DE10110741A1 - Elektrisches Servolenkungssystem - Google Patents

Abstract

Es wird vorgeschlagen, ein elektrisches Servolenkungssystem, das dazu ausgelegt ist, einen Elektromotor (20) auf der Grundlage eines elektrischen Sollstromes zu steuern, der in Übereinstimmung mit einem Lenkdrehmoment (T) bestimmt wird, das an ein Lenkglied (1) angelegt wird, und eine Antriebskraft aus dem Elektromotor (20) an einen Lenkmechanismus (3) als Lenkhilfe anzulegen, wobei das elektrische Servolenkungssystem aufweist: DOLLAR A - Lenkdrehmoment-Erfassungsmittel (5) zum Erfassen des Lenkdrehmomentes (T); DOLLAR A - Sollstrom-Einstellmittel (11) zum Bestimmen des elektrischen Sollstromes in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment (T), das von den Lenkdrehmoment-Erfassungsmitteln (5) erfaßt ist, und zwar auf der Grundlage einer Hilfscharakteristik (L), die eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment (T) und dem elektrischen Sollstrom angibt und DOLLAR A - Motorsteuermittel (12) zum Steuern des Elektromotors (20), damit dieser eine Antriebskraft abgibt, und zwar auf der Grundlage des elektrischen Sollstromes, der von den Sollstrom-Einstellmitteln (11) bestimmt ist. DOLLAR A Das Servolenkungssystem weist ferner auf: DOLLAR A -Fahrzustand-Beurteilungsmittel (14) zum Beurteilen, ob sich ein mit dem elektrischen Servolenkungssystem ausgerüstetes Kraftfahrzeug in einem Slalomfahrzustand befindet oder nicht und DOLLAR A - Hilfscharakteristik-Modifikationsmittel (13) zum Verstellen der Hilfscharakteristik gegenüber einem Ausgangscharakteristiklevel, wenn die Fahrzustand-Beurteilungsmittel (14) urteilen, daß sich ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Servolen­ kungssystem, das einen Lenkvorgang unterstützt, indem eine An­ triebskraft aus einem Elektromotor an einen Lenkmechanismus an­ gelegt wird, wobei der Elektromotor in Übereinstimmung mit ei­ nem Lenkdrehmoment angesteuert wird, damit dieser seine An­ triebskraft abgibt.

Ein elektrisches Servolenkungssystem, das einen Lenkvorgang un­ terstützt, indem eine Antriebskraft aus einem Elektromotor an einen Lenkmechanismus angelegt wird, wird herkömmlicherweise in einem Kraftfahrzeug montiert. Der Elektromotor wird auf der Grundlage eines elektrisches Sollstromes geregelt, der in Über­ einstimmung mit einem Lenkdrehmoment bestimmt wird, das an ein Lenkrad angelegt wird. Hierdurch wird eine Lenkhilfskraft in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment an den Lenkmechanismus angelegt.

Wenn ein Kraftfahrzeug entlang einer Bergstraße mit kontinuier­ lichen Meandern bzw. Serpentinen fährt, befindet sich das Kraftfahrzeug in einem sogenannten Slalomfahrzustand. Während des Slalomfahrens sind der Lenkwinkel und das Lenkdrehmoment jeweils tendenziell größer als während einer normalen Fahrt. Dies belastet den Fahrer selbst dann, wenn er über eine Lenk­ hilfe verfügt, so daß eine Verbesserung angestrebt wird, um ein zufriedenstellenderes Lenkgefühl zu erreichen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektri­ sches Servolenkungssystem anzugeben, das die Belastung des Fah­ rers während der Slalomfahrt mindert, um das Lenkgefühl zu ver­ bessern.

Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung dieses Problems ge­ richtet auf ein elektrisches Servolenkungssystem, das dazu aus­ gelegt ist, einen Elektromotor auf der Grundlage eines elektri­ schen Sollstromes zu steuern, der in Übereinstimmung mit einem Lenkdrehmoment bestimmt wird, das an ein Betätigungsglied ange­ legt wird, und eine Antriebskraft aus dem Elektromotor an einen Lenkmechanismus anzulegen, um den Lenkvorgang zu unterstützen. Das System beinhaltet: einen Lenkdrehmoment-Sensor zum Erfassen des Lenkdrehmomentes; eine Sollstrom-Einstellschaltung zum Be­ stimmen des elektrischen Sollstromes in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment, das von dem Lenkdrehmoment-Sensor erfaßt ist, und zwar auf der Grundlage einer Hilfs- bzw. Unterstützungscha­ rakteristik, die eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und dem elektrischen Sollstrom angibt; eine Motorsteuerschaltung zum Steuern des Elektromotors, damit dieser eine Antriebskraft abgibt, und zwar auf der Grundlage des elektrischen Sollstro­ mes, der von der Sollstrom-Einstellschaltung bestimmt ist; eine Fahrzustand-Beurteilungsschaltung zum Beurteilen, ob ein mit dem elektrischen Servolenkungssystem ausgerüstetes Kraftfahr­ zeug sich in einem Slalomfahrzustand befindet oder nicht; und eine Hilfscharakteristik-Modifikationsschaltung zum Verstellen bzw. Versetzen bzw. Verschieben der Hilfscharakteristik gegen­ über einem Ausgangscharakteristiklevel, wenn die Fahrzustand- Beurteilungsschaltung urteilt, daß sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet.

