). Die geschätzten Werte der Zustandsgrößen können das Fahrerdrehmoment (τ_drv), den Lenkwinkel des Lenkrades 15, die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades 15, das Drehstab-Drehmoment, die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad und dem Motor, den Phasenstrom und dergleichen einschließen. Die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15 kann durch Dividieren des Lenkwinkels, der durch den Lenkwinkelsensor 25 abgefühlt wird, durch eine Zeiteinheit berechnet werden, und die Winkelgeschwindigkeit des Motors kann durch Dividieren des Drehwinkels des Reaktionsmotors, die durch den Motorpositionssensor 40 abgefühlt wird, abgefühlt wird, durch eine Zeiteinheit berechnet werden. Die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Motor kann aus der Differenz zwischen der Winkellenkgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Motors erhalten werden.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann die berechneten geschätzten Werte der Zustandsgrößen mit dem Lenkwinkel des Lenkrades 15, dem Drehstab-Drehmoment und dem Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35, die durch den Drehmomentsensor 30, den Lenkwinkelsensor 25 und den Motorpositionssensor 40 abgefühlt werden, vergleichen (S550). Falls die Differenzen zwischen den durch den Zustandsgrößenschätzer 60 berechneten geschätzten Werten der Zustandsgrößen und den durch die jeweiligen Sensoren abgefühlten Zustandsgrößen gleich einem spezifischen Wert oder größer sind (S560-N), kann der Zustandsgrößenschätzer 60 die Zustandsgrößen erneut schätzen, bis die Differenzen geringer werden als der spezifische Wert.
• Die geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen, die im Zustandsgrößenschätzer 60 berechnet und geprüft werden, können für das Reaktionssteuergerät 55 und das Lenksteuergerät 65 bereitgestellt werden (S570). Das Reaktionssteuergerät 55 kann das Reaktionsdrehmoment des Reaktionsmotors 35 unter Verwendung der geschätzten Werte der Zustandsgrößen bestimmen und kann den Reaktionsmotor 35 mit einem Steuersignal für die Motoreingangsspannung entsprechend dem bestimmten Reaktionsdrehmoment versorgen. Das Lenksteuergerät 65 kann das Lenkdrehmoment des Lenkmotors 75 unter Verwendung der geschätzten Werte der Zustandsgrößen bestimmen und kann den Lenkmotor 75 mit einem Steuersignal für die Lenkmotor-Eingangsspannung entsprechend dem bestimmten Lenkdrehmoment versorgen (S580).
• Obwohl in der obigen Ausführungsform eine Beschreibung des Falles vorgenommen worden ist, in dem der Stromsensor nicht bereitgestellt wird, kann in dem Fall, da ein Stromsensor bereitgestellt wird, ein durch den Stromsensor abgeführter Phasenstromwert des Reaktionsmotors 35 durch Vergleichen des durch den Stromsensor abgefühlten Phasenstromwertes mit einem durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Phasenstromwert geprüft werden.
• Falls die Differenz zwischen dem durch den Stromsensor abgefühlten Phasenstromwert und dem durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Phasenstromwert einen spezifischen Wert überschreitet, kann festgestellt werden, dass ein Fehler im Stromsensor aufgetreten ist, und die Steuerung des Reaktionsmotors 35 und des Lenkmotors 75 kann unter Verwendung des durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Phasenstromwertes durchgeführt werden. Das heißt, wenn der Stromsensor bereitgestellt wird, kann ein Fehler des Stromsensors unter Verwendung des Zustandsgrößenschätzers 60 festgestellt werden, und selbst wenn ein Fehler im Stromsensor auftritt, ist es möglich, unter Verwendung des durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Phasenstromwertes die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu erkennen.
• Wie oben beschrieben, ist es im Steer-by-Wire-System nach der vorliegenden Offenbarung möglich, geschätzte Werte der Zustandsgrößen zu berechnen, einschließlich des Fahrerdrehmoments (τ_drv), von dem Drehmomentwelligkeiten (τ_cmr) entfernt werden, des Lenkwinkels des Lenkrades 15, der Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15, des Drehstab-Drehmoments, der Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad und dem Motor, des Phasenstroms und dergleichen, unter Verwendung des Zustandsgrößenschätzers 60 mit Hilfe des Kalman-Filters. Daher ist es möglich, die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu erkennen, selbst wenn ein gesonderter Sensor, wie beispielsweise ein Stromsensor, nicht bereitgestellt wird. Folglich können das für den Reaktionsmotor 35 bereitgestellte Reaktionsdrehmoment und das für den Lenkmotor 75 bereitgestellte Lenkdrehmoment korrekt berechnet werden, wodurch der Reaktionsmotor 35 und der Lenkmotor 75 gesteuert werden. Außerdem können, selbst wenn der Stromsensor bereitgestellt wird, die geschätzten Werte der Zustandsgrößen, die durch den Zustandsgrößenschätzer 60 berechnet werden, verwendet werden, um einen Fehler im Stromsensor abzufühlen.
• 6 ist ein Blockdiagramm, das die Beziehung zwischen einer Eingabeeinheit 10 und einer Steuereinheit 50 eines Steer-by-Wire-Systems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
• Die Eingabeeinheit 10 kann ein Lenkrad 15, einen Lenkwinkelsensor 25, einen Reaktionsmotor 35, einen Motorpositionssensor 40 und einen Stromsensor 45 einschließen, und die Steuereinheit 50 kann ein Reaktionssteuergerät 55, einen Zustandsgrößenschätzer 60 und ein Lenksteuergerät 65 einschließen.
• Der Lenkwinkelsensor 25 kann den Lenkwinkel des Lenkrades 15 erfassen, wenn der Fahrer das Lenkrad 15 dreht, und kann Informationen über den erfassten Lenkwinkel an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln.
