DE10031215C2 - Steuergerät für elektrische Servolenkung - Google Patents
Steuergerät für elektrische ServolenkungInfo
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für eine
elektrische Servolenkung, die in Reaktion auf das von einem
Fahrer aufgebrachte Lenkdrehmoment ein von einem Motor
abgegebenes Hilfsdrehmoment erzeugt, um die Lenkkraft zu
verringern, und betrifft insbesondere ein Steuergerät für
eine elektrische Servolenkung, welches eine derartige
Steuerung durchführt, daß der an einen Motor angelegte Strom
verringert wird, wenn durch den Motor ein zu hoher Strom
fließt.
Häufig wird in Fahrzeugen ein Servolenkungssteuergerät
eingesetzt, welches ein Hilfsdrehmoment in Reaktion auf die
von einem Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte Lenkkraft
erzeugt, um die Lenkkraft zu verringern. Bei einem
herkömmlichen Gerät ist ein Drehmomentsensor, der die von dem
Fahrer aufgebrachte Lenkkraft detektiert, eingangsseitig am
Lenksystem vorgesehen, und befindet sich der das
Hilfsdrehmoment erzeugende Motor auf der Ausgangsseite. Der
Motor wird durch einen Treiberstrom, der von einer
nachstehend als ECU bezeichneten Steuereinheit abgegeben
wird, in Reaktion auf einen Zustand des Fahrzeugs gesteuert,
beispielsweise die von dem Drehmomentsensor detektierte
Lenkkraft und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Motor einer
elektrischen Servolenkung ist üblicherweise ein
Gleichstrommotor. Gleichstrommotoren weisen die Eigenschaft
auf, daß das erzeugte Drehmoment im wesentlichen proportional
zum Treiberstrom ist. Der Betrieb des
Servolenkungssteuergeräts wird daher so durchgeführt, daß
eine Rückkopplungsregelgung des Treiberstroms für den Motor
durch die ECU in Bezug auf einen Sollstromwert durchgeführt
wird, um den tatsächlichen Treiberstrom für den Motor zu
steuern bzw. zu regeln, und ein entsprechendes
Hilfsdrehmoment zu erzeugen.
Wenn der Fahrer das Lenkrad weiterdreht, erreicht jedoch
schließlich das Lenkrad einen Lenkwinkel, über den es nicht
weiter hinaus gedreht werden kann, infolge der Konstruktion.
Bei diesem maximalen Lenkwinkel ist ein maximales
Lenkdrehmoment vorhanden, und daher nimmt das
Lenkhilfsdrehmoment ebenfalls einen Maximalwert an. Das
maximale Hilfsdrehmoment wird dann erhalten, wenn der Strom
durch den Motor einen Maximalwert erreicht. Dauert dieser
Zustand an, so wird Wärme von Bürsten des Motors, der
Motorwicklung, einem elektronischen Bauteil zum Liefern des
Stroms und dergleichen erzeugt, was Einrichtungen und Kosten
zur Wärmeableitung erforderlich macht, und wodurch Störungen
auftreten können. Daher ist es erforderlich, diesen Strom zu
verringern.