Erfindungsgemäß wird die Hilfscharakteristik, die als eine Grundlage zur Bestimmung des elektrischen Sollstromes gemäß dem Lenkdrehmoment eingesetzt wird, so modifiziert, daß sie gegen­ über dem Ausgangscharakteristiklevel verstellt wird, wenn sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet. Während der Slalomfahrt wird eine Lenkhilfskraft erzeugt, die sich von jener unterscheidet, die zu erzeugen ist, wenn sich das Kraft­ fahrzeug in einem anderen Fahrzustand befindet.

Das heißt, wenn sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet, wird die Hilfscharakteristik gegenüber dem Ausgangs­ charakteristiklevel verstellt, um den Elektromotor zu veranlas­ sen, eine größere Antriebskraft zu erzeugen als bei dem Aus­ gangscharakteristiklevel. Hierdurch wird eine größere Lenk­ hilfskraft an den Lenkmechanismus angelegt, verglichen mit ei­ nem gewöhnlichen Fahrzustand. Folglich kann ein Slalomlenkvor­ gang vorteilhaft unterstützt werden, bei dem sich die Lenkrich­ tung häufig ändert und ein Lenkwinkel sich um einen größeren Winkelbereich verändert. Daher können Belastungen des Fahrers gemindert werden, so daß das Lenkgefühl verbessert wird.

Die Fahrzustand-Beurteilungsschaltung kann dazu ausgelegt sein zu urteilen, daß sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzu­ stand befindet, wenn eine Frequenz, bei der das von dem Lenk­ drehmoment-Sensor erfaßte Drehmoment auf nicht weniger als ei­ nen vorbestimmten Drehmomentlevel ansteigt (z. B. 3 Nm), einen vorbestimmten Referenzfrequenzlevel erreicht. Folglich kann der Slalomfahrzustand mit Gewißheit erfaßt werden, wenn ein größe­ rer Lenkdrehmomentlevel mit einer höheren Frequenz erfaßt wird.

Die Fahrzustand-Beurteilungsschaltung kann eine Schaltung bein­ halten, die dazu ausgelegt ist zu urteilen, daß das Kraftfahr­ zeug aus dem Slalomfahrzustand herausgebracht worden ist, wenn das von dem Lenkdrehmoment-Sensor erfaßte Lenkdrehmoment konti­ nuierlich auf einem Wert nicht größer als ein zweiter vorbe­ stimmter Drehmomentlevel gehalten wird (der vorzugsweise klei­ ner ist als der erste vorbestimmte Drehmomentlevel, z. B. 2 Nm), und zwar für eine Zeitspanne, die nicht kürzer ist als eine er­ ste Zeitspanne (z. B. 30 Sekunden).

Folglich kann es erfaßt werden, wenn das Kraftfahrzeug aus dem Slalomfahrzustand gebracht wird, und zwar auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmomentlevels.

Die Hilfscharakteristik-Modifikationsschaltung beinhaltet vor­ zugsweise eine Einlenk-Beurteilungsschaltung, um zu beurteilen, ob ein Einlenkvorgang durchgeführt wird oder nicht, und ist vorzugsweise dazu ausgelegt, in Antwort auf das Urteil, daß ein Einlenkvorgang durchgeführt wird, die Hilfscharakteristik ge­ genüber dem Ausgangscharakteristiklevel zu verstellen.

Bei dieser Anordnung kann an den Lenkmechanismus eine größere Lenkhilfskraft angelegt werden, wenn ein Einlenkvorgang während der Slalomfahrt durchgeführt wird. Folglich kann eine Belastung des Fahrers wirksam vermieden werden.

Die Einlenk-Beurteilungsschaltung beinhaltet vorzugsweise eine Schaltung, die dazu ausgelegt ist zu urteilen, daß ein Einlenk­ vorgang durchgeführt wird, wenn das von dem Lenkdrehmoment- Sensor erfaßte Lenkdrehmoment kontinuierlich auf einem Wert nicht kleiner als ein dritter vorbestimmter Drehmomentlevel ge­ halten wird (der vorzugsweise kleiner ist als der erste vorbe­ stimmte Drehmomentlevel und im wesentlichen gleich dem zweiten vorbestimmten Drehmomentlevel sein kann, z. B. 2 Nm), und zwar für eine Zeitspanne nicht kürzer als eine zweite Zeitspanne (die vorzugsweise kürzer ist als die erste Zeitspanne, z. B. 0,1 Sekunden).

Bei dieser Anordnung wird der Einlenkvorgang des Betätigungs­ gliedes während der Slalomfahrt erfaßt auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmomentlevels und die Hilfscharakteristik wird modifiziert, um in diesem Zustand eine größere Lenkhilfskraft zu erzeugen.

Die Hilfscharakteristik-Modifikationsschaltung ist vorzugsweise dazu ausgelegt, die Hilfscharakteristik sequentiell in Überein­ stimmung mit einer Veränderung des von dem Lenkdrehmoment- Sensors erfaßten Lenkdrehmomentes zu modifizieren.

Bei dieser Anordnung wird die Hilfscharakteristik sequentiell in Übereinstimmung mit der Veränderung des Lenkdrehmomentes während der Slalomfahrt modifiziert. Daher kann zu jeder Zeit während der Slalomfahrt eine geeignete Lenkhilfskraft erzeugt werden.

Die Hilfscharakteristik-Modifikationsschaltung beinhaltet vor­ zugsweise eine Zurücklenk-Beurteilungsschaltung, um zu beurtei­ len, ob ein Zurücklenkvorgang durchgeführt wird oder nicht, und ist vorzugsweise dazu ausgelegt, die Hilfscharakteristik auf den Ausgangscharakteristiklevel zurückzuführen, wenn geurteilt wird, daß der Zurücklenkvorgang durchgeführt wird.