• Der Reaktionsmotor 35 erzeugt eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung des Lenkrades 15, wenn der Fahrer das Lenkrad 15 betätigt, wodurch für den Fahrer ein entsprechendes Lenkgefühl bereitgestellt wird, und der Reaktionsmotor 35 wird zum Erzeugen eines Lenkgefühls mit Strom versorgt, um ein entsprechendes Reaktionsdrehmoment zu erzeugen.
• Der Motorpositionssensor 40 kann ein Spannungssignal entsprechend der Drehung des Reaktionsmotors 35 erzeugen und kann den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 unter Verwendung des Spannungssignals in Echtzeit erfassen. Der Motorpositionssensor 40 kann Informationen über den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln.
• Der Stromsensor 45 kann den Phasenstrom des Reaktionsmotors abfühlen und kann den Grundschwingungsstrom in einer PWM-Periode (d.h., den durchschnittlichen Strom) erfassen. Im Allgemeinen wird ein Paar von Stromsensoren 45 bereitgestellt, um den Phasenstrom abzufühlen, und das Abfühlen des Phasenstroms ist wesentlich für die Drehmomentsteuerung.
• Das Reaktionssteuergerät 55 der Steuereinheit 50 kann eine Steuerung derart ausführen, dass der Reaktionsmotor 35 das berechnete Reaktionsdrehmoment aufweist, und das Lenksteuergerät 65 kann den Lenkmotor 75 derart steuern, dass die Räder 85 in dem durch den Fahrer beabsichtigten Lenkwinkel ausgerichtet werden.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann eine Vielzahl von Zustandsgrößen zum Erkennen einer Lenkabsicht des Fahrers unter Verwendung des Kalman-Filters schätzen, und auf Grund der Verwendung des Kalman-Filters kann der Zustandsgrößenschätzer 60 eine Vielzahl von Zustandsgrößen unter Verwendung von Daten schätzen, die von dem Lenkwinkelsensor 25, dem Motorpositionssensor 40 und dem Stromsensor 45 an der Lenksäule empfangen werden.
• Das Reaktionssteuergerät 55 empfängt geschätzte Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen vom Zustandsgrößenschätzer 60, bestimmt das vom Reaktionsmotor 35 abzugebende Drehmoment unter Verwendung der geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen und gibt ein Steuersignal für die Reaktionsmotor-Eingangsspannung aus, die dem Reaktionsmotor 35 zugeführt wird, so dass das bestimmte Reaktionsdrehmoment vom Reaktionsmotor 35 abgegeben wird.
• Zu diesem Zweck hat das Reaktionssteuergerät 55 Informationen über Reaktionsdrehmoment-Referenzwerte, die den durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Zustandsgrößen entsprechen, und bestimmt das Reaktionsdrehmoment unter Verwendung der vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangenen Zustandsgrößen. Außerdem hat das Reaktionssteuergerät 55 Informationen über die Reaktionsmotor-Eingangsspannung, die dem Reaktionsmotor 35 zuzuführen ist, damit der Reaktionsmotor 35 das bestimmte Reaktionsdrehmoment erzeugt, und wenn das Reaktionsdrehmoment bestimmt ist, erzeugt das Reaktionssteuergerät 55 ein Steuersignal derart, dass dem Reaktionsmotor 35 eine Reaktionsmotor-Eingangsspannung zugeführt wird, die zu dem entsprechenden Reaktionsdrehmoment passt.
• Das Reaktionssteuergerät 55 kann die geschätzten Werte aller Zustandsgrößen vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangen. Alternativ kann das Reaktionssteuergerät 55 Informationen über den Lenkwinkel des Lenkrades 15, den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 und den Phasenstrom jeweils unmittelbar von dem Lenkwinkelsensor 25, den Motorpositionssensor 40 beziehungsweise dem Stromsensor 45 empfangen und kann vom Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzte Werte anderer als dieser Zustandsgrößen empfangen.
• Das Lenksteuergerät 65 kann das vom Lenkmotor 75 abzugebende Lenkdrehmoment unter Verwendung der vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangenden geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen bestimmen. Sobald das Lenkdrehmoment bestimmt ist, kann das Lenksteuergerät 65 ein Steuersignal für eine Lenkmotor-Eingangsspannung ausgeben, die dem Lenkmotor 75 zugeführt wird, damit der Lenkmotor 75 das bestimmte Lenkdrehmoment erzeugt.
• Zu diesem Zweck hat das Lenksteuergerät 65 Informationen über Lenkdrehmoment-Referenzwerte, die den geschätzten Werten der Zustandsgrößen entsprechen, und bestimmt das Lenkdrehmoment unter Verwendung der vom Zustandsgrößenschätzer 60 empfangenen Zustandsgrößen. Das Lenksteuergerät 65 hat ebenfalls Informationen über die Lenkmotor-Eingangsspannung, die dem Lenkmotor 75 zuzuführen ist, damit der Lenkmotor 75 das bestimmte Lenkdrehmoment erzeugt, und wenn das Lenkdrehmoment bestimmt ist, erzeugt das Lenksteuergerät 65 ein Steuersignal derart, dass dem Lenkmotor 75 eine Lenkmotor-Eingangsspannung zugeführt wird, die zu dem entsprechenden Lenkdrehmoment passt.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann, wie im Ablaufdiagramm in 7 gezeigt, Informationen über den Lenkwinkel des Lenkrades 15, den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 und den Phasenstrom des Reaktionsmotors 35 jeweils von dem Lenkwinkelsensor 25, dem Motorpositionssensor 40 beziehungsweise dem Stromsensor empfangen, und kann die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades 15, die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Moto und das Fahrerdrehmoment (τ_drv) unter Verwendung derselben schätzen oder berechnen.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 berechnet ein Grund-Schätzer-Gain (K), das unter Verwendung des Kalman-Filters definiert wird, und hat Informationen über das berechnete Grund-Schätzer-Gain (S700). Das Grund-Schätzer-Gain des Zustandsgrößenschätzers 60 kann al Gleichung 32 unten definiert werden. $$K=kalman\left(A_{R\_a}{C}_{R\_a},W,V\right)$$