Um den zugeführten Strom zu verringern, wird der Lenkwinkel
von einem Lenkwinkelsensor detektiert, um den maximalen
Lenkwinkel festzulegen, oder wird ein Mikroschalter in der
Nähe des maximalen Lenkwinkels angeordnet, wie dies in der
japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften
Gebrauchsmusters Nr. JP 60-193868 U beschrieben wird. Bei dem
herkömmlichen Gerät ist jedoch eine Detektorvorrichtung zum
Detektieren des maximalen Lenkwinkels erforderlich, was im
Hinblick auf die Kosten und den konstruktiven Aufwand
nachteilig ist. Eine weitere herkömmliche Vorgehensweise, die
in der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents
JP-A-11-43059 beschrieben wird, wird nachstehend unter
Bezugnahme auf Fig. 6 geschildert. Das Bezugszeichen 1
bezeichnet einen Drehmomentsensor zum Detektieren des auf ein
Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments; das Bezugszeichen 2
bezeichnet einen Geschwindigkeitssensor, der die
Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert; das Bezugszeichen 4
bezeichnet einen Motor, der ein Hilfsdrehmoment erzeugt, wenn
Räder durch Drehung des Lenkrades gesteuert werden; und das
Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Batterie, welche Energie an
den Motor liefert. Das Bezugszeichen 3a bezeichnet eine ECU,
welche eine Steuervorrichtung darstellt, die das
Lenkdrehmoment 1 und die Fahrzeuggeschwindigkeit 2 empfängt,
und den Strom durch den Motor 4 steuert bzw. regelt. Die ECU
3a wird durch einen Sollstromoperationsabschnitt 6, einen
Überlastungsschutzabschnitt 51, einen
Abweichungsoperationsabschnitt 7, einen
Signalerzeugungsabschnitt 8a, eine Treiberschaltung 9a, einen
Stromdetektorabschnitt 10, einen Spannungsdetektorabschnitt
11 und einen Lenkratenoperationsabschnitt 52 gebildet. Der
Sollstromoperationsabschnitt 6 berechnet einen Sollstrom IT,
der dem Motor zugeführt werden soll, auf der
Grundlage des Lenkdrehmoments und der
Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine Abweichung zwischen dem
Sollstrom IT und dem tatsächlichen Strom IM, die von dem
Stromdetektorabschnitt 10 detektiert wird, wird durch den
Abweichungsoperationsabschnitt 7 erhalten. Daraufhin gibt der
Signalerzeugungsabschnitt 8a ein Treibersignal an die
Treiberschaltung 9a ab, so dass die Abweichung gleich 0 wird.
Daher kann die Hilfskraft entsprechend dem durch den Motor
fließenden Strom variiert werden.
Andererseits wird eine Umdrehungsgeschwindigkeit VM des
Motors aus einer Motorspannung EM bestimmt, die von dem
Spannungsdetektorabschnitt 11 detektiert wird, und aus dem
tatsächlichen Strom IM entsprechend folgender Gleichung:
VM = (EM - IM.RM)/Kp,
wobei das Bezugszeichen RM einen Ankerwiderstandswert
bezeichnet, und das Bezugszeichen Kp einen Koeffizienten für
die induzierte Spannung.
Da man grundsätzlich bei dem Motor annehmen kann, dass dessen
Umdrehungsgeschwindigkeit VM proportional zur Lenkrate ist,
wird die Motorumdrehungsgeschwindigkeit VM dem
Überlastungsschutzabschnitt 51 zugeführt.
Ein Überlastungsdetektorabschnitt 53 bestimmt einen Zustand
der Überlastung, wenn die Beziehungen so sind, dass der
tatsächliche Strom IM größer als A ist, und die
Lenkgeschwindigkeit VM kleiner als B ist, wobei die
Bezugszeichen A und B vorbestimmte Werte sind. Ein
Überlastungsverhinderungsverzögerungsabschnitt 54 ändert
einen Multiplikationskoeffizienten in einem Multiplizierer 55
so, dass er einen Wert annimmt, der kleiner ist als der
normalerweise verwendete Wert von 1, wenn der
Überlastungszustand über einen vorbestimmten Zeitraum
andauert. Daher wird der Motorstrom dann verringert, wenn das
Lenkrad auf dem maximalen Lenkwinkel bleibt.
Allerdings tritt bei dem herkömmlichen Gerät die
Schwierigkeit auf, daß ein Fehler entsteht, daß die
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors aus der Spannung und den
Strom ohne Einsatz eines speziellen Sensors bestimmt wird.
Das Problem besteht darin, daß die Ermittlung nicht exakt
durchgeführt werden kann, da eine Offsetkomponente auftritt.