Bei dieser Anordnung wird die Lenkhilfskraft reduziert, um das Lenkdrehmoment während des Zurücklenkens zu erhöhen, so daß ein geeignetes Zurücklenkgefühl bereitgestellt werden kann, um das Lenkgefühl insgesamt zu verbessern.

Die Zurücklenk-Beurteilungsschaltung beinhaltet vorzugsweise eine Schaltung, die dazu ausgelegt ist zu urteilen, daß der Zu­ rücklenkvorgang durchgeführt wird, wenn ein zeitbasierter Dif­ ferentialwert des von dem Lenkdrehmoment-Sensor erfaßten Lenk­ drehmomentes auf einen Wert kleiner als ein vorbestimmter Wert abnimmt. (z. B. - 10 Nm/Sekunde).

Bei dieser Anordnung wird ein Zustand, bei dem das Betätigungs­ glied zum Zurücklenken während der Slalomfahrt relativ schnell in eine neutrale Position zurückgebracht wird, auf der Grundla­ ge des zeitbasierten Differentialwertes des Lenkdrehmomentes erfaßt und die Hilfscharakteristik wird in diesem Zustand auf den Ausgangscharakteristiklevel zurückgeführt.

Die Zurücklenk-Beurteilungsschaltung kann eine Schaltung auf­ weisen, die dazu ausgelegt ist zu urteilen, daß der Zurücklenk­ vorgang durchgeführt wird, wenn das von dem Lenkdrehmoment- Sensor erfaßte Lenkdrehmoment kontinuierlich für eine Zeitspan­ ne länger als eine dritte Zeitspanne (die vorzugsweise kürzer ist als die erste Zeitspanne und im wesentlichen gleich sein kann zu der zweiten Zeitspanne, z. B. 0,1 Sekunden) reduziert bleibt.

Bei dieser Anordnung wird ein Zustand, bei dem das Betätigungs­ glied zum Zurücklenken während der Slalomfahrt relativ langsam in die neutrale Position zurückgeführt wird, auf der Grundlage des erfaßten Lenkdrehmomentwertes erfaßt und die Hilfscharakte­ ristik wird in diesem Zustand auf den Ausgangscharakteristik­ level zurückgeführt.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus eines elektrischen Servolenkungssystems gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, das eine beispielhafte Hilfscharakte­ ristik darstellt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm zum Erläutern eines beispielhaften Prozesses zum Modifizieren der Hilfscharakteristik;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zum Erläutern eines beispielhaften Prozesses zum Modifizieren der Hilfscharakteristik; und

Fig. 5 ein Flußdiagramm zum Erläutern eines beispielhaften Prozesses zum Modifizieren der Hilfscharakteristik.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau eines Servolenkungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung darstellt. Ein Lenkdrehmoment, das an ein Lenk­ rad 1 als Betätigungsglied angelegt wird, wird über eine Lenk­ welle 2 auf einen Lenkmechanismus 3 übertragen. Eine Antriebs­ kraft, die von einem Elektromotor 20 erzeugt wird, wird als Lenkhilfskraft an den Lenkmechanismus 3 übertragen.

Die Lenkwelle 2 ist in eine Eingangswelle 2A, die mit dem Lenk­ rad 1 gekoppelt ist, und einer Ausgangswelle 2B unterteilt, die mit dem Lenkmechanismus 3 gekoppelt ist. Die Eingangswelle 2A und die Ausgangswelle 2B sind miteinander über ein Torsions­ glied ("torsion bar") 4 verbunden. Das Torsionsglied 4 erfährt eine Torsion in Übereinstimmung mit einem Lenkdrehmoment T und die Richtung und die Amplitude der Torsion werden von einem Drehmomentsensor 5 erfaßt. Ein Ausgangssignal des Drehmoment­ sensors 5 wird einer Steuereinrichtung (ECU) 10 eingegeben.

Die Steuereinrichtung 10 legt einen elektrischen Antriebsstrom an den Elektromotor 20 an, und zwar in Übereinstimmung mit dem von dem Drehmomentsensor 5 erfaßten Lenkdrehmoment, um den Elektromotor 20 zu steuern, so, daß dieser eine Antriebskraft abgibt und eine Lenkhilfskraft an den Lenkmechanismus 3 in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment T angelegt wird. Die Steuereinrichtung 10 empfängt, zusätzlich zu dem Ausgangssignal des Drehmomentsensors 5, ein Ausgangssignal eines Lenkwinkel­ sensors 6 zum Erfassen eines Lenkwinkels θ entsprechend dem Drehwinkel des Lenkrades 1 und ein Ausgangssignal eines Fahr­ zeuggeschwindigkeitssensors 7 zum Erfassen der Geschwindig­ keit V eines Kraftfahrzeuges, das mit dem erfinderischen elek­ trischen Servolenkungssystem ausgestattet ist.

Die Steuereinrichtung läßt einen eingebauten Mikroprozessor softwaregestützte Prozesse durchführen, um die Funktion eines Sollstrom-Einstellabschnittes 11 zum Bestimmen eines elektri­ schen Sollstromes gemäß dem Lenkdrehmoment T, die Funktion ei­ nes Motorsteuerabschnittes 2 zum Regeln des Elektromotors 20 auf der Grundlage des elektrischen Sollstromes, der von dem Sollstrom-Einstellabschnitt 11 bestimmt ist, die Funktion eines Hilfscharakteristik-Modifikationsabschnittes 13 zum Modifizie­ ren einer Hilfscharakteristik, die eine charakteristische Be­ ziehung des Lenkdrehmomentes und des elektrischen Sollstromes in dem Sollstrom-Einstellabschnitt 11 angibt, und die Funktion eines Fahrzustand-Beurteilungsabschnittes 14 zum Beurteilen, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Slalomfahrzustand befindet oder nicht, zu bewirken.