  
• Wenn Informationen über den Lenkwinkel des Lenkrades 15, den Drehwinkel (θ_cm) des Reaktionsmotors 35 und den Phasenstrom des Reaktionsmotors 35 in den Zustandsgrößenschätzer 60 eingegeben werden (S710), kann der Zustandsgrößenschätzer 60 die Informationen in die Differentialphasengleichung von Gleichung 33 einsetzen, wodurch die geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen berechnet werden (S720).
• Die Vielzahl von Zustandsgrößen kann das Fahrerdrehmoment, den Lenkwinkel des Lenkrades 15, die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15, das Drehstab-Drehmoment, die Differenz zwischen der Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15 und der Winkelgeschwindigkeit des Reaktionsmotors und dergleichen einschließen. Die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15 kann durch Dividieren des durch den Lenkwinkelsensor 25 abgefühlten Lenkwinkels durch eine Zeiteinheit berechnet werden, und die Winkelgeschwindigkeit des Motors kann durch Dividieren des Drehstab-Drehmoments, das durch den Motorpositionssensor 40 abgefühlt wird, durch eine Zeiteinheit berechnet werden. Die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Motor kann mit Hilfe der Differenz zwischen der Winkellenkgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Motors erhalten werden. $${\dot{\widehat{z}}}_a=A_{R\_a}{\widehat{z}}_a+B_{1\_a}{u}_R+K\left(y_R-{\widehat{y}}_R\right)$$

  
• Hier stellt K das Grund-Schätzer-Gain in Gleichung 32 dar, und y_R kann als Gleichung 34 unten ausgedrückt werden. $$y_R=C_{R\_a}=\left[\begin{array}{cc}0& C_R\end{array}\right]z_a$$

  
• Hier kann C_R als Gleichung 35 definiert werden, und Z_a kann als Gleichung 36 definiert werden. $$y_R=C_R{z}_r=\left[\begin{array}{ccc}\begin{array}{cc}1& 0\end{array}& 0& 0\end{array}\right]z_{\nu }$$

  

  $$z_a=\left[\begin{array}{c}{\tau }_{drv}\\ z_R\end{array}\right]$$

  
• Hier stellt τ_drv das Fahrerdrehmoment dar, und Z_R kann als Gleichung 37 unten definiert werden. $$z_R=\left[\begin{array}{cccc}{z}_1& z_2& z_3& z_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{\theta }_{sw}& {\omega }_{sw}& {\tau }_t& {\omega }_d\end{array}\right]$$

  
• Hier stellen θ_sw, ω_sw, τ_t, ω_d jeweils den Lenkwinkel des Lenkrades 15, die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15, das Drehstab-Drehmoment beziehungsweise die Winkelgeschwindigkeit des Reaktionsmotors dar.
• Die Differentialphasengleichung von Gleichung 33 wird durch Transformation durch Differenzieren der Phasengleichung der folgenden Gleichung 38 und durch Anwenden des Kalman-Filters zum Schätzen einer Vielzahl von Zustandsgrößen erhalten.

  
• Hier können A_{R_a}, B_{1_a}, B_{2_a}, u_R, α₁(t), die in der Phasengleichung eingeschlossen sind, jeweils als die folgenden Gleichungen 39 bis 43 definiert werden.
• A_{R_a} der Phasengleichung kann als Gleichung 39 definiert werden.

  
• Hier können B₂ und A_R jeweils als die folgenden Gleichungen 40 beziehungsweise 41 definiert werden.

  

  $$A_R=\left[\begin{array}{cccc}0& 1& 0& 0\\ 0& -\frac{B_{sw}}{J_{sw}}& -\frac{1}{J_{sw}}& -\frac{B_{sen}}{J_{sw}}\\ 0& 0& 0& K_{sen}\\ 0& -\frac{B_{sw}{J}_{cm}-B_{cm}{J}_{sw}}{J_{cm}{J}_{sw}}& -\frac{J_{cm}+J_{sw}}{J_{cm}{J}_{sw}}& -\frac{B_{cm}{J}_{sw}+B_{sen}{J}_{sw}+B_{sen}{J}_{cm}}{J_{cm}{J}_{sw}}\end{array}\right]$$

  
• Hier ist B_sw ein Dämpfungskoeffizient des Lenkrades, B_sen ist ein Dämpfungskoeffizient des Drehstabs, B_cm ist ein Dämpfungskoeffizient des Reaktionsmotors, J_sw ist die Trägheit des Lenkrades, und J_cm ist die Trägheit des Reaktionsmotors.
• B_{1_a} der Phasengleichung kann als Gleichung 42 definiert werden. $$B_{1\_a}=\left[\begin{array}{l}0\\ B_1\end{array}\right]$$

  
• Hier kann B₁ als Gleichung 43 unten definiert werden. $$B_1=\left[\begin{array}{cccc}0& \begin{array}{l}1\\ J_{zw}\end{array}& 0& \begin{array}{l}1\\ J_{sw}\end{array}\end{array}\right]$$

  
• B_{2_a} der Phasengleichung kann als Gleichung 44 unten definiert werden.

  
• U_R der Phasengleichung kann als Gleichung 45 unten definiert werden. $$u_R=-K_m\text{sin}\left(P{\theta }_{cm}\right)i_{\alpha }+K_{\alpha }\text{cos}\left(P{\theta }_{cm}\right)i_{\beta }$$

  
• Hier ist θ_cm der Drehwinkel des Reaktionsmotors, und i_α und i_β sind die durch den Stromsensor 45 abgefühlten Phasenströme.
• a₁(t) der Phasengleichung kann als Gleichung 46 definiert werden. $${\dot{\tau }}_{drv}={\alpha }_1\left(t\right)$$

  
• Hier stellt τ_drv das Fahrerdrehmoment dar.
• Wie oben beschrieben, werden der Dämpfungskoeffizient des Lenkrades, der Dämpfungskoeffizient des Drehstabs, der Dämpfungskoeffizient des Reaktionsmotors, die Trägheit des Lenkrades, und die Trägheit des Reaktionsmotors, wie in den Gleichungen 38 bis 40 gezeigt, in die Differentialphasengleichung des Zustandsgrößenschätzers 60 eingesetzt, die als Gleichung 33 definiert wird- Außerdem werden der Drehwinkel des Reaktionsmotors 35 und der durch den Stromsensor 45 abgefühlte Phasenstrom in die Differentialphasengleichung eingesetzt, wie in Gleichung 41 gezeigt, und das Fahrerdrehmoment und das Drehstab-Drehmoment können durch Anwenden des Kalman-Filters unter Verwendung der obigen Werte, wie in den Gleichungen 44 bis 46 gezeigt, geschätzt werden.
• Wenn das Fahrerdrehmoment und das Drehstab-Drehmoment unter Verwendung des Kalman-Filters im Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzt werden, kann das weiße Rauschen, wie beispielsweise Drehmomentwelligkeiten, die in die Lenksäule eingeleitet werden, durch das Kalman-Filter entfernt werden.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann die geschätzten Werte der Zustandsgrößen mit den durch den Lenkwinkelsensor 25, den Motorpositionssensor 40 und den Stromsensor 45 abgefühlten Zustandsgrößen vergleichen, wodurch er einen Prozess des Prüfens durchführt, ob die durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Werte der Zustandsgrößen richtig sind oder nicht (S730). Falls die Differenzen zwischen den durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Werten der Zustandsgrößen und den durch den Lenkwinkelsensor 25, den Motorpositionssensor 40 und den Stromsensor 45 abgefühlten Zustandsgrößen gleich einem spezifischen Wert oder größer sind, kann der Zustandsgrößenschätzer 60 die Schätzung der Zustandsgrößen erneut durchführen.
• Wenn die Prüfung abgeschlossen ist, können die durch den Zustandsgrößenschätzer 60 berechneten geschätzten Werte der Zustandsgrößen jeweils für das Reaktionssteuergerät 55 beziehungsweise das Lenksteuergerät 65 bereitgestellt werden (S740).
• Der Prozess des Berechnens der geschätzten Werte der Zustandsgrößen zur Bestimmung des Reaktionsdrehmoments unter Verwendung des Zustandsgrößenschätzers 60 in dem Steer-by-Wire-System, das die obige Konfiguration aufweist, wird nun unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden.
• Sobald das Fahrzeug zu fahren beginnt (S800), können der Lenkwinkelsensor 25, der der Motorpositionssensor 40 und der Stromsensor 45 jeweils den Lenkwinkel des Lenkrades 15, den Drehwinkel (θ_cm,) des Reaktionsmotors 35 beziehungsweise den Phasenstromwert abfühlen und können dieselben an den Zustandsgrößenschätzer 60 übermitteln (S810).
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann auf eine Differentialphasengleichung den empfangenen Lenkwinkel des Lenkrades 15, den Drehwinkel (θ_cm,) des Reaktionsmotors 35 und den Phasenstromwert und den Dämpfungskoeffizienten des Lenkrades 15, den Dämpfungskoeffizienten des Drehstabs, den Dämpfungskoeffizienten des Reaktionsmotors 35, die Trägheit des Lenkrades und die Trägheit des Reaktionsmotors 35 anwenden, wodurch eine Vielzahl von Zustandsgrößen geschätzt wird, von denen die Drehmomentwelligkeiten entfernt werden (S820).
• In diesem Fall können die geschätzten Zustandsgrößen das Fahrerdrehmoment, das Drehstab-Drehmoment, den Lenkwinkel des Lenkrades 15, die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades, die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Reaktionsmotor 35 und dergleichen einschließen.
• Die Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15 kann durch Dividieren des Lenkwinkels, der durch den Lenkwinkelsensor 25 abgefühlt wird, durch eine Zeiteinheit berechnet werden, und die Winkelgeschwindigkeit des Motors kann durch Dividieren des Drehstab-Drehmoments, das durch den Motorpositionssensor 40 abgefühlt wird, durch eine Zeiteinheit berechnet werden. Die Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Motor kann mit Hilfe der Differenz zwischen der Winkellenkgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Motors erhalten werden.
• Der Zustandsgrößenschätzer 60 kann die berechneten geschätzten Werte der Zustandsgrößen mit dem Lenkwinkel des Lenkrades 15 und dem Drehwinkel (θ_cm,) des Reaktionsmotors 35, die durch den Lenkwinkelsensor 25, den Motorpositionssensor 40 und den Stromsensor 45 abgefühlt werden, und mit dem durch den Reaktionsmotor 35 erfassten Phasenstromwert und der für den Reaktionsmotor 35 bereitgestellten Motoreingangsspannung vergleichen (S830). Falls die Differenzen zwischen den durch den Zustandsgrößenschätzer 60 berechneten geschätzten Werten der Zustandsgrößen und den durch die jeweiligen Sensoren abgefühlten Zustandsgrößen gleich einem spezifischen Wert oder größer sind (S840-N), kann der Zustandsgrößenschätzer 60 die Zustandsgrößen erneut schätzen, bis die Differenzen geringer werden als der spezifische Wert.
• Wenn die Prüfung abgeschlossen ist, können die geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen, die im Zustandsgrößenschätzer 60 berechnet und geprüft werden, für das Reaktionssteuergerät 55 und das Lenksteuergerät 65 bereitgestellt werden (S850). Das Reaktionssteuergerät 55 kann das Reaktionsdrehmoment des Reaktionsmotors 35 unter Verwendung der geschätzten Werte der Zustandsgrößen bestimmen und kann den Reaktionsmotor 35 mit einem Steuersignal für die Motoreingangsspannung entsprechend dem bestimmten Reaktionsdrehmoment versorgen. Das Lenksteuergerät 65 kann das Lenkdrehmoment des Lenkmotors 75 unter Verwendung der geschätzten Werte der Zustandsgrößen bestimmen und kann den Lenkmotor 75 mit einem Steuersignal für die Lenkmotor-Eingangsspannung entsprechend dem bestimmten Lenkdrehmoment versorgen (S860).
• Obwohl in der obigen Ausführungsform eine Beschreibung des Falles vorgenommen worden ist, in dem der Drehmomentsensor nicht bereitgestellt wird, kann in dem Fall, da der Drehmomentsensor bereitgestellt wird, das durch den Drehmomentsensor abgefühlte Drehstab-Drehmoment durch Vergleichen desselben mit dem durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Drehstab-Drehmoment geprüft werden.
• Falls die Differenz zwischen dem durch den Drehmomentsensor abgefühlten Drehstab-Drehmoment und dem durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Drehstab-Drehmoment gleich einem spezifischen Wert oder größer ist, wird festgestellt, dass ein Fehler im Drehmomentsensor aufgetreten ist, so dass der Reaktionsmotor 35 und der Lenkmotor 75 unter Verwendung des durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Drehstab-Drehmoments gesteuert werden. Das heißt, wenn der Drehmomentsensor bereitgestellt wird, kann ein Fehler des Drehmomentsensors unter Verwendung des Zustandsgrößenschätzers 60 festgestellt werden, und selbst wenn ein Fehler im Drehmomentsensor auftritt, ist es möglich, unter Verwendung des durch den Zustandsgrößenschätzer 60 geschätzten Drehstab-Drehmoments die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu erkennen.
• Wie oben beschrieben, ist es im Steer-by-Wire-System nach der vorliegenden Offenbarung möglich, geschätzte Werte der Zustandsgrößen zu berechnen, einschließlich des Fahrerdrehmoments, von dem Drehmomentwelligkeiten (τ_cmr) entfernt werden, des Lenkwinkels des Lenkrades 15, der Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades 15, der Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad 15 und dem Reaktionsmotor 35 und dergleichen, unter Verwendung des Zustandsgrößenschätzers 60 mit Hilfe des Kalman-Filters. Daher ist es möglich, die Lenkabsicht des Fahrers korrekt zu erkennen, selbst wenn der Drehmomentsensor nicht bereitgestellt wird. Folglich können das für den Reaktionsmotor 35 bereitgestellte Reaktionsdrehmoment und das für den Lenkmotor 75 bereitgestellte Lenkdrehmoment korrekt berechnet werden, wodurch der Reaktionsmotor 35 und der Lenkmotor 75 gesteuert werden. Außerdem können, selbst wenn der Drehmomentsensor bereitgestellt wird, die geschätzten Werte der Zustandsgrößen, die durch den Zustandsgrößenschätzer 60 berechnet werden, verwendet werden, um einen Fehler im Drehmomentsensor abzufühlen.
• 9 ist eine graphische Darstellung, welche die Konfiguration eines mit der vorliegenden Offenbarung verbundenen Steer-by-Wire-Systems illustriert.
• Unter Bezugnahme auf 9 weist, anders als das herkömmliche Lenkungssteuerungssystem (d.h., das elektrische Servolenkungs- (Electric Power Steering - EPS-) System), ein vorhandenes Steer-by-Wire-System keine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad 15 und einer Zahnstange 81 auf. Ein Lenkreaktion-Rückmeldungsstellantrieb 35', der dazu in der Lage ist, eine Lenkreaktionskraft auf das Lenkrad 15 auszuüben, ist an die Säule gekoppelt, die mit dem Lenkrad 15 verbunden ist. Ein Vorderrad-Stellantrieb 75' zum Steuern der Vorderräder ist an die Zahnstange 81 gekoppelt Ein Reaktionsmotor zum Ausüben einer Lenkreaktionskraft ist an den Lenkreaktion-Rückmeldungsstellantrieb 35' gekoppelt, und ein Lenkmotor 75 zum Steuern der Vorderräder 85 durch Bewegen der Zahnstange 81 ist an den Vorderrad-Stellantrieb 75' gekoppelt.
• Da es in dem obigen Steer-by-Wire-System keine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad 15 und einer Zahnstange 81 gibt, wird, selbst falls das Zahnstangengetriebe eine externe Kraft aufnimmt, wenn das Fahrzeug gelenkt wird, die Kraft nicht zum Lenkrad weitergeleitet. Daher gibt es einen Bedarf an einer Einrichtung zum Erzeugen einer angemessenen Lenkreaktionskraft, wenn das Fahrzeug gelenkt wird, wodurch der Fahrer mit einem Lenkgefühl versehen wird, ähnlich demjenigen, das durch ein herkömmliches EPS-System, das eine mechanische Verbindung aufweist, bereitgestellt wird.
• Im Einzelnen werden das herkömmliche EPS-System und die Lenkreaktionskraft-Erzeugungseinrichtung des Steer-by-Wire-Systems ausführlicher unten verglichen.
• Erstens berechnet das herkömmliche EPS-System zuerst ein manuelles Drehmoment und ermöglicht dann, dass der Fahrer die Lenkreaktionskraft gleich der Differenz zwischen dem manuellen Drehmoment und dem Servodrehmoment spürt.
• In diesem Fall bezeichnet das manuelle Drehmoment das gesamte Drehmoment, das erforderlich ist, um das tatsächliche Lenkrad zu drehen, was das Drehmoment bedeutet, das der Fahrer anwenden muss, um das Lenkrad zu steuern, wenn das Servodrehmoment nicht durch das EPS-System bereitgestellt wird.
• Das Servodrehmoment bezeichnet das Drehmoment, das durch einen Motor des EPS-Systems bereitgestellt wird, um den Fahrer in die Lage zu versetzen, das Lenken in einer gewünschten Richtung auch mit wenig Kraft auszuführen. Das Servodrehmoment kann erhalten werden durch Ersetzen eines vorbestimmten Servodrehmoment-Kennfeldes durch die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit und den Lenkdrehmomentwert des Fahrers.
• Andererseits wird, da das Steer-by-Wire-System, wie oben beschrieben, keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange aufweist, wird das oben erwähnte manuelle Drehmoment null. Daher ist es unmöglich, das in dem herkömmlichen EPS-System verwendete Lenkreaktionskraft-Berechnungsverfahren zu benutzen, und daher wird die Lenkreaktionskraft in Abhängigkeit von der Zahnstangenkraft in der Lenkreaktionskraft-Erzeugungseinrichtung des Steer-by-Wire-Systems abgeleitet.
• 10 ist eine graphische Darstellung, welche die Konfiguration einer Lenkreaktionskraft-Erzeugungseinrichtung des vorhandenen Steer-by-Wire-Systems zeigt.
• Das vorhandene Steer-by-Wire-System erzeugt die Lenkreaktionskraft auf Grundlage der externen Kraft (Last), die auf das Zahnstangengetriebe angewendet wird (d.h., der Zahnstangenkraft). Das vorhandene Steer-by-Wire-System berechnet, auf Grundlage der geschätzten Zahnstangenkraft, das Ziel-Lenkdrehmoment und führt eine Regelung für dasselbe durch.
• Im Einzelnen berechnet ein Ziel-Lenkdrehmoment-Rechner 210, auf Grundlage des geschätzten Zahnstangenkraftwertes und eines von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor empfangenen Signalwertes (d.h. der Fahrzeuggeschwindigkeit) das Ziel-Lenkdrehmoment. Der Zahnstangenkraftwert wird unter Verwendung einer vorbestimmten Schätzungslogik in der elektronischen Steuereinheit auf Grundlage eines Signalwertes geschätzt, der durch einen Motor gemessen wird, der an das Zahnstangengetriebe gekoppelt ist.
• Der Rückführregler 220 erzeugt eine Ziel-Lenkreaktionskraft auf Grundlage eines vom Ziel-Lenkdrehmoment-Rechner 210 empfangenen Ziel-Lenkdrehmoment-Wertes und eines vom Lenkdrehmomentsensor empfangenen Drehmomentsignals.
• Wie oben beschrieben, unterscheidet sich das Verfahren zum Erzeugen der Lenkrektionskraft im Steer-by-Wire-System vom Verfahren zum Erzeugen der Lenkreaktionskraft im herkömmlichen EPS-System. Daher kann das Abstimmungsvermögen/-fachwissen, das im herkömmlichen EPS-System verwendet wird, um ein angemessenes Lenkgefühl für den Fahrer bereitzustellten, nicht unmittelbar auf das Steer-by-Wire-System angewendet werden.
• Dementsprechend schlägt die vorliegende Ausführungsform, um das im herkömmlichen EPS-System verwendete Abstimmungsvermögen/-fachwissen auf das Steer-By-Wire-System anzuwenden, ein Steer-by-Wire-System vor, das, anstelle der Zahnstangenkraft, ein virtuelles manuelles Drehmoment auf Grundlage von Zustandsinformationen über das Fahrzeug berechnet, die während des Lenkvorgangs erzeugt werden, und das Reaktionsdrehmoment auf dessen Grundlage berechnet.
• 11 ist ein Blockdiagramm eines Zustandsgrößenschätzers nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
• Unter Bezugnahme auf 11 kann der Zustandsgrößenschätzer der vorliegenden Ausführungsform einen Rechner 61 für virtuelles manuelles Drehmoment, einen Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment und ein Reaktionssteuergerät 55 einschließen.
• Der Rechner 61 für virtuelles manuelles Drehmoment kann, auf Grundlage eines Drehmomentwertes eines geschalteten Reluktanzmotors (Switched Reluctance Motor - SRM), der an das Zahnstangengetriebe gekoppelt ist, eine Funktion des Berechnens eines Wertes des virtuellen manuellen Drehmoments ausführen.
• Der SRM ist im Wesentlichen einen Motor, der Stator- und Rotorpole aufweist, kombiniert mit einer Schaltsteuerungseinrichtung. Der SRM hat eine einfache Struktur, in der Drähte nur um den Stator gewickelt sind, wohingegen kein Draht oder Dauermagnet am Rotor befestigt ist.
• Der Wert des virtuellen manuellen Drehmoments ist ein Drehmomentwert, der erforderlich ist, um das Lenkrad zu drehen und das Lenken durch eine virtuelle Lenkwelle in dem Zustand zu steuern, in dem der Fahrer nicht durch das EPS-System unterstützt wird, unter der Annahmen, dass es eine virtuelle Lenkwelle zwischen der Zahnstange und dem Lenkrad gibt.
• Im Einzelnen kann der Wert des virtuellen manuellen Drehmoments durch eine Funktion berechnet werden, die Werte aufweist, wie beispielsweise einen Drehmomentwert des oben beschriebenen SRM, ein Übersetzungsverhältnis des Zahnstangengetriebes und einen vorbestimmten virtuellen Faktorwert.
• Zum Beispiel kann die Funktion zum Erhalten des Wertes des virtuellen manuellen Drehmoments wie folgt bestimmt werden. $$\begin{array}{l}\left(\text{virtuelles manuelles Drehmoment}\right)=\left(\text{Drehmomentwert des SRM}\right)\text{*}(\text{Übersetzungsverhältnis}\\ \text{des }\text{Zahnstangengetriebes})\text{*}\left(\text{virtueller Faktor}\right)\text{/}\left(\text{Kugelumlaufspindel}-\text{Steigung}\right)\end{array}$$

  
• Die Kugelumlaufspindel-Steigung ist ein Wert, der die Entfernung angibt, um die eine Mutter während einer Drehung einer Kugelumlaufspindel fortschreitet. Wenn angenommen wird, dass es eine virtuelle Lenkwelle gibt, die mit dem Zahnstangengetriebe verbunden ist, kann das Verhältnis der Drehung der Lenkwelle zur linearen Bewegung der Zahnstange durch das Übersetzungsverhältnis des Zahnstangengetriebes bestimmt werden.
• Daher kann der Drehmomentwert, der auf die virtuelle Lenkwelle anzuwenden ist, die mit dem Zahnstangengetriebe verbunden ist, erhalten werden durch Dividieren des Drehmomentwertes des SRM durch die Kugelumlaufspindel-Steigung und Multiplizieren desselben mit dem Übersetzungsverhältnis des Zahnstangengetriebes.
• Da jedoch die Welle eine virtuelle Achse ist und im Steer-by-Wire-System nicht vorhanden ist, kann ein virtueller Faktorwert multipliziert werden, um die Differenz im Verhältnis zum Wert des manuellen Drehmoments beim Vorhandensein der tatsächlichen Welle zu minimieren. Der virtuelle Faktorwert kann durch Versuche gemessen werden.
• Der Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment kann, auf Grundlage eines vom Lenkdrehmomentsensor empfangenen Signalwertes und eines vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor empfangenen Signalwertes, eine Funktion des Berechnens eines virtuellen Servodrehmomentwertes ausführen.
• Da das virtuelle Servodrehmoment unter Verwendung des Signalwertes des Lenkdrehmomentsensors und des Signalwertes des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, ähnlich einem herkömmlichen EPS-System, berechnet wird, kann der Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment das virtuelle Servodrehmoment auf Grundlage des Servokennfeldes des vorhandenen Servolenkungssystems, anstatt auf Grundlage eines gesonderten Servokennfeldes, das im Steer-by-Wire-System verwendet wird, berechnen.
• In diesem Fall ist, da es im Steer-by-Wire-System keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange gibt, der durch den Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment berechnete virtuelle Servodrehmomentwert kein tatsächlicher Servodrehmomentwert, sondern ist ein Wert, bestimmt unter der Annahme, dass es eine virtuelle mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange gibt.
• Das Reaktionssteuergerät 55 kann, auf Grundlage des durch den Rechner 61 für virtuelles manuelles Drehmoment berechneten virtuellen manuellen Drehmomentwertes und des durch den Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment berechneten virtuellen Servodrehmomentwertes, eine Funktion des Erzeugens der Lenkreaktionskraft ausführen.
• Wie oben beschrieben, kann, da das Lenkempfinden des Fahrers von der Differenz zwischen dem manuellen Drehmomentwert und dem Servodrehmomentwert stammt, falls das Drehmoment, das der Differenz zwischen dem manuellen Drehmomentwert und dem Servodrehmomentwert entspricht, auf den Motor angewendet wird, der mit der Lenksäule gekoppelt ist, der Fahrer die Lenkreaktionskraft mit der Größe des angewendeten Drehmoments in der entgegengesetzten Richtung des angewendeten Drehmoments spüren.
• Dies ist ähnlich der Weise, wie der Fahrer die Lenkreaktionskraft spürt, wenn es eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange gibt, wie in einem herkömmlichen EPS-System. Daher ist es möglich, für das Steer-by-Wire-System das Abstimmungsvermögen/- fachwissen zu verwenden, das im herkömmlichen EPS-System verwendet wird, was, verglichen mit der Lenkreaktionskraft-Erzeugungseinrichtung auf Grundlage der Zahnstangenkraft, einfach ist.
• Der Rechner 61 für virtuelles manuelles Drehmoment, der Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment und das Reaktionssteuergerät 55, die im Steer-by-Wire-System nach der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, können als Teilmodule einer integrierten Steuerungseinrichtung oder einer elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit - ECU) umgesetzt sein, die eine Steuereinheit 50 ist, die im Fahrzeug bereitgestellt wird.
• Die integrierte Steuerungseinrichtung oder ECU eines Fahrzeugs kann einen Prozessor, eine Speichereinrichtung, wie beispielsweise einen Speicher, Rechnerprogramme, die dazu in der Lage sind, spezifische Funktionen auszuführen, und dergleichen einschließen. Der Rechner 61 für virtuelles manuelles Drehmoment, der Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment und das Reaktionssteuergerät 55 können als Softwaremodule umgesetzt sein, die dazu in der Lage sind, jeweilige einzigartige Funktionen auszuführen.
• 12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerungsprozess eines Steer-by-Wire-Systems nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
• Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Beispiels vorgenommen werden, in dem das vorliegende Verfahren durch einen in 11 illustrierten Zustandsgrößenschätzer ausgeführt wird.
• Unter Bezugnahme auf 12 kann das vorliegende Verfahren einen Berechnungsschritt für virtuelles manuelles Drehmoment einschließen, in dem der Rechner 61 für virtuelles manuelles Drehmoment des Zustandsgrößenschätzers 60, auf der Grundlage eines Drehmomentwertes eines geschalteten Reluktanzmotors (SRM), der an das Zahnstangengetriebe gekoppelt ist, einen virtuellen manuellen Drehmomentwert berechnet (S1210).
• Wie oben beschrieben, kann der virtuelle manuelle Drehmomentwert, auf Grundlage des Drehmomentwertes des SRM, durch eine Funktion unter Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses des Zahnstangengetriebes, einer Kugelumlaufspindel-Steigung und eines vorbestimmten virtuellen Faktorwertes berechnet werden.
• Außerdem kann das Verfahren einen Berechnungsschritt für virtuelles Servodrehmoment einschließen, in dem der Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment des Zustandsgrößenschätzers 60, auf Grundlage eines vom Lenkdrehmomentsensor empfangenen Signalwertes und eines vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor empfangenen Signalwertes, einen virtuellen Servodrehmomentwert berechnet (S1220).
• Wie oben beschrieben, kann, da der Signalwert des Lenkdrehmomentsensors und der Signalwert des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors ähnlich dem herkömmlichen EPS-System verwendet werden, der der Rechner 63 für virtuelles Servodrehmoment das virtuelle Servodrehmoment auf Grundlage des Servokennfeldes des vorhandenen Lenkungssteuerungssystems, anstatt auf Grundlage eines gesonderten Servokennfeldes, das im Steer-by-Wire-System verwendet wird, berechnen.
• Ferner kann das Verfahren einen Lenkreaktionskraft-Erzeugungsschritt einschließen, in dem das Reaktionssteuergerät 55 Zustandsgrößenschätzers 60, auf Grundlage des virtuellen manuellen Drehmomentwertes und des virtuellen Servodrehmomentwertes, die oben beschrieben werden, eine Lenkreaktionskraft erzeugt (S1230).
• Selbst wenn beschrieben wurde, dass alle Bestandteile einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung als eine einzige Einheit gekoppelt oder gekoppelt sind, um als eine einzige Einheit betrieben zu werden, ist die vorliegende Offenbarung nicht notwendigerweise auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Das heißt, wenigstens zwei Elemente aller Strukturelemente können selektiv verbunden sein und arbeiten, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
• Die Verfahren nach den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können in einer Form von Programmbefehlen vorliegen, die durch verschiedene Rechnermittel ausgeführt werden, um in einem rechnerlesbaren Medium aufgezeichnet zu werden. Das rechnerlesbare Medium kann einen Programmbefehl, eine Datendatei, eine Datenstruktur und dergleichen unabhängig oder in Kombination einschließen.
• Der in dem rechnerlesbaren Medium aufgezeichnete Programmbefehl kann Dinge, die speziell für die vorliegende Offenbarung gestaltet und konfiguriert sind, oder Dinge, die Fachleuten auf dem Gebiet der Rechnersoftware gut bekannt sind und durch dieselben verwendet werden können, aufweisen. Beispiele des rechnerlesbaren Aufzeichnungsmediums schließen magnetische Medien, wie beispielsweise Festplatten, Floppy-Disks und Magnetbänder, optische Medien, wie beispielsweise einen Compact-Disc-Festspeicher (CD-ROM) und eine Digital Versatile Disc (DVD), magneto-optische Medien, wie beispielsweise Floppy-Disks, und Hardwaregeräte, wie beispielsweise einen Festspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen Flash-Speicher, ein, die speziell konfiguriert sind, um Programmanweisungen zu speichern und auszuführen. Das rechnerlesbare Medium kann ein Übertragungsmedium, wie beispielsweise Licht, ein Metalldraht oder ein Wellenleiter, sein, das einen Träger zum Befördern eines Signals, das Programmanweisungen, Datenstrukturen und dergleichen bezeichnet. Beispiele des Programmbefehls schließen einen Maschinensprachencode, der durch einen Compiler erzeugt wird und einen Code in höherer Programmiersprache, der durch einen Rechner durch einen Interpretierer ausführbar ist, und dergleichen ein.
• Das zuvor erwähnte Hardwaregerät kann dafür konfiguriert sein, als ein oder mehrere Softwaremodule zu arbeiten, um die Operation der vorliegenden Offenbarung durchzuführen, und umgekehrt.
• Die vorliegende Offenbarung ist oben in Verbindung mit den Ausführungsformen derselben beschrieben worden. Es wird für die Fachleute auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, zu verstehen sein, dass die vorliegende Offenbarung in modifizierten Formen umgesetzt werden kann, ohne von den wesentlichen Kennzeichen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher sollten die hierin offenbarten Ausführungsformen von einem erläuternden Gesichtspunkt aus betrachtet werden anstatt von einem beschränkenden Gesichtspunkt aus. Der Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung ist nicht in der obigen Beschreibung, sondern in den beigefügten Ansprüchen zu finden, und alle Unterschiede, die in den Geltungsbereich fallen, der äquivalent zu den Ansprüchen ist, sollten als in der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen ausgelegt werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• KR 1020170123575 [0001]
• KR 1020170123566 [0001]
• KR 1020170126937 [0001]

Claims (15)

1. Steer-by-Wire-System, das Folgendes umfasst. einen Sensor, der dafür konfiguriert ist, Zustandsinformationen über ein Fahrzeug abzufühlen, die erzeugt werden, wenn ein Fahrer ein Lenkrad betätigt, einen Reaktionsmotor, der dafür konfiguriert ist, eine Reaktionskraft in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Betätigungsrichtung des Lenkrades zu erzeugen, einen Zustandsgrößenschätzer, der dafür konfiguriert ist, die Zustandsinformationen über das Fahrzeug zu empfangen, und dafür konfiguriert ist, eine Vielzahl von Zustandsgrößen zu schätzen, von denen Störungen entfernt werden, und ein Reaktionssteuergerät, das dafür konfiguriert ist, das vom Reaktionsmotor abzugebende Reaktionsdrehmoment unter Verwendung der Vielzahl von durch den Zustandsgrößenschätzer geschätzten Zustandsgrößen zu bestimmen.
2. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen Drehmomentsensor, der dafür konfiguriert ist, ein Drehstab-Drehmoment abzufühlen, das erzeugt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, und einen Lenkwinkelsensor, der dafür konfiguriert ist, einen Lenkwinkel des Lenkrades abzufühlen, umfasst und wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über das Drehstab-Drehmoment und den Lenkwinkel empfängt und eine Vielzahl von Zustandsgrößen, von denen Störungen entfernt worden sind, schätzt.
3. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 2, das ferner einen Motorpositionssensor umfasst, der dafür konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Reaktionsmotors abzufühlen, wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über den Drehwinkel des Reaktionsmotors empfängt und Gain-Interpolationsparameter des Zustandsgrößenschätzers berechnet.
4. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 3, wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über Referenz-Schätzer-Gains für 4 Scheitelpunkte, die unter Verwendung eines Kalman-Filters definiert werden, hat und ein interpoliertes Schätzer-Gain durch Anwenden der berechneten Gain-Interpolationsparameter auf die Referenz-Schätzer-Gains berechnet.
5. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 4, wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über den Lenkwinkel des Lenkrades und das Drehstab-Drehmoment empfängt und geschätzte Werte einer Vielzahl von Zustandsgrößen, von denen Störungen entfernt worden sind, durch Anwenden des interpolierten Schätzer-Gains berechnet.
6. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 2, das ferner Folgendes umfasst einen Lenkmotor, der dafür konfiguriert ist, die Räder zu lenken, und ein Lenkungssteuergerät, das dafür konfiguriert ist, die geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen vom Zustandsgrößenschätzer zu empfangen, und dafür konfiguriert ist, das Lenkdrehmoment, das vom Lenkmotor abgegeben werden soll, zu steuern.
7. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 2, wobei, falls Differenzen zwischen der Vielzahl von Zustandsgrößen und wenigstens einer Information über das Drehstab-Drehmoment, den Lenkwinkel und den Drehwinkel des Rotationsmotors gleich einem vorbestimmten spezifischen Wert oder größer sind, der Zustandsgrößenschätzer die geschätzten Werte der Vielzahl von Zustandsgrößen neu berechnet.
8. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 1, wobei die geschätzten Werte der Vielzahl der Zustandsgrößen, die durch den Zustandsgrößenschätzer berechnet werden, wenigstens eines von dem Fahrerdrehmoment, einem Lenkwinkel des Lenkrades, einer Winkellenkgeschwindigkeit des Lenkrades, dem Drehstab-Drehmoment, einer Differenz bei der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Lenkrad und dem Motor und einem Phasenstrom umfassen.
9. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 2 oder 6, das ferner einen Stromsensor umfasst, der dafür konfiguriert ist, einen Phasenstrom entweder des Reaktionsmotors oder des Lenkmotors abzufühlen, wobei der Zustandsgrößenschätzer feststellt, ob ein Fehler im Stromsensor auftritt oder nicht, durch Vergleichen eines durch den Stromsensor abgefühlten Phasenstroms mit einem durch den Zustandsgrößenschätzer berechneten Phasenstrom.
10. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen Lenkwinkelsensor, der dafür konfiguriert ist, einen Lenkwinkel des Lenkrades abzufühlen, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, und einen Stromsensor, der dafür konfiguriert ist, einen Phasenstrom, der vom Reaktionsmotor ausgegeben wird, abzufühlen, umfasst und wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über den Lenkwinkel und den Phasenstrom empfängt und eine Vielzahl von Zustandsgrößen, von denen Störungen entfernt worden sind, schätzt.
11. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 10, wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über Referenz-Schätzer-Gains, die unter Verwendung eines Kalman-Filters definiert werden, hat und die Vielzahl von Zustandsgrößen durch Anwenden der Referenz-Gain-Interpolationsparameter auf eine Differentialphasengleichung schätzt.
12. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 11, das ferner einen Motorpositionssensor umfasst, der dafür konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Reaktionsmotors abzufühlen, wobei der Zustandsgrößenschätzer Informationen über den Drehwinkel des Reaktionsmotors auf die Differentialphasengleichung, wenn er die Vielzahl von Zustandsgrößen schätzt
13. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 10, das ferner einen Drehmomentsensor umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein Drehmoment abzufühlen, das erzeugt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wobei der Zustandsgrößenschätzer feststellt, ob ein Fehler im Drehmomentsensor auftritt oder nicht, durch Vergleichen des durch den Drehmomentsensor abgefühlten Drehstab-Drehmoments mit einem durch den Zustandsgrößenschätzer berechneten Drehstab-Drehmoment.
14. Steer-by-Wire-System nach Anspruch 1, wobei der Zustandsgrößenschätzer einen Rechner für virtuelles manuelles Drehmoment umfasst, der dafür konfiguriert ist, einen virtuellen manuellen Drehmomentwert auf Grundlage eines Drehmomentwertes eines geschalteten Reluktanzmotors (Switched Reluctance Motor - SRM), der an ein Zahnstangengetriebe gekoppelt ist, zu berechnen, und einen Rechner für virtuelles Servodrehmoment, der dafür konfiguriert ist, einen virtuellen Servodrehmomentwert auf Grundlage eines von einem Lenkdrehmomentsensor empfangenen Signalwertes und eines von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor empfangenen Signalwertes zu berechnen, und wobei das Reaktionssteuergerät ein Reaktionsdrehmoment auf Grundlage des virtuellen manuellen Drehmomentwertes und des virtuellen Servodrehmomentwertes bestimmt.
15. Steuerungsverfahren eines Steer-by-Wire-Systems, wobei das Verfahren Folgendes umfasst Abfühlen von Zustandsinformationen über ein Fahrzeug, die erzeugt werden, wenn ein Fahrer ein Lenkrad betätigt, Empfangen der Zustandsinformationen über das Fahrzeug und Schätzen einer Vielzahl von Zustandsgrößen, von denen Störungen entfernt werden, und Bestimmen eines Reaktionsdrehmoments, das von einem Reaktionsmotor abzugeben ist, der dafür konfiguriert ist, eine Reaktionskraft in einer Richtung, entgegengesetzt, zu einer Betätigungsrichtung des Lenkrades, zu erzeugen, unter Verwendung der Vielzahl von Zustandsgrößen.

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