Insbesondere nimmt, wenn der Strom ansteigt, die Temperatur
zu, und ist der ermittelte Wert nicht exakt, da eine starke
Temperaturabhängigkeit der Spannung der Motorbürsten und des
Widerstandswertes RM des Motors vorhanden sind.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der
voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, die bei der
herkömmlichen Vorgehensweise vorhanden sind, und in der
Bereitstellung eines Steuergeräts für eine elektrische
Servolenkung, welches Fehler bei der Bestimmung einer
Motorgeschwindigkeit unter Verwendung der Spannung und des
Stroms soweit wie möglich ausschalten kann, exakt die
Umdrehungsgeschwindigkeit bestimmen kann, und den an den
Motor angelegten Strom verringern kann.
Gemäß einer ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird ein Steuergerät für eine elektrische Servolenkung zur
Verfügung gestellt, welches aufweist: einen Drehmomentsensor,
der das Lenkdrehmoment des Lenkrades detektiert; einen Motor,
der die auf das Lenkrad aufgebrachte Lenkkraft unterstützt;
und eine Steuereinheit, die den Motor in Reaktion auf
Information in Bezug auf das Lenkdrehmoment steuert bzw.
regelt,
wobei die Steuereinheit einen Sollstromoperationsabschnitt
aufweist, der einen an den Motor angelegten Stromwert in
Reaktion auf die Lenkdrehmomentinformation bestimmt, einen
Stromdetektorabschnitt, der den durch den Motor fließenden
Strom detektiert, einen Abweichungsoperationsabschnitt, der
eine Differenz zwischen einem rückgekoppelten detektierten Stromwert
und dem Sollstromwert zur Verfügung stellt,
einen Signalerzeugungsabschnitt, der eine Regelgröße zur
Verfügung stellt, damit der an den Motor angelegte Strom in
Reaktion auf die Abweichung fließt, und der ein Steuersignal
abgibt, einen Motortreiberabschnitt, der den Motor in
Reaktion auf das Steuersignal betreibt, einen
Spannungsdetektorabschnitt, der eine Klemmenspannung des
Motors detektiert, einen Lenkratenbestimmungsabschnitt, der
eine erste Lenkrate aus dem Motorstrom und der
Motorklemmenspannung zur Verfügung stellt, und eine zweite
Lenkrate durch Verarbeitung der ersten Lenkrate in einer
Offsetentfernungsvorrichtung bestimmt, die eine vorbestimmte
Abschneidefrequenz aufweist, und einen
Maximalstromkorrekturabschnitt, der einen maximalen Strom zur
Begrenzung des Motorstroms festlegt, und den Sollstrom unter
Verwendung des maximalen Stroms korrigiert, wenn der
Motorstrom einen vorbestimmten Wert oder größer aufweist,
und wenn die zweite Lenkrate kleiner oder gleich einem
vorbestimmten Wert ist.
Gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird Jas Steuergerät für die elektrische Servolenkung zur
Verfügung gestellt, bei welchem die
Offsetentfernungsvorrichtung ein Hochpaßfilter ist, und
dessen Abschneidefrequenz 0,2 Hz oder weniger beträgt.
Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird das Steuergerät für die elektrische Servolenkung zur
Verfügung gestellt, bei welchem der
Maximalstromkorrekturabschnitt so betrieben wird, daß der
Motorstrom dadurch verringert wird, daß eine erste
Betriebsart, bei welcher die Sollspannung zum Zeitpunkt einer
hohen Verstärkung verringert wird, und eine zweite
Betriebsart kombiniert werden, welche im wesentlichen den
momentanen Strom hält.
Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird das Steuergerät für die elektrische Servolenkung zur
Verfügung gestellt, bei welchem der
Maximalstromkorrekturabschnitt die Begrenzung des maximalen
Stromwertes stoppt, wenn ein Lenkdrehmoment mit einem
vorbestimmten Wert oder weniger detektiert wird, oder der
Sollstrom einen vorbestimmten Wert oder weniger annimmt, und
zwar in der ersten oder der zweiten Betriebsart.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 den Aufbau des Systems eines Steuergeräts für eine
elektrische Servolenkung gemäß Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 die Beziehung zwischen dem Drehmoment und dem Strom
des Steuergeräts für die elektrische Servolenkung
gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 einen Fehler einer ermittelten Lenkgeschwindigkeit
in einem Fall, bei welchem eine
Offsetentfernungsvorrichtung nicht bei der
Anordnung vorhanden ist, die bei der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurde;
Fig. 4a eine ermittelte Lenkrate bei der Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4b die ermittelte Lenkrate gemäß Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4c die ermittelte Lenkrate gemäß Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 4d die ermittelte Lenkrate gemäß Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 einen begrenzten Maximalstrom gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 den Aufbau eines Systems eines herkömmlichen
Steuergeräts für eine elektrische Servolenkung.
Nunmehr erfolgt eine detaillierte Erläuterung bevorzugter
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme
auf die Fig. 1 bis 5, in welchen dieselben Bezugszeichen
für gleiche oder entsprechende Abschnitte verwendet werden,
und insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung
erfolgt.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Figuren der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung geschildert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Systems mit
einer ECU für ein Steuergerät einer elektrischen Servolenkung
sowie eines hieran angeschlossenen Eingabe- und
Ausgabegerätes. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1
einen Lenkdrehmomentsensor, der ein von einem Fahrer
aufgebrachtes Lenkdrehmoment detektiert; das Bezugszeichen 2
bezeichnet einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, das
Bezugszeichen 3 bezeichnet die ECU; und das Bezugszeichen 4
bezeichnet einen Motor, der durch eine Energiequelle in Form
einer Batterie 5 betrieben wird, zur Erzeugung einer
Hilfslenkkraft. Die ECU 3 wird durch einen
Sollstromoperationsabschnitt 6 gebildet, der einen
Motorstromsollwert zur Verfügung stellt, der für das
Lenkdrehmoment 1 und die Fahrzeuggeschwindigkeit 2 geeignet
ist, einen Stromdetektorabschnitt 10, der einen Motorstrom IM
detektiert, einen Abweichungsoperationsabschnitt 7, der eine
Abweichung zwischen dem Sollstrom und einem detektierten
Strom zur Verfügung stellt, also dem tatsächlichen Strom,
einen Signalerzeugungsabschnitt 8, der ein
Motorstromsteuersignal so zur Verfügung stellt, daß die
Abweichung gleich 0 wird, einen Motortreiberabschnitt 9, der
das Motorstromsteuersignal empfängt, und einen Motorstrom
liefert, einen Spannungsdetektorabschnitt 11, der eine
Spannung EM zwischen Motorklemmen detektiert, einen
Lenkratenoperationsabschnitt 12, der eine Lenkrate aus dem
tatsächlichen Strom IM und der Spannung EM zwischen den
Motorklemmen bestimmt, und einen
Maximalstromkorrekturabschnitt 13, der den Sollstrom in
Reaktion auf die Lenkrate begrenzt.
Nunmehr wird der Betriebsablauf verschiedener Abschnitte
beschrieben. Der Sollstromoperationsabschnitt 6 nutzt die
Eigenschaften des Motorstroms, die vorher durch das
Lenkdrehmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt
wurden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Das Bezugszeichen
15a bezeichnet ein Basisstromkennfeld, welches die Beziehung
zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Motorstrom bei einer
Fahrzeuggeschwindigkeit von 0 km/h angibt. Die Bezugszeichen
15b und 15c sind Basistromkennfelder, entsprechend 15a,
jedoch bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 20 bzw. 50 km/h.
Der Signalerzeugungsabschnitt 8 stellt eine Regelgröße für
eine PID-Regelung zur Verfügung, in Reaktion auf die Größe
der Abweichung zwischen dem Sollstrom IT und dem
tatsächlichen Strom IM. Das so erhaltene Ergebnis wird als
ein PWM-Regelsignal erzeugt, und dem Treiberabschnitt 9
zugeführt. Der Treiberabschnitt 9 weist vier FET-Elemente
auf, die in einer H-Brückenschaltung zusammengeschaltet sind.