Der Fahrzustand-Beurteilungsabschnitt 14 beurteilt auf der Grundlage der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit V und auf der Grundlage des von dem Drehmomentsensors 5 erfaßten Lenkdrehmomentes T, ob sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet oder nicht, und legt ein Signal, das das Beurteilungsergebnis angibt, an den Hilfscharakteristik-Modifikationsabschnitt 13 an.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Hilfscharakte­ ristik darstellt, die zu verwenden ist, wenn der Sollstrom-Ein­ stellabschnitt 11 den elektrischen Sollstrom bestimmt. Ein Aus­ gangscharakteristiklevel bzw. eine Ausgangskennlinie ist durch eine Kurve L0 angegeben. Wenn das Kraftfahrzeug sich in einem anderen Fahrzustand als dem Slalomfahrzustand befindet, be­ stimmt der Sollstrom-Einstellabschnitt 11 den elektrischen Sollstrom für das Lenkdrehmoment T auf der Grundlage der Kurve L0. Das Lenkdrehmoment T, das von dem Drehmomentsensor 5 erfaßt wird, hat ein positives Vorzeichen, wenn seine Richtung eine Drehung des Lenkrades 1 nach rechts dient (nachstehend als "rechtes Rotationsdrehmoment" bezeichnet), und weist ein negati­ ves Vorzeichen auf, wenn seine Richtung einem Drehen des Lenk­ rades 1 nach links dient (nachstehend mit "linkes Rotations­ drehmoment" bezeichnet). Der elektrische Sollstrom weist einen positiven Wert auf, wenn ein an den Lenkmechanismus 3 anzule­ gendes Drehmoment einer Kurve nach rechts dient, und weist ei­ nen negativen Wert auf, wenn ein an den Lenkmechanismus 3 anzu­ legendes Drehmoment einer Kurve nach links dient.

Ein vorbestimmter Bereich bzw. Abschnitt des Lenkdrehmomentes T um den Nullwert herum wird als sogenannte Totzone NS definiert. Innerhalb der Totzone NS ist der elektrische Sollstrom auf 0 gesetzt, unabhängig von dem Wert des Lenkdrehmomentes T. Aus Gründen einer einfacheren Darstellung wird ein positiver Ab­ schnitt der Kurve L0, der sich an die Totzone NS anschließt, nachstehend als positive Ausgangshilfscharakteristikkurve L0p bezeichnet, und ein negativer Abschnitt der Kurve L0, der sich an die Totzone NS anschließt, wird als negative Aus­ gangshilfscharakteristikkurve L0n bezeichnet. Ähnlich wird ein positiver Abschnitt der Hilfscharakteristikkurve, der sich an die Totzone NS anschließt, als positive Hilfscharakteristik­ kurve bezeichnet, und ein negativer Abschnitt der Hilfs­ charakteristikkurve, der sich an die Totzone NS anschließt, wird als negative Hilfscharakteristikkurve bezeichnet.

Wenn bei dieser Ausführungsform der Slalomfahrzustand erfaßt wird und ein Einlenkvorgang ("forward stroke steering operati­ on") durchgeführt wird, um das Lenkrad 1 aus seiner neutralen Position zu verdrehen, wird die positive Hilfscharakteristik­ kurve oder die negative Hilfscharakteristikkurve gegenüber der Ausgangshilfscharakteristikkurve L0p oder L0n verstellt bzw. verschoben, und zwar aufgrund des Betriebes des Hilfscharakte­ ristik-Modifikationsabschnittes 13. Genauer gesagt, wenn der Einlenkvorgang erfaßt wird, wobei ein rechtes Rotationsdrehmo­ ment an das Lenkrad 1 während der Slalomfahrt angelegt wird, wird die positive Hilfscharakteristikkurve graduell gegenüber der positiven Ausgangshilfscharakteristikkurve L0p in eine der­ artige Richtung verschoben, daß der elektrische Sollstrom er­ höht wird. Auf ähnliche Weise wird dann, wenn ein Einlenkvor­ gang erfaßt wird, bei dem ein linkes Rotationsdrehmoment an das Lenkrad 1 während der Slalomfahrt angelegt wird, die negative Hilfscharakteristikkurve graduell gegenüber der negativen Aus­ gangshilfscharakteristikkurve L0n in eine solche Richtung ver­ schoben, daß der elektrische Sollstrom verringert wird (bzw. der Absolutwert des elektrischen Sollstromes erhöht wird).

Selbst während der Slalomfahrt wird der elektrische Sollstrom auf der Grundlage der Ausgangshilfscharakteristikkurve L0n be­ stimmt, wenn ein Zurücklenkvorgang durchgeführt wird, um das Lenkrad 1 in die neutrale Position zurückzuführen.

Das heißt, wenn der Einlenkvorgang während der Slalomfahrt durchgeführt wird, wird von dem Elektromotor 20 an den Lenkme­ chanismus 3 eine größere Lenkhilfskraft angelegt als während anderer Fahrzustände des Kraftfahrzeuges. Folglich wird eine Belastung des Fahrers, der das Lenkrad 1 hält, gemindert.

Bei dieser Ausführungsform wird die Hilfscharakteristikkurve ferner modifiziert in Übereinstimmung mit einer Veränderung des Lenkdrehmomentes, wenn der Einlenkvorgang während der Slalom­ fahrt durchgeführt wird. Genauer gesagt wird die positive Hilfscharakteristikkurve modifiziert innerhalb einer Zone, die definiert ist zwischen der positiven Ausgangshilfscharakteri­ stikkurve L0p und einer positiven oberen Grenzhilfscharakte­ ristikkurve L1p, um den elektrischen Sollstrom zu erhöhen oder zu verringern. Auf ähnliche Weise wird die negative Hilfs­ charakteristikkurve ferner modifiziert innerhalb einer Zone, die definiert ist zwischen der negativen Hilfscharakteristik­ kurve L0n und einer negativen unteren Grenzhilfscharakteristik­ kurve L1n, um den elektrischen Sollstrom zu erhöhen oder zu re­ duzieren.

Wenn während der Slalomfahrt der Einlenkvorgang durchgeführt wird, wird die Hilfscharakteristik modifiziert in Übereinstim­ mung mit der Veränderung des Lenkdrehmomentes T, das an das Lenkrad 1 angelegt wird, so daß die Lenkhilfskraft geeignet an den Lenkmechanismus 3 angelegt wird. Folglich kann ein zufrie­ denstellendes Lenkgefühl bereitgestellt werden.

Die Fig. 3, 4 und 5 sind Flußdiagramme zum Erläutern eines be­ stimmten Beispiels eines Prozesses, der von dem Fahrzustand- Beurteilungsabschnitt 14 und dem Hilfscharakteristik-Modifika­ tionsabschnitt 13 durchzuführen ist. Bei diesem Beispiel sind die Zonen, die zwischen der positiven Ausgangshilfscharak­ teristikkurve L0p und der positiven oberen Grenzhilfscharakte­ ristikkurve L1p sowie zwischen der negativen Ausgangshilfscha­ rakteristikkurve LOn und der negativen unteren Grenzhilfs­ charakteristikkurve Lln definiert sind, jeweils in 64 Level un­ terteilt, und es wird eine Hilfscharakteristikkurve entspre­ chend einem dieser Level ausgewählt auf der Grundlage eines Verstell- bzw. Verschiebewertes OS (O ≦ OS ≦ 64). Die positive und negative Ausgangshilfscharakteristikkurve L0p und L0n ent­ sprechen jeweils einem Verschiebewert von OS = 0, wohingegen die positive obere Grenzhilfscharakteristikkurve L1p und die negative untere Grenzhilfscharakteristikkurve L1n jeweils einem Verschiebewert von OS = 64 entsprechen.

Genauer gesagt wird ein elektrischer Verschiebesollstrom erhal­ ten durch Addition (T < 0) oder Subtraktion (T < 0) eines Wer­ tes entsprechend dem Verschiebewert OS (z. B. einem Wert, der proportional ist zu dem Verschiebewert OS) zu/von dem elektri­ schen Sollstrom (Normalwert bzw. Nennwert), der auf der Grund­ lage des Lenkdrehmomentes T in Übereinstimmung mit der positi­ ven bzw. negativen Ausgangshilfscharakteristikkurve L0p oder L0n bestimmt wird. Im Ergebnis wird ein elektrischer Sollstrom­ level gemäß der verschobenen Hilfscharakteristikkurve bestimmt.

Der in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Prozeß wird wiederholt in vorbestimmten Steuerzyklen während des Betriebs des elektri­ schen Servolenkungssystems durchgeführt (während einer Zeit, während der ein Zündschalter eingeschaltet ist).

Genauer gesagt wird zuerst beurteilt, ob ein Slalomsteuermodus­ flag, das den Slalomfahrzustand angibt, ausgeschaltet ist oder nicht (Schritt S1). Wenn sich das Kraftfahrzeug nicht in dem Slalomfahrzustand befindet, ist das Slalomsteuermodusflag aus­ geschaltet. In diesem Fall wird beurteilt, ob die von dem Fahr­ zeuggeschwindigkeitssensor 7 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V sich innerhalb eines Bereiches befindet oder nicht, z. B. zwi­ schen 10 und 80 km pro Stunde (Schritt S2). Wenn die Fahrzeug­ geschwindigkeit V sich außerhalb dieses Bereiches befindet, be­ steht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß sich das Kraftfahrzeug nicht in dem Slalomfahrzustand befindet. In diesem Fall wird ein Beurteilungswert C, der angibt, ob sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet oder nicht, um "1" dekremen­ tiert (Schritt S5). Der Beurteilungswert C hat jedoch eine un­ tere Grenze von 0 und läßt sich nicht weiter dekrementieren.

Wenn im Schritt S2 beurteilt wird, daß die Fahrzeuggeschwindig­ keit V sich innerhalb des Bereiches zwischen 10 und 80 km pro Stunde befindet, wird das Lenkdrehmoment T, das von dem Drehmo­ mentsensor 5 erfaßt wird, überprüft. Wenn eine Bedingung er­ füllt wird, daß der Absolutwert des Lenkdrehmomentes T (nachstehend bezeichnet als "Lenkdrehmoment |TV|") nicht kleiner als 3 Nm (erster vorbestimmter Drehmomentlevel) (JA im Schritt S3) wird der Beurteilungswert C um "5" inkrementiert (Schritt S4).

Nachdem der Beurteilungswert C im Schritt S4 oder S5 aktuali­ siert worden ist, wird beurteilt, ob der Beurteilungswert C ei­ nen Referenzbeurteilungswert Cref erreicht hat oder nicht (Schritt S6). Wenn geurteilt wird, daß der Beurteilungswert C den Referenzbeurteilungswert Cref erreicht, wird das Slalom­ steuermodusflag eingeschaltet (Schritt S7). Wenn der Beurtei­ lungswert C den Referenzbeurteilungswert Cref nicht erreicht, wird eine Prozeßfolge ausgehend von Schritt S1 wiederholt.

Der Beurteilungswert C gibt eine Frequenz an, bei der das Lenk­ drehmoment |T| ansteigt auf einen Wert nicht kleiner als 3 Nm. Während der Slalomfahrt werden ein Einlenkvorgang, bei dem das Lenkrad 1 aus der neutralen Position wegbewegt wird, und der Zurücklenkvorgang, bei dem das Lenkrad 1 in die neutrale Posi­ tion zurückgeführt wird, alternierend ausgeführt. Daher wird das Lenkdrehmoment |T| nicht notwendigerweise auf größeren Leveln gehalten, sondern steigt auf größere Level und sinkt auf kleinere Level in alternierender Art und Weise. Da der Beurtei­ lungswert C um "5" inkrementiert wird, wenn das Lenkdrehmo­ ment |T| nicht kleiner ist als 3 Nm und da der Beurteilungswert C um "1" dekrementiert wird, wenn das Lenkdrehmoment |T| klei­ ner ist als 3 Nm, kann der Slalomfahrzustand des Kraftfahrzeu­ ges prompt und mit Gewißheit erfaßt werden.

Wenn das Slalomsteuermodusflag eingeschaltet ist (Schritt S7), geht der Prozeß zum Schritt S8 in Fig. 4, um zu beurteilen, ob ein Slalomsteuerimplementierungsflag eingeschaltet ist oder nicht. Sofort nachdem das Slalomsteuermodusflag eingeschaltet ist, ist das Slalomsteuerimplementierungsflag ausgeschaltet und der Prozeß geht daher über zu Schritt S9.

Im Schritt S9 wird beurteilt, ob ein Einlenkvorgang durchge­ führt wird oder nicht. Das heißt, es wird beurteilt, ob ein Zu­ stand, bei dem das von dem Drehmomentsensor 5 erfaßte Lenk­ drehmoment |T| beispielsweise nicht kleiner ist als 2 Nm (dritter vorbestimmter Drehmomentlevel), aufrechterhalten wird für beispielsweise 0,1 Sekunden (zweite Zeitspanne). Wenn die Beurteilung positiv ist, wird geurteilt, daß ein Einlenkvorgang durchgeführt wird und das Slalomsteuerimplementierungsflag wird eingeschaltet (Schritt S10). Wenn im Gegensatz hierzu der Zu­ stand, bei dem das Lenkdrehmoment |T| nicht kleiner ist als 2 Nm, nicht für 0,1 Sekunden oder länger aufrechterhalten wird (NEIN im Schritt S9), wird ein in Fig. 5 gezeigter Prozeß durchgeführt, um zu beurteilen, ob das Kraftfahrzeug aus dem Slalomfahrzustand herausgebracht worden ist oder nicht.

Das heißt, es wird beurteilt, ob eine Zeitspanne, während der das Lenkdrehmoment |T| beispielsweise auf nicht mehr als 2 Nm (zweiter vorbestimmter Drehmomentlevel) gehalten wird, 30 Se­ kunden erreicht (erste Zeitspanne) (Schritt S11). Wenn diese Beurteilung positiv ist, wird folglich geurteilt, daß das Kraftfahrzeug aus dem Slalomfahrzustand herausgebracht worden ist und das Slalomsteuermodusflag wird ausgeschaltet (Schritt S12). Wenn die Beurteilung im Schritt S11 negativ ist, wird geurteilt, daß das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand gehalten wird und das Slalomsteuermodusflag bleibt eingeschal­ tet.

Wenn das Slalomsteuermodusflag eingeschaltet ist und das Sla­ lomsteuerimplementierungsflag eingeschaltet ist, wird beur­ teilt, ob das Lenkdrehmoment |T| angestiegen ist, verglichen mit einem Lenkdrehmomentlevel, der bei dem vorhergehenden Steu­ erzyklus beobachtet worden ist (Schritt S13). Wenn geurteilt wird, daß das Lenkdrehmoment |T| erhöht ist, wird bestimmt, ob der Verschiebewert OS kleiner ist als "64", welcher Wert die obere Grenze von dem Verschiebewert OS darstellt (Schritt S14). Wenn der Verschiebewert kleiner ist als die obere Grenze "64", wird der Verschiebewert OS um "1" inkrementiert (Schritt S15). Dann wird die Hilfscharakteristik modifiziert auf der Grundlage des so bestimmten Verschiebewertes OS (Schritt S16).

Wenn andererseits im Schritt S13 beurteilt-wird, daß das Lenk­ drehmoment |T| sich nicht erhöht hat verglichen mit dem Lenk­ drehmomentlevel, der bei dem vorhergehenden Steuerzyklus beob­ achtet worden ist, wird beurteilt, ob ein zeitbasierter Diffe­ rentialwert T' des Lenkdrehmomentes |T| kleiner ist als bei­ spielsweise - 10 Nm/sec (Schritt S17). Wenn der zeitbasierte Differentialwert T' des Lenkdrehmomentes |T| kleiner ist als - 10 Nm/sec, wird geurteilt, daß ein Zurücklenkvorgang durchge­ führt wird, um das Lenkrad 1 relativ schnell in die neutrale Position zurückzuführen, und der Verschiebewert OS wird auf 0 gesetzt, was den Ausgangswert von OS darstellt (Schritt S21). Nachdem das Slalomsteuerimplementierungsflag ausgeschaltet ist (Schritt S22), wird der elektrische Sollstrom des Elektromo­ tors 20 bestimmt auf der Grundlage der Hilfscharakteristik ent­ sprechend dem Verschiebewert von OS = 0, d. h. auf der Grundlage der gewöhnlichen Hilfscharakteristik (Ausgangshilfscharakte­ ristikkurve L0p oder L0n) (Schritt S16). Daher wird die Lenk­ hilfskraft an den Lenkmechanismus 3 in Übereinstimmung mit der gewöhnlichen Hilfscharakteristik angelegt, wenn während der Slalomfahrt ein Zurücklenkvorgang durchgeführt wird.

Wenn der Zurücklenkvorgang durchgeführt wird, wobei das Lenk­ rad 1 langsam in die neutrale Position zurückgeführt wird, kann die Beurteilung im Schritt S17 negativ sein. In einem derarti­ gen Fall wird beurteilt, ob das Lenkdrehmoment |T| reduziert bleibt, beispielsweise für eine Zeitspanne nicht kürzer als 0,1 Sekunden (Schritt S18). Wenn diese Beurteilung positiv ist, wird geurteilt, daß der Zurücklenkvorgang relativ langsam durchgeführt wird, so daß eine Prozeßfolge aus Schritten S21 und S22 durchgeführt wird, um die Lenkhilfskraft in Überein­ stimmung mit der Ausgangshilfscharakteristikkurve L0p oder L0n zu erzeugen.

Wenn die Beurteilungen in den Schritten S17 und S18 anderer­ seits negativ sind, so daß geurteilt wird, daß der Zurücklenk­ vorgang nicht durchgeführt wird, sondern das Lenkdrehmoment |T| reduziert ist, wird der Verschiebewert OS um "1" dekrementiert (Schritt S20), vorausgesetzt, daß der Verschiebewert OS größer bleibt als Null (Schritt S19). Die Hilfscharakteristik wird be­ stimmt auf der Grundlage des derart dekrementierten Verschiebe­ wertes OS und der elektrische Sollstrom des Elektromotors 20 wird bestimmt in Übereinstimmung mit der derart modifizierten Hilfscharakteristik. Diese Situation kann beispielsweise auf­ treten, wenn das Kraftfahrzeug während der Slalomfahrt entlang einer zusammengesetzten Kurve mit unterschiedlichen Krümmungs­ radien fährt, d. h. entlang einer Kurve, die zu Beginn einen kleineren Krümmungsradius und in der Mitte einen größeren Krüm­ mungsradius besitzt.

Nur dann, wenn der Einlenkvorgang während der Slalomfahrt durchgeführt wird, wird die Hilfscharakteristik somit geeignet innerhalb der Zone modifiziert, die zwischen der positiven Aus­ gangshilfscharakteristikkurve L0p und der oberen Grenzhilfs­ charakteristikkurve L1p bzw. zwischen der negativen Aus­ gangshilfscharakteristikkurve L0n und der unteren Grenzhilfs­ charakteristikkurve L1n liegt. Wenn der Einlenkvorgang während der Slalomfahrt durchgeführt wird, wird eine größere Lenkhilfs­ kraft bereitgestellt verglichen mit einem Fall, bei dem sich das Kraftfahrzeug in einem gewöhnlichen Fahrzustand befindet. Somit wird eine Belastung des Fahrers beim Lenken, der wieder­ holt Einlenkvorgänge durchführen muß, gemindert. Selbst während der Slalomfahrt wird der Verschiebewert OS auf Null gestellt, wenn der Zurücklenkvorgang durchgeführt wird und es wird die gewöhnliche Hilfscharakteristik verwendet. Daher kann dem Lenk­ rad 1 ein Zurücklenkwiderstand bereitgestellt werden, um ein zufriedenstellendes Lenkgefühl bereitzustellen.

Wenn der Einlenkvorgang durchgeführt wird, kann die Hilfscha­ rakteristik eingestellt werden in Übereinstimmung mit dem Lenk­ drehmoment |T|, indem der Verschiebewert OS in Übereinstimmung mit der Änderung des Lenkdrehmomentes |T| erhöht oder ernied­ rigt wird. Daher kann die Lenkhilfskraft an den Lenkmechanis­ mus 3 angelegt werden ohne Überschuß oder Mangel. Folglich kann das Steuergefühl während der Slalomfahrt verbessert werden.

Genauer gesagt wird die positive Hilfscharakteristik modifi­ ziert, so daß der elektrische Sollstrom erhöht wird in Überein­ stimmung mit einer Steigerung des Verschiebewertes OS, und ver­ ringert wird in Übereinstimmung mit einer Verringerung des Ver­ schiebewertes OS. Auf ähnliche Weise wird die negative Hilfs­ charakteristik modifiziert, so daß der elektrische Sollstrom reduziert wird (oder dessen Absolutwert gesteigert wird) in Übereinstimmung mit einem Anstieg des Verschiebewertes OS, und daß der elektrische Sollstrom erhöht wird (oder dessen Absolut­ wert verringert wird) in Übereinstimmung mit einer Verringerung des Verschiebewertes OS.

Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch durch andere Ausführungsformen realisiert werden. Obgleich die Frequenz des Auftretens des Anstiegs des Lenkdrehmoments |T| bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfaßt wird auf der Grundlage des Beurteilungswertes, der um "5" inkrementiert wird, wenn das Lenkdrehmoment |T| auf Werte nicht kleiner als 3 Nm ansteigt, und um "1" dekrementiert wird, wenn das Lenk­ drehmoment |T| auf Werte kleiner als 3 Nm sich verringert, kann die Beurteilung des Slalomfahrzustandes des Kraftfahrzeuges auch basieren auf einer Bedingung, daß die Anzahl des Auftre­ tens des Zustandes, bei dem das Lenkdrehmoment auf Werte nicht kleiner als 3 Nm ansteigt, einen vorbestimmten Referenzwert in­ nerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.

Wenn der Einlenkvorgang während der Slalomfahrt durchgeführt wird, wird die Hilfscharakteristik bei der oben beschriebenen Ausführungsform in Übereinstimmung mit der Änderung des Lenk­ drehmomentes |T| modifiziert. Der Verschiebewert kann jedoch auch auf einen konstanten Level eingestellt werden, so daß die Lenkhilfskraft, die generell größer ist als jene, die auf der Grundlage der gewöhnlichen Hilfscharakteristik bestimmt wird, an den Lenkmechanismus 3 angelegt wird.

Obgleich die Beurteilung des Einlenkvorganges bei der oben be­ schriebenen Ausführungsform auf der Bedingung basiert, daß das Lenkdrehmoment |T| kontinuierlich auf einem Wert nicht kleiner als 2 Nm für nicht kürzer als 0,1 Sekunden gehalten wird, kann die Erfassung des Einlenkvorganges beispielsweise auch erzielt werden auf der Grundlage des Steuerwinkels θ, der von dem Lenk­ winkelsensor θ erfaßt wird, oder einer zeitlichen Veränderung des Lenkwinkels. Auf ähnliche Weise kann die Erfassung des Zu­ rücklenkvorganges erzielt werden auf der Grundlage des Lenkwin­ kels θ, der von dem Lenkwinkelsensor θ erfaßt wird, oder einer zeitlichen Änderung des Lenkwinkels.

Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht sich, daß die vorstehende Offenbarung für die technischen Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich illustrativ, jedoch nicht einschränkend sein soll. Der Schutzbereich der vorliegenden Er­ findung ist allein durch die beigefügten Ansprüche einge­ schränkt.

Die vorliegende Anmeldung entspricht der japanischen Patentan­ meldung 2000-053766, die am 29. Februar 2000 im Japanischen Pa­ tentamt eingereicht wurde.

Claims (13)

1. Elektrisches Servolenkungssystem, das dazu ausgelegt ist, einen Elektromotor (20) auf der Grundlage eines elek­ trischen Sollstromes zu steuern, der in Übereinstimmung mit einem Lenkdrehmoment (T) bestimmt wird, das an ein Lenkglied (1) angelegt wird, und eine Antriebskraft aus dem Elektromotor (20) an einen Lenkmechanismus (3) als Lenkhilfe anzulegen, wobei das elektrische Servolenkungs­ system aufweist:

• - Lenkdrehmoment-Erfassungsmittel (5) zum Erfassen des Lenkdrehmomentes (T);
• - Sollstrom-Einstellmittel (11) zum Bestimmen des elektrischen Sollstromes in Übereinstimmung mit dem Lenk­ drehmoment (T), das von den Lenkdrehmoment-Erfassungs­ mitteln (5) erfaßt ist, und zwar auf der Grundlage einer Hilfscharakteristik (L), die eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment (T) und dem elektrischen Sollstrom angibt; und
• - Motorsteuermittel (12) zum Steuern des Elektromotors (20), damit dieser eine Antriebskraft abgibt, und zwar auf der Grundlage des elektrischen Sollstromes, der von den Sollstrom-Einstellmitteln (11) bestimmt ist;

gekennzeichnet durch

• - Fahrzustand-Beurteilungsmittel (14) zum Beurteilen, ob sich ein mit dem elektrischen Servolenkungssystem aus­ gerüstetes Kraftfahrzeug in einem Slalomfahrzustand befin­ det oder nicht; und
• - Hilfscharakteristik-Modifikationsmittel (13) zum Verstellen der Hilfscharakteristik gegenüber einem Aus­ gangscharakteristiklevel, wenn die Fahrzustand-Beurtei­ lungsmittel (14) urteilen, daß sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet.

2. Servolenkungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fahrzustand-Beurteilungsmittel (14, S3-S6) urteilen, daß sich das Kraftfahrzeug in dem Slalomfahrzustand befindet, wenn eine Frequenz (C), mit der das von den Lenk­ drehmoment-Erfassungsmitteln (5) erfaßte Lenkdrehmoment (T) auf Level nicht kleiner als ein erster vorbestimmter Drehmoment­ level ansteigt, einen vorbestimmten Referenzfrequenzlevel (Cref) erreicht.

3. Servolenkungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzustand-Beurteilungsmittel (14) Mittel (S11) aufweisen, die urteilen, daß das Kraftfahr­ zeug aus dem Slalomfahrzustand herausgebracht worden ist, wenn das von den Lenkdrehmoment-Erfassungsmitteln (5) erfaßte Lenk­ drehmoment kontinuierlich auf einem Wert nicht größer als ein zweiter vorbestimmter Drehmomentlevel gehalten wird, und zwar für eine Zeitspanne, die nicht kürzer ist als eine erste Zeit­ spanne.

4. Servolenkungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite vorbestimmte Drehmomentlevel kleiner ist als der erste vorbestimmte Drehmomentlevel.

5. Servolenkungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfscharakteristik-Modifika­ tionsmittel (13) Einlenk-Beurteilungsmittel (S9) aufweisen, um zu beurteilen, ob ein Einlenkvorgang durchgeführt wird oder nicht, und die Hilfscharakteristik gegenüber dem Ausgangscha­ rakteristiklevel in Antwort auf ein Urteil, daß ein Einlenkvor­ gang durchgeführt wird, verschieben.

6. Servolenkungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einlenk-Beurteilungsmittel (S9) Mittel (S9) aufweisen, die urteilen, daß ein Einlenkvorgang durchgeführt wird, wenn das von den Lenkdrehmoