JP6826091B2 - ラック力を決定する方法及びシステム、作業装置用動作支援方法、動作支援装置及び作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業装置のラック力を決定する方法及びシステム、作業装置のための動作支援方法及び動作支援装置、並びにそのような作業装置に関する。本発明は、特に、車両のための走行支援方法及び走行支援装置とそのような車両に関する。

作業装置、特に、車両の操舵支援システム又は運転者支援システムに特に関連する電気機械式操舵システムでは、多くの関数が、重要な動作パラメータとしてのベースとなる操舵システムのラック力の値に基づき制御（ｓｔｅｕｅｒｎ）又は調整（ｒｅｇｅｌｎ）されている。従って、そのような操舵システムのロバストな動作のためには、ラック力に関する値をロバストに算出することが重要である。

特許文献１から、車両の操舵装置に関するラック力の値を決定する方法が知られており、そこでは、走行プロセスに関するラック力の成分を第一のモデルにより計算し、駐車プロセスに関するラック力の成分を第二のモデルにより計算している。

特許文献２は、単一のオブザーバーモデルを用いて、ラック力を推定する時の外乱変数の補正に関する。

特許文献３は、ラック力を計算するために異なる動作パラメータ及び走行パラメータを採用する操舵制御方法及び装置を記載している。

そのようなラック力に関する値を決定する周知の機器及び／又は方法は、所定の用途に対して、例えば、走行プロセス又は駐車プロセスに対して最適化されている。

ドイツ特許公開第１０２０１００３０９８６号明細書 ドイツ特許公開第１０２００８０４２６６６号明細書 米国特許公開第２０１７／００９６１６１号明細書

上記のことから、本発明の課題は、多数の用途に対して特に信頼できる手法により、ベースとなる操舵システムのラック力に関するロバストな値を算出できる、操舵システムのラック力を決定する方法及びシステム、それに対応する動作支援方法及び動作支援装置、並びに作業装置、特に、車両を提示することである。

本発明の課題は、ラック力の値を決定する方法に関しては、本発明の請求項１の特徴により解決され、動作支援方法に関しては、本発明の請求項９の特徴により解決され、ラック力の値を決定するシステムに関しては、本発明の請求項１０の特徴により解決され、動作支援装置に関しては、本発明の請求項１１の特徴により解決される。有利な改善構成は、各従属請求項の対象である。

本発明の第一の観点では、作業装置又は車両の操舵システムのラック力の値を決定するように構成された方法が実現される。本発明による方法は、
ラック力モデルのセットを準備する工程と、
ベースとなる作業装置又は車両の動作パラメータ、特に、走行パラメータを検出する工程と、
動作パラメータ又は走行パラメータを複数のラック力モデルに供給する工程と、
各ラック力モデルからラック力に関する値を決定する工程と、
このラック力に関する値を評価する工程と、
これらのラック力モデルからのラック力に関する値に基づき、並びに前記の評価の結果に基づき、ラック力に関する値として組み合わせの結果得られる値を決定して提供する工程と、
を有する。

本発明により規定される措置によって、即ち、複数のラック力モデルを使用するとともに、それらのモデルから導き出されたラック力に関する値を評価することによって、全体として、より幅広い用途範囲に渡って、向上された信頼度を有するラック力に関する値が得られる。

本発明では、特に、異なるモデルによりラック力の値を複数回計算することによるラック力のロバストな決定及び／又は観察、並びにモデルを単独で使用した場合の結果の妥当性確認及びそれから得られる個々のモデルのシステム的な欠点の防止も重要である。

本発明による方法では、有利な実施構成により、特に、モデル化レベルとしての車両レベル、ステアリングギヤレベル及び／又はステアリング内部レベルに対して、それぞれラック力の値を計算するためのモデルを準備して使用するマルチレベルコンセプト、特に、スリーレベルコンセプトに基づく場合に特に高い信頼度が得られる。

更に、追加の観察及び／又は測定により、マルチレベルコンセプトの結果を用いて上位のモデルレベルを記述する追加の学習モデルを構成して使用することが可能である。この追加のモデルは、擬似的にマルチレベルコンセプトのモデルのカバーとして機能し、特に、個々のモデルレベルの最適な動作点の間の遷移状況において、本発明によるラック力の計算のロバスト性を一層向上させるために利用することができる。

基本的に、ここで述べた互いに異なる手法によりラック力モデルから個別に算出されたラック力に関する値は、ラック力に関する組み合わされた共通の値を導出するために互いに組み合わせて評価することができる。

本発明による方法の有利な改善構成により、複数の値に基づく評価時に、多数決、特に、３分の２の多数決を導き出し、その際、ラック力に関する複数の値から、その多数決に対応する多数の方を選択して、組み合わせの結果得られるラック力に関する値を決定する時のベースにするのが特に有利である。その場合、例えば、個々に導き出されたラック力に関する値が、それに対応して算出される誤差限界に関して共通する数値範囲内に有るのか、及び／又は導き出されたラック力に関する値の何れがその関連において範囲外に有り、そのため無視されるのか、或いは少なくともより軽く重み付けできるのかを調べることができる。

本発明によるラック力の値を決定する方法の別の有利な改善構成では、ラック力モデル及び／又はそれから導き出されるラック力に関する値が動作パラメータ及び／又は走行パラメータに基づき妥当性を調べられる。そのようにして、所定のモデルが、所定の動作パラメータ又は走行パラメータに関する所与の間隔又は数値範囲において、ラック力に関する値を決定する際に、別の間隔又は数値範囲よりも高い妥当性及び信頼性を有する状況を得ることができる。その限りにおいて、例えば、モデルから導き出されたラック力に関する値を評価する時に、異なるラック力モデルの妥当性及び／又は決定力を動作パラメータ又は走行パラメータに応じて導入することができる。

その限りにおいて、ラック力モデルから導き出されるラック力に関する値の評価及び／又は組み合わせの結果得られるラック力に関する値の決定が妥当性に基づき行なわれるのが特に有利である。

それに対応して、ラック力モデル及び／又はそれから導き出されるラック力に関する値が妥当性及び／又は重みに応じて考慮されるのが特に有利であるとすることができる。

本発明による方法の別の有利な改善構成では、組み合わせの結果得られるラック力に関する値が直接提供されるか、或いはその値を表す信号により提供されると規定される。それに対応する値を表す信号は、例えば、ベースとなる操舵システムにおいて調整変数又は制御変数として使用することができる。

基本的に、全てのモデルを使用することができ、それらのモデルから、ラック力に関する値を導き出すことができる。その限りにおいて、採用するラック力モデルの種類及び数は、基本的に任意であり、例えば、各用途に適合される。

そのようにして、本発明による方法の別の実施構成では、ラック力モデルのセットの中の一つのモデルにおいて、ベースとなる作業装置又は車両の操舵システムで力が平衡している時の力の合計として、ラック力の値を決定することができる。

これは、特に、運転者の手のモーメント、操舵支援ユニットのアシスト力及び／又は摩擦力／慣性力を検出することによって、及び／又は次の関係式（１）に基づき行なうことができる。
Ｚ１＝Ｍ_Ｈ／ｉ_Ｌ＋Ｆ_Ｕ＋Ｆ_Ｒｅｉｂ （１）

この関係式（１）では、Ｍ_Ｈが運転者の手のモーメントの値を表し、ｉ_Ｌがベースとなるステアリングピニオンの伝達率及び／又は有効半径の値を表し、Ｆ_Ｕがアシスト力の値を表し、Ｆ_Ｒｅｉｂが摩擦力／慣性力の値を表す。

この場合、操舵システムにおけるアシスト力を算出するために、測定可能な変数、特に、電気変数を検出して、特に、カルマンフィルター、ニューラルネットワーク及び／又はそれ以外の学習システムにより評価することができる。

本発明による方法の別の代替改善構成では、ラック力モデルのセットの中の一つのモデルにおいて、作業装置全体又は車両全体で力が平衡している時の力の合計として、詳しくは、全作業装置信号又は全車両信号に基づき、特に、作業装置又は車両の１トラックモデル又は２トラックモデルからステアリングホイール角、走行速度、横方向加速度及び／又はサイドフォースを検出することによって、及び／又は次の関係式（２）に基づきラック力の値を決定すると規定される。
Ｚ２＝Ｉ_Ｈ／Ｉ＊ｉ_Ｓ＊Ｆ_Ｙ （２）

この場合、Ｉ_Ｈ／Ｉは、ホイールベースＩと車両の重心に対する後車軸の間隔Ｉ_Ｈに基く重心の後傾姿勢を表し、ｉ_Ｓは、ベースとなるタイロッドのラジアン角と変位の間のアクスルキネマティクスの伝達率を表し、Ｆ_Ｙは、車両の重心において作用するサイドフォースを表す。

本発明による方法の別の代替実施構成では、ラック力モデルのセットの中の一つのモデルにおいて、有利には、カルマンフィルター、ニューラルネットワーク及び／又はそれ以外の学習システムを用いて、場合によっては、温度信号及び／又はエンジンアウトプットシャフトの角速度に関する信号を取り入れて、ベースとなる操舵支援システムの電気モータを動作させる信号及び／又は電流値からラック力の値を決定すると規定される。

これらのモデルから得られるラック力に関する値と、特に、導き出すべき組み合わせの結果得られるラック力に関する値の信頼性を一層改善するためには、各モデルから得られるラック力に関する値がラック力に関する一次的な値として、後続の推定方法に供給され、その値から、測定信号マトリックス及び／又は学習方法を取り入れて、特に、ニューラルネットワーク及び／又はカルマンフィルターに基づき、ラック力に関する補正値を導き出すのが有利である。

本発明の別の観点において、動作支援方法も、特に、一般的な作業装置、特に、車両に関する走行支援方法も実現される。本発明による動作支援方法又は走行支援方法では、ベースとなる作業装置、特に、ベースとなる車両の動作が、ラック力に関する値に基づき制御又は調整される。ここで提案する方法では、ラック力の値は、本発明によるラック力の値を決定する方法により算出される。

更に、本発明は、作業装置、特に、車両の操舵システムのラック力を決定するシステムも実現する。ここで提案するシステムは、本発明によるラック力の値を決定する方法又は本発明による動作支援方法又は走行支援方法を実施するように構成される。

特に、本発明によるシステムは、
ラック力モデルのセットを準備するユニットと、
ベースとなる作業装置、特に、ベースとなる車両の動作パラメータ、特に、走行パラメータを検出するユニットと、
動作パラメータ、特に、走行パラメータを複数のラック力モデルに供給するユニットと、
各ラック力モデルからラック力に関する値を決定するユニットと、
ラック力に関する値を評価するユニットと、
（ａ）ラック力モデルからのラック力に関する値及び（ｂ）評価結果に基づき、ラック力に関する組み合わせの結果得られる値を決定して提供するユニットと、
により構成される。

更に、本発明は、作業装置、特に、車両のための動作支援装置、特に、走行支援装置も実現する。ここで提案する動作支援装置は、本発明による作業装置、特に、車両の操舵システムのラック力の値を決定する方法、特に、それに対応する動作支援方法又は走行支援方法を実施するように構成される。特に、この動作支援装置又は走行支援装置は、本発明によるシステムを有する。

更に、本発明は、本発明による操舵システムのラック力の値を決定する方法又はそれに対応する動作支援方法又は走行支援方法を実施するように構成された、或いはそのような方法において使用される作業装置、特に、車両も実現する。

ここで提案する動作支援装置又は走行支援装置は、特に、本発明によるシステムの一つの実施構成を有する。

最後に、本発明は、同じく本発明による操舵システムのラック力の値を決定する方法及び／又は本発明による動作支援方法又は走行支援方法を実施するように構成された、或いはそのような方法において使用される作業装置、特に、車両も実現する。

そのために、特に、ここで提案する作業装置及びここで提案する車両は、本発明に基づき装備された動作支援装置又は走行支援装置、特に、本発明によるシステムを備えることができる。

本発明の更なる詳細、特徴及び利点は、以下の記述及び図面から明らかになる。

本発明による作業装置又は車両の操舵システムのラック力の値を決定する方法及びシステムの一つの実施構成のフローチャート形式による模式図 本発明による方法及びシステムの一つの実施構成において採用できる一つのラック力モデルの模式図 本発明による方法及びシステムの一つの実施構成において採用できる別のラック力モデルの模式図 本発明による方法及びシステムの一つの実施構成において採用できる更に別のラック力モデルの模式図

以下において、図１〜４を参照して、本発明の実施例と技術的な背景を詳しく説明する。同じ及び同等の部品及び構成要素、並びに同じ及び同等に作用する部品及び構成要素は、同じ符号により表示されている。符号が出現する毎に、その符号により表示される部品及び構成要素の詳しい記述を繰り返していない。

ここで述べる特徴及び更に別の特性は、本発明の核心を逸脱しない限り、任意の形で互いに分離することができるとともに、任意に互いに組み合わせることができる。

図１は、作業装置１０’又は車両１０の操舵システム１５のラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚを決定する本発明による方法Ｓ及び本発明によるシステム１００の一つの実施構成をフローチャート形式により模式的に図示している。

この方法Ｓの第一の工程Ｓ１において、或いはこのシステム１００の第一のユニット１と関連して、複数のラック力モデルＭ_ｉのセットが準備される。これらの個々のラック力モデルＭ_ｉは、例えば、メモリ機器に、手順、関数又はそれらと同等のものとして保存するか、或いはＡＳＩＣの構成要素として、それに対応するパラメータの呼出し及び供給時にラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値として各モデルＭ_ｉの値Ｚ_ｉを提供することができる。

この方法Ｓの第二の工程Ｓ２において、或いはこのシステム１００の第二のユニット２と関連して、例えば、走行パラメータＦ_ｊとの意味における動作パラメータが、例えば、センサーによって、或いはセンサーにより検出されたデータに基づくそれに対応する数値的な評価によって検出される。

この方法Ｓの次の工程Ｓ３において、或いはこのシステム１００の一つのユニット３と関連して、動作パラメータ又は走行パラメータＦ_ｊが、ラック力モデルのセットのモデルＭ_ｉに入力として供給されて、それに続く工程Ｓ４及びそれに対応するユニット４と関連して、ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉが各ラック力モデルＭ_ｉから検出される。

そのため、このようにして、即ち、ラック力モデルＭ_ｉのセットに対応して、それに対応するラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ_ｉのセットが得られる。

次に、この方法Ｓの次の工程Ｓ５において、或いはこのシステム１００の一つのユニット５と関連して、これらのモデルＭ_ｉから算出されたラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉが、例えば、その妥当性及び／又はベースとなる各モデルＭ_ｉの有効範囲に関して、動作パラメータ又は走行パラメータＦ_ｊに基づき評価される。

次に、この方法Ｓの次の工程Ｓ６において、或いはこのシステム１００の別のユニット６と関連して、ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉに基づき、場合によっては、その値及びそれがベースとするモデルＭ_ｉの妥当性を考慮して、並びに実現可能な重み付けを考慮して、組み合わせの結果得られるラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚが、擬似的に関数又は関係式ｆの値として算出され、その関数又は関係式は、モデルＭ_ｉからの値Ｚ_ｉを入力パラメータとして含み、組み合わせの結果得られるラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚを供給する。

最後に、この方法Ｓの工程Ｓ７において、或いはこのシステム１００の別のユニット７と関連して、この算出され、組み合わせの結果得られたラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚは、直接的に、或いは間接的に、即ち、例えば、それに対応する値を表す信号として、例えば、調整方法又は制御方法で使用するために提供される。

図２〜４は、本発明による方法Ｓ及びシステム１００の一つの実施構成で使用可能な異なるラック力モデルＭ１，Ｍ２，Ｍ３の模式図を図示している。

図２は、ラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ１を算出するための考え得る第一のモデルＭ１を模式的に図示しており、そのモデルでは、ラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ１が、例えば、運転者の手のモーメントＭ_Ｈ、操舵支援ユニット１５のアシスト力Ｆ_Ｕ及び／又は摩擦力／慣性力Ｆ_Ｒｅｉｂを検出することによって、及び／又は以下の関係式（１）に基づき、ベースとなる作動装置１０’又は車両１０の操舵システムにおいて力が平衡している時の力の合計として決定される。
Ｚ１＝Ｍ_Ｈ／ｉ_Ｌ＋Ｆ_Ｕ＋Ｆ_Ｒｅｉｂ （１）
ここで、Ｍ_Ｈが運転者の手のモーメントの値を表し、ｉ_Ｌがベースとなるステアリングピニオンの伝達率及び／又は有効半径の値を表し、Ｆ_Ｕがアシスト力の値を表し、Ｆ_Ｒｅｉｂが摩擦力／慣性力の値を表す。

図３は、ラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ２を算出するための考え得る第二のモデルＭ２を模式的に図示しており、そのモデルでは、ラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ２が、全作業装置信号又は全車両信号に基づき、力が平衡している時の力の合計として決定される。それは、例えば、作業装置１０’又は車両１０の１トラックモデル又は２トラックモデルからステアリングホイール角、走行速度、横方向加速度及び／又はサイドフォースを検出することによって、及び／又は次の関係式（２）に基づき行なわれる。
Ｚ２＝Ｉ_Ｈ／Ｉ＊ｉ_Ｓ＊Ｆ_Ｙ （２）

この場合、Ｉ_Ｈ／Ｉは、ホイールベースＩと車両の重心に対する後車軸の間隔Ｉ_Ｈに基づく重心の後傾姿勢を表し、ｉ_Ｓは、ベースとなるタイロッドのラジアン角と変位の間のアクスルキネマティクスの伝達率を表し、Ｆ_Ｙは、車両の重心において作用するサイドフォースを表す。

最後に、図４は、ラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ３を算出するための考え得る第三のモデルＭ３を模式的に図示しており、そのモデルでは、ラック力Ｆ_ＺＳＴの値Ｚ３が、有利には、カルマンフィルター及び／又はニューラルネットワーク１１を用いて、ベースとなる操舵システム１５の電気モータを動作させるための信号及び／又は電流値から決定される。それは、場合によっては、温度信号及び／又はエンジンアウトプットシャフトの角速度に関する信号、或いは別のパラメータ又は変数を取り入れて実施することができる。

以下の記述により、本発明のこれらの特徴及び特性と別の特徴及び特性を更に説明する。

車両の横方向動力学的な動作に関して、走行状態と走行環境が決定的な影響要因である。人の運転者も、自動走行又は半自動走行システムも、車両の安全な横方向誘導のために、これらの影響要因に関する情報のフィードバックに頼っている。

横方向加速度又はヨーレイトなどの横方向動力学変数が各車両の慣性時における実際の走行状態を反映する一方、タイヤ横力は、横方向動力学的アクティブチェインのイニシエータを表す。

これらの走行状態変数は、タイヤ横力と比べて、小さい負担で測定できるが、常に時間的な遅延を伴う。このタイヤ横力は、アクスルキネマティクスに関して、ラック力としてステアリングに作用し、負担のかかる高価な測定技術によってしか決定できない。

更に、電気機械式操舵システムに関して、操舵システムで利用可能なセンサー機器に基づき、発生するラック力を観察するためのアルゴリズムを考案する手法が得られる。そのアルゴリズムの設計は、別の用途の要件に大きく依存する。

従来技術では、具体的な用途に関係なく使用可能な、ラック力の値をロバストに算出する措置は入手できない。

周知の計算方法は、振幅が著しく一定である方向か、或いは位相が著しく一定である方向に最適化されている。

更に、これらの周知のアプローチは、算出が難しいだけでなく、多くの場合、製造時のばらつきの枠組みにおいても、例えば、摩擦などの磨耗によっても変化する多くのパラメータを含む。

効率は、実際の負荷と操舵システムの運動方向に依存するので、算出するだけでも非常に負担がかかる。

その結果、ラック力の値を決定する方法及びシステムの開発は比較的負担がかかり、更に、開発した関数は、非常に限られた範囲内でしか採用できない。

ステアバイワイヤ式操舵システムでは、例えば、ＥＰＳなどの従来の電気機械式操舵システムと比べて、追加要件が存在する。その場合、ステアリングコラムの省略時には、回転トルクセンサーも廃止される。そのセンサーは、これまで運転者が加える手のモーメントを決定する役割を果たしている。

更に、ステアバイワイヤ式システムは、要求される故障に対する安全性のために冗長的に構成された制御機器とエンジンにより駆動されなければならない。

その結果、そのシステムには、追加の摩擦、慣性及び弾性が存在し、それにより、計算構成が従来のＥＰＳ操舵よりも複雑になっている。

追加の測定信号も考慮しなければならない。

本発明では、ラック力観察の最適化は、ラック力の冗長な計算に基づき達成される。

このアプローチの利点は、全体として一緒に作用させて一つの方法の欠点をそれぞれ均す手法により、異なるラック力モデルＭ_ｉとの意味において異なる計算方法を組み合わせることである。

第一のモデルＭ１又は第一の方法は、例えば、ラック力を観察することであり、その観察では、図２に図示されている通り、操舵システム１５において、運転者、即ち、運転者の手のモーメントＭ_Ｈ、アシスト力Ｆ_Ｕ及び摩擦力／慣性力Ｆ_Ｒｅｉｂの影響による力が均衡している時の力の合計が、測定技術的に直接的に検出されないラック力Ｆ_ＺＳＴを推定することを可能にしている。

この場合、アシスト力_ＦＵを精確に算出するために、例えば、カルマンフィルターを使用することができる。このアプローチは、操舵システム１５において測定可能な変数を考慮している。本発明では、操舵部の摩擦力又はスティックスリップ効果が変化した場合の起こり得る欠点が、別のラック力モデルとの組み合わせにより補正されている。

第二のモデルＭ２又は第二の方法は、全車両信号に基づきラック力の値を計算することである。

図３に図示されている通り、例えば、ステアリングホイール角、車両速度に関する値に基づき、モデルによる車両構成、例えば、１トラックモデルを用いて、或いは２トラックモデルの形態により、横方向加速度と、それによりサイドフォースを推定することができる。

ラック力の値Ｆ_ＺＳＴは、サイドフォースとアクスルキネマティクスのアシスト比率から算出される。横方向加速度は、直列形態のセンサー機器により検出されるので、使用する車両モデルのパラメータは、リアルタイム及び／又はオンラインで更新又は最適化することができる。

第三のモデルＭ３又はそれに対応する第三の方法に関して、電気モータ動作の枠組みにおいて検出される信号が使用される。その信号には、電気モータにより提供されるアシストモーメントに関する情報を与える測定された電気信号が属する。

更に、例えば、温度信号及び／又はエンジンアウトプットシャフトの角速度に関する値が、発生するエンジントルクの推定を行なうのに役に立つ。結果として生じるエンジントルクと、そのため、操舵部の力の均衡により生じるラック力を算出するために、図４に図示されている通り、カルマンフィルター、ニューラルネットワーク及び／又は学習方法などの計算方法を使用することができる。

ここで提案したモデルＭ１〜Ｍ３のセット又はそれらに追加されるモデルに基づくラック力の値の計算は、最適な場合、三つの同じラック力信号を提供する。しかし、別の場合には、異なる計算方法の間に偏差が発生する可能性が有る。従って、ラック力計算を最適化するとの目的は、算出されたラック力信号の評価と重み付けを必要とする。第一の工程で、多数決により有効な信号の選択を行なうことができる。

個々のモデルＭ１〜Ｍ３から生成されるラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ１〜Ｚ３を評価する際に、以下の措置が考えられる。

一つの計算方法、即ち、モデルＭ１〜Ｍ３の中の一つの結果が、それ以外の二つの方法又はモデルの結果と大きく異なる場合、その偏差が誤りとして評価されて、ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する残りの値又はそれに対応する信号が信任される。更に、この選択方法は、ラック力計算の品質に対する各要件に応じて適合させることができる。この場合、走行状態の評価は、例えば、一つの方法を表すことができる。基準として測定された横方向加速度が比較的ロバストなラック力計算を可能にする準定常的な操縦形態に関して、第二の方法が高い重みを付与される。

そのようにして、ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚｉが三つの順番に積み上がるレベル、即ち、
１．操舵部のアシストモータ及び／又は制御機器の電気変数のレベル、
２．操舵部の機械変数のレベル、並びに
３．車両変数のレベル、
において観察される。

操舵システム１５は、３分の２の多数決により、外部入力無しに、何れの方法が各走行状況において最も精確な結果を提供するのかを決定することができる。

信号のジャンプが生じないようにするために、計算方法の間の遷移状況が特に観察される。複数の時間ステップによる段階又はフィルターアルゴリズムを使用することによって、連続した遷移が保証される。

本発明による観点及び有利な実施構成が、添付図面と組み合わせて説明した実施例に基づき詳しく説明されている場合でも、当業者には、添付した請求項により保護範囲が規定された本発明の範囲を逸脱すること無く、ここで示された実施例の特徴を修正するとともに、組み合せることが可能である。

１ ラック力モデルＭ_ｉのセットの準備Ｓ１を行なうユニット
２ 動作パラメータ／走行パラメータＦ_ｊの検出Ｓ２を行なうユニット
３ 動作パラメータ／走行パラメータＦ_ｊの供給Ｓ３を行なうユニット
４ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉの決定Ｓ４を行なうユニット
５ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉの評価Ｓ５を行なうユニット
６ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する組み合わせの結果得られる値Ｚの決定Ｓ６を行なうユニット
７ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する組み合わせの結果得られる値Ｚの提供Ｓ７を行なうユニット
１０ 車両
１０’ 作業装置
１１ ニューラルネットワーク
１２ 電気モータ、アシストモータ
１５ 操舵システム
１００ システム
Ｆ_ｊ 走行パラメータ、ｊ＝１，２，３，．．．
Ｆ_Ｒｅｉｂ 摩擦力（の値）
Ｆ_Ｕ アシスト力（の値）
Ｆ_Ｙ 車両の重心において作用するサイドフォース
Ｆ_ＺＳＴ ラック力（の値）
Ｉ ホイールベース
Ｉ_Ｈ 車両の重心に対する後車軸の距離
Ｉ_Ｈ／Ｉ 重心の傾斜姿勢
ｉ_Ｌ ベースとなるステアリングピニオンの伝達率及び／又は有効半径
ｉ_Ｓ ベースとなるタイロッドのラジアン角と変位の間のアクスルキネマティクスの伝達率
Ｍ_Ｈ 運転者の手のモーメント（の値）
Ｍ_ｉ ラック力モデル、ｉ＝１，２，３，．．．
Ｓ 方法
Ｓ１ ラック力モデルＭ_ｉのセットの準備
Ｓ２ 動作パラメータ／走行パラメータＦ_ｊの検出
Ｓ３ 動作パラメータ／走行パラメータＦ_ｊの供給
Ｓ４ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉの決定
Ｓ５ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する値Ｚ_ｉの評価
Ｓ６ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する組み合わせの結果得られる値Ｚの決定
Ｓ７ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する組み合わせの結果得られる値Ｚの提供
Ｚ ラック力Ｆ_ＺＳＴに関する（組み合わされた／結果として得られた）値
Ｚ_ｉ ラック力モデルＭｉからのラック力Ｆ_ＺＳＴの値、ｉ＝１，２，３，．．．

Claims (11)

1. 作業装置（１０’）又は車両（１０）の操舵システム（１５）のラック力（Ｆ_ＺＳＴ）の値（Ｚ）を決定する方法（Ｓ）であって、
   ラック力モデル（Ｍ_ｉ）のセットを準備する工程（Ｓ１）と、
   作業装置（１０’）又は車両（１０）の動作パラメータ、又は走行パラメータ（Ｆ_ｊ）を検出する工程（Ｓ２）と、
   複数のラック力モデル（Ｍ_ｉ）に動作パラメータ又は走行パラメータ（Ｆ_ｊ）を供給する工程（Ｓ３）と、
   各ラック力モデル（Ｍ_ｉ）から、それぞれのラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）を決定する工程（Ｓ４）と、
   これらのラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）を、各ラック力モデル（Ｍ_ｉ）の有効範囲に関して評価する工程（Ｓ５）、
   （ａ）ラック力モデル（Ｍ_ｉ）からのラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）に基づき、並びに
   （ｂ）評価（Ｓ５）の結果に基づき、
   ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する最終的な値（Ｚ）として、ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）を組み合わせて算出された結果得られる値を決定する工程（Ｓ６）及び提供する工程（Ｓ７）と、
   を有する方法。
2. 前記のラック力モデル（Ｍ_ｉ）及び／又はそれから導き出されるラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）が、動作パラメータ及び／又は走行パラメータ（Ｆ_ｊ）に基づき、その妥当性を調べられる工程を含む、
   請求項１に記載の方法（Ｓ）。
3. 前記の評価（Ｓ５）及び／又は決定（Ｓ６）が前記の妥当性に基づき実施される、
   請求項２に記載の方法（Ｓ）。
4. 前記の妥当性及び／又は重み付けに応じて、前記のラック力モデル（Ｍ_ｉ）及び／又はそれから導き出されるラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）が選択される、
   請求項２又は３に記載の方法（Ｓ）。
5. 前記のラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する組み合わせの結果得られる最終的な値（Ｚ）が、直接的に提供されるか、或いはその値を表す信号により提供される、
   請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法（Ｓ）。
6. ラック力モデル（Ｍ_ｉ）のセットの中の一つのモデル（Ｍ１）において、ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ１）が、ベースとなる作業装置（１０’）又は車両（１０）の操舵システム（１５）において力が均衡している時の力の合計として決定され、運転者の手のモーメント（Ｍ_Ｈ）、操舵支援ユニットのアシスト力（Ｆ_Ｕ）及び／又は摩擦力／慣性力（Ｆ_Ｒｅｉｂ）を検出することによって、及び／又は次の関係式（１）に基づき決定され、
   Ｚ１＝Ｍ_Ｈ／ｉ_Ｌ＋Ｆ_Ｕ＋Ｆ_Ｒｅｉｂ （１）
   ここで、Ｍ_Ｈが運転者の手のモーメントの値を表し、ｉ_Ｌがベースとなるステアリングピニオンの伝達率及び／又は有効半径の値を表し、Ｆ_Ｕがアシスト力の値を表し、Ｆ_Ｒｅｉｂが摩擦力／慣性力の値を表し、
   操舵システム（１５）におけるアシスト力を算出するために、測定可能な変数、又は電気変数が検出されて、カルマンフィルター又はニューラルネットワークにより評価される、
   請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法（Ｓ）。
7. ラック力モデル（Ｍ_ｉ）のセットの中の一つのモデル（Ｍ２）において、ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ２）が、全作業装置信号又は全車両信号に基づき、力が均衡している時の力の合計として決定され、作業装置（１０’）又は車両（１０）の１トラックモデル又は２トラックモデルからステアリングホイール角、走行速度、横方向加速度及び／又はサイドフォースを検出することによって、及び／又は次の関係式（２）に基づき決定され、
   Ｚ２＝Ｉ_Ｈ／Ｉ＊ｉ_Ｓ＊Ｆ_Ｙ （２）
   ここで、Ｉ_Ｈ／Ｉが、ホイールベースＩと車両の重心に対する後車軸の間隔Ｉ_Ｈに基づく重心の後傾姿勢を表し、ｉ_Ｓが、ベースとなるタイロッドのラジアン角と変位の間のアクスルキネマティクスの伝達率を表し、Ｆ_Ｙが、車両の重心において作用するサイドフォースを表す、
   請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法（Ｓ）。
8. ラック力モデル（Ｍ_ｉ）のセットの中の一つのモデル（Ｍ３）において、ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ３）が、ベースとなる操舵支援システムの電気モータ（１２）を動作させる信号及び／又は電流値から、カルマンフィルター及び／又はニューラルネットワーク（１１）を用いて、温度信号及び／又はエンジンアウトプットシャフトの角速度に関する信号を取り入れて決定される、
   請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法（Ｓ）。
9. 作業装置（１０’）又は車両（１０）のための動作支援方法又は走行支援方法であって、
   ベースとなる作業装置（１０’）又はベースとなる車両（１０）の動作が、ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ）に基づき制御又は調整され、
   このラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ）が、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法により決定される、
   方法。
10. 作業装置（１０’）又は車両（１０）の操舵システム（１５）のラック力（Ｆ_ＺＳＴ）を決定するシステム（１００）であって、
    請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法を実施するか、或いはその方法で使用されるように構成され、
    ラック力モデル（Ｍ_ｉ）のセットの準備（Ｓ１）を行なうユニット（１）と、
    作業装置（１０’）又は車両（１０）の動作パラメータ、又は走行パラメータ（Ｆ_ｊ）の検出（Ｓ２）を行なうユニット（２）と、
    複数のラック力モデル（Ｍ_ｉ）への動作パラメータ、又は走行パラメータ（Ｆ_ｊ）の供給（Ｓ３）を行なうユニット（３）と、
    各ラック力モデル（Ｍ_ｉ）から、それぞれのラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）の決定（Ｓ４）を行なうユニット（４）と、
    ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）を、各ラック力モデル（Ｍ_ｉ）の有効範囲に関して評価（Ｓ５）を行なうユニット（５）と、
    （ａ）ラック力モデル（Ｍ_ｉ）からのラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）に基づき、並びに
    （ｂ）評価（Ｓ５）の結果に基づき、
    ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する最終的な値（Ｚ）として、ラック力（Ｆ_ＺＳＴ）に関する値（Ｚ_ｉ）を組み合わせて算出された結果得られる値の決定（Ｓ６）及び提供（Ｓ７）を行なうユニット（６，７）と、
    により構成されるシステム。
11. 作業装置（１０’）又は車両（１０）のための動作支援装置又は走行支援装置であって、
    請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法（Ｓ）を実施するように構成されるとともに、請求項１０に記載のシステムを備えた装置。

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