Durch Steuern des Ein- oder Ausschaltens dieser FETs wird der
Motorstrom gesteuert bzw. geregelt. Zum Beispiel mißt der
Stromdetektorabschnitt 10 den Strom, der durch den Motor
fließt, auf der Grundlage der Potentialdifferenz zwischen
beiden Klemmen eines Widerstands. Darüber hinaus mißt der
Spannungsdetektorabschnitt 11 eine Spannungsdifferenz
zwischen Klemmen des Motors.
Nunmehr wird der Lenkratenoperationsabschnitt 12 beschrieben.
Wird die Motorspannung mit EM bezeichnet, der tatsächliche
Strom mit IM, ein Ankerwiderstand mit RM, und ein
Spannungsabfall der Bürsten des Motors mit EB, so wird die in
dem Motor induzierte Spannung durch folgende Gleichung
gegeben:
EE = EM - IM.RM - Eb Gleichung 2
Die Umdrehungsgeschwindigkeit VM des Motors wird aus der
Induktionsspannung EE gemäß folgender Gleichung erhalten:
VM = EE/Kp Gleichung 3
wobei das Bezugszeichen Kp einen
Induktionsspannungskoeffizienten bezeichnet.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors und die Lenkrate
stehen in einer vorbestimmten Beziehung, die beispielsweise
durch die mechanische Anordnung vorgegeben wird, bei welcher
ein Untersetzungsgetriebe, eine Zahnstangenlenkung, und
Radwellen vorgesehen sind. Anders ausgedrückt sind die
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors und die Lenkrate
einander proportional. Durch Änderung des
Induktionsspannungskoeffizienten Kp kann daher die
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors als Lenkrate VM
angesehen werden.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit ω des Motors erhält man aus den
Gleichungen 2 und 3, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Es
wurde ermittelt, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit ω des
Motors in Bezug auf den Motorstrom dadurch erhalten wird, daß
zwangsweise das Lenkrad und die Reifen festgesetzt werden.
Wenn der Motorstrom zunimmt, vergrößert sich ein Fehler.
Insbesondere um 45 A herum tritt ein Fehler von etwa 80 Grad
pro Sekunde auf. Um diesen Fehler soweit wie möglich
auszuschalten wird ein Hochpaßfilter eingefügt, nachstehend
als HPF bezeichnet. Die Abschneidefrequenz des HPF beträgt
weniger als 1 Hz, unter Berücksichtigung einer
Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von einem Fahrer erzielt
werden kann, und einer Gierresonanzfrequenz. Durch Einfügen
des HPF ist es möglich, den Fehler der
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors zu verringern. Dieses
Ergebnis ist in den Fig. 4a bis 4d dargestellt.
Fig. 4a ist ein Diagramm, in welchem dargestellt ist, wie
der Strom an den Motor angelegt wird, wobei die Zeit auf der
Abszisse und der Motorstrom auf der Ordinate aufgetragen ist.
Hierbei sind Änderungen einer ermittelten Lenkrate in den
Fig. 4b bis 4d dargestellt, in welchen die Ordinate
jeweils die ermittelte Lenkrate in der Einheit rad/s angibt.
Fig. 4b zeigt ein Verfahren, bei welchem kein
HPF vorhanden ist. Fig. 4c zeigt einen Fall, in welchem die
Abschneidefrequenz fc des HPF 0,16 Hz beträgt. Fig. 4d zeigt
einen Fall, in welchem die Abschneidefrequenz fc gleich 1 Hz
ist. Da der Maximalstrom für das Servolenkungssteuergerät
65 A beträgt, sind t1 bis t3 und diesen benachbarte
Positionen signifikant, bei welchen der Strom von 65 A in
Fig. 4a fließt. In Fig. 4b ist die
Umdrehungsgeschwindigkeit etwa 40 Grad pro Sekunde von t1 bis
t3. In Fig. 4c ist die Umdrehungsgeschwindigkeit sehr
niedrig, nämlich 10 Grad pro Sekunde oder weniger. In Fig.
4d wird, da die Abschneidefrequenz erhöht ist, ein Offset
entfernt. Als Ergebnis der Untersuchungen ist daher eine
Abschneidefrequenz von 0,1 ≦ fc ≦ 0,2 Hz geeignet.
Wie voranstehend geschildert ist es durch Hinzufügung des HPF
mit geeigneter Abschneidefrequenz möglich, exakt die
Motorgeschwindigkeit des Motors zu bestimmen, ohne einen
Sensor hinzufügen zu müssen. Daher wird eine exakte
Bestimmung der Lenkrate möglich.
Nunmehr wird der Maximalstromkorrekturabschnitt 13
beschrieben. Wenn ein Zustand, in welchem die Lenkrate VM so
langsam ist, daß sie kleiner oder gleich einem vorbestimmten
Wert ist, und in welchem der Stromwert IM größer oder gleich
einem vorbestimmten Wert, über eine vorbestimmte Zeit
andauert, wird der Sollstrom korrigiert, um den momentanen
Stromwert zu verringern. Die Korrektur wird dadurch
ermöglicht, daß ein Koeffizient mit dem Stromwert
multipliziert wird, oder ein Koeffizient von dem Stromwert
subtrahiert wird, der in dem Sollwertoperationsabschnitt 6
erhalten wird, wobei es ausreichend ist, daß der
Sollstromwert so geändert wird, daß der Strom verringert
wird. Der voranstehend geschilderte Signalerzeugungsabschnitt
8 und der Treiberabschnitt 9 werden so betrieben, daß der
Strom IM verringert wird. Daher ist es möglich, die durch den
Motorstrom erzeugte Wärme zu beschränken, und Einflüsse
infolge der Wärme zu verhindern, die in dem Motor, den
Treiberschaltungselementen und den Verbindungsabschnitten
dazwischen erzeugt wird.
Die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Wenn sich das
Lenkdrehmoment so ändert, wie dies mit dem Bezugszeichen 20
bezeichnet ist, um den Motorstrom 21 zu steuern, wird zu
einem Zeitpunkt ta ein Zustand, daß die Lenkrate sehr niedrig
wird, aus einer Beziehung zwischen dem Strom und der Spannung
detektiert, wobei der vorhandene Strom den Wert von Ia
überschreitet. Zu einem Zeitpunkt tb wird eine
Maximalstromkorrektur bestimmt, und wird eine
Stromverringerungssteuerung begonnen. Von einem Zeitpunkt tb
an wird der Strom um einen vorbestimmten Wert oder mit
vorbestimmter Rate verringert, unter Einsatz einer
vorbestimmten hohen Verstärkung. Zum Zeitpunkt tc wird die
Verringerung des Stroms temporär angehalten, und wird der
Strom gehalten. Der Stromwert zum Zeitpunkt tc wird bis zum
Zeitpunkt td gehalten. Diese Zeitdauer zwischen den Zeiten tc
und td stellt einen Beobachtungszeitraum dar. Weiterhin wird
dann, wenn eine Eingangsinformation empfangen wird, daß ein
zweiter Maximalstrom angelegt wird, beispielsweise wenn ein
Drehmoment detektiert wird, der Strom weiter bis zu einem
Zeitpunkt te verringert.
Nachdem der Strom unter Verwendung einer ersten, hohen
Verstärkung verringert wurde, wird der Strom über eine
vorbestimmte Zeitdauer festgehalten, und wird danach der
Strom erneut unter Verwendung einer hohen Verstärkung
verringert, wodurch mehrere Betriebsarten zur Verringerung
des Stroms bereitgestellt werden. Da einige Sekunden zwischen
ta und td ablaufen, kann sich eine bestimmte Änderung des
Zustands eines Fahrzeugs ergeben. Daher ist ein Aufbau, bei
welchem einfach der Strom verringert wird, nicht dazu
geeignet, mit zukünftigen Fahrzeugzuständen fertig zu werden.
Daher wird die Wärmeerzeugung durch den Motor zeitweilig
unterdrückt, und wird eine nächste Steuerung unter
Berücksichtigung der Fahrzeugzustände durchgeführt. Wenn es
keine Änderungen der Fahrzeugzustände gegeben hat, wird eine
zweite Verringerung des Stroms durchgeführt, um den Strom
weiter zu verringern. In dem Zeitraum zwischen tc und td kann
der Strom unter Verwendung einer sehr niedrigen Verstärkung
verringert werden, obwohl der Strom nicht konstant gehalten
wird.
Da das Lenkdrehmoment einmal kleiner als ein vorbestimmter
Wert tq1 zu einem Zeitpunkt tf wird, wird eine übliche
Stromsteuerung oder Stromregelung in Abhängigkeit von dem
Lenkdrehmoment erneut durchgeführt. Falls der maximale
Lenkwinkel des Lenkrades beibehalten wird, wenn das Fahrzeug
fährt, oder wenn kurz ein übermäßig höher Motorstrom fließt,
infolge von Hindernissen wie Steinen und Rillen am
Straßenrand, bevor der maximale Lenkwinkel erreicht wird, ist
es möglich, einen nutzlosen Energieverbrauch und nutzlose
Wärme dadurch einzuschränken, daß die Stromverringerung gemäß
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wobei die
Auswirkung auftritt, daß spätere Fahrzeugzustände
berücksichtigt werden können. Obwohl der Strom schrittweise
verringert werden kann, ist es vorzuziehen, daß die
Verringerung des Stroms so glatt wie möglich erfolgt, damit
der Fahrer hiervon nichts merkt.
Ein entsprechender Effekt wie jener, der voranstehend
geschildert wurde, kann darüber hinaus dadurch erhalten
werden, daß mit der Begrenzung des maximalen Stroms aufgehört
wird, anstatt die Lenkdrehmomentinformation zu verwenden,
wenn der Sollstrom gleich einem vorbestimmten Wert oder
kleiner ist. Der vorbestimmte Wert ist niedriger als der
vorbestimmte Wert Ia in Fig. 5. Diese vorbestimmten Werte
können in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem
Zeitpunkt der Zuführung des Stroms, dem mittleren Stromwert
und dergleichen geändert werden.
Der erste Vorteil des Steuergeräts für eine elektrische
Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin,
daß die Lenkrate einfach und exakt durch Entfernen der
Offsetkomponenten bestimmt werden kann.
Der zweite Vorteil des Steuergeräts für die elektrische
Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin,
daß auf Änderungen des Zustands des Fahrzeugs reagiert werden
kann.
Claims (4)
1. Steuergerät für eine elektrische Servolenkung, welches
aufweist:
einen Drehmomentsensor (1), der das einem Lenkrad zugeführte Lenkdrehmoment detektiert;
einen Motor (4), der eine Hilfslenkkraft für das Lenkrad hinzufügt; und
eine Steuereinheit (3), welche den Motor in Reaktion auf Information in Bezug auf das Lenkdrehmoment steuert bzw. regelt,
wobei die Steuereinheit aufweist:
einen Sollstromoperationsabschnitt (6), der einen an den Motor angelegten Stromwert in Reaktion auf die Lenkdrehmomentinformation bestimmt;
einen Stromdetektorabschnitt (10), der den durch den Motor fließenden Strom detektiert;
einen Abweichungsoperationsabschnitt (7), der eine Differenz zwischen einem rückgekoppelten detektierten Stromwert und dem Sollstromwert (IT) zur Verfügung stellt;
einen Signalerzeugungsabschnitt (8), der eine Regelgröße zur Verfügung stellt, damit der an den Motor in Reaktion auf die Abweichung angelegte Strom fließt, und der ein Steuersignal ausgibt;
einen Motortreiberabschnitt (9), der den Motor in Reaktion auf das Steuersignal betreibt;
einen Spannungsdetektorabschnitt (11), der eine Klemmenspannung des Motors detektiert;
einen Lenkratenbestimmungsabschnitt (12), der eine erste Lenkrate aus dem Motorstrom (IM) und der Motorklemmenspannung (EM) zur Verfügung stellt, und eine zweite Lenkrate dadurch bestimmt, daß die erste Lenkrate in einer Offsetentfernungsvorrichtung bearbeitet wird, welche eine vorbestimmte Abschneidefrequenz aufweist, und
einen Maximalstromkorrekturabschnitt (13), der einen Maximalstrom zur Begrenzung des Motorstroms festlegt, und den Sollstrom (IT) unter Verwendung des Maximalstroms korrigiert, wenn der Motorstrom größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist und wenn die zweite Lenkrate kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
einen Drehmomentsensor (1), der das einem Lenkrad zugeführte Lenkdrehmoment detektiert;
einen Motor (4), der eine Hilfslenkkraft für das Lenkrad hinzufügt; und
eine Steuereinheit (3), welche den Motor in Reaktion auf Information in Bezug auf das Lenkdrehmoment steuert bzw. regelt,
wobei die Steuereinheit aufweist:
einen Sollstromoperationsabschnitt (6), der einen an den Motor angelegten Stromwert in Reaktion auf die Lenkdrehmomentinformation bestimmt;
einen Stromdetektorabschnitt (10), der den durch den Motor fließenden Strom detektiert;
einen Abweichungsoperationsabschnitt (7), der eine Differenz zwischen einem rückgekoppelten detektierten Stromwert und dem Sollstromwert (IT) zur Verfügung stellt;
einen Signalerzeugungsabschnitt (8), der eine Regelgröße zur Verfügung stellt, damit der an den Motor in Reaktion auf die Abweichung angelegte Strom fließt, und der ein Steuersignal ausgibt;
einen Motortreiberabschnitt (9), der den Motor in Reaktion auf das Steuersignal betreibt;
einen Spannungsdetektorabschnitt (11), der eine Klemmenspannung des Motors detektiert;
einen Lenkratenbestimmungsabschnitt (12), der eine erste Lenkrate aus dem Motorstrom (IM) und der Motorklemmenspannung (EM) zur Verfügung stellt, und eine zweite Lenkrate dadurch bestimmt, daß die erste Lenkrate in einer Offsetentfernungsvorrichtung bearbeitet wird, welche eine vorbestimmte Abschneidefrequenz aufweist, und
einen Maximalstromkorrekturabschnitt (13), der einen Maximalstrom zur Begrenzung des Motorstroms festlegt, und den Sollstrom (IT) unter Verwendung des Maximalstroms korrigiert, wenn der Motorstrom größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist und wenn die zweite Lenkrate kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
2. Steuergerät für eine elektrische Servolenkung nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Offsetentfernungsvorrichtung ein Hochpaßfilter ist,
dessen vorbestimmte Abschneidefrequenz 0,2 Hz oder
weniger beträgt.
3. Steuergerät für eine elektrische Servolenkung nach
Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Maximalstromkorrekturabschnitt so arbeitet, daß er den
Motorstrom dadurch verringert, daß zumindest eine erste
Betriebsart, welche den Sollstrom zum Zeitpunkt einer
hohen Verstärkung verringert, und eine zweite
Betriebsart kombiniert werden, welche im wesentlichen
den momentanen Strom beibehält.
4. Steuergerät für eine elektrische Servolenkung nach
Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Maximalstromkorrekturabschnitt mit der Begrenzung des
Maximalstromwertes aufhört, wenn das Lenkdrehmoment
kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert detektiert
wird, oder der Sollstrom kleiner oder gleich einem
vorbestimmten Wert ist, und zwar insbesondere in der ersten oder zweiten
Betriebsart.
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JP2000090926A JP3603736B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 電動パワーステアリング制御装置 |
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DE10031215A1 DE10031215A1 (de) | 2001-10-11 |
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DE10031215A Expired - Fee Related DE10031215C2 (de) | 2000-03-29 | 2000-06-27 | Steuergerät für elektrische Servolenkung |
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DE (1) | DE10031215C2 (de) |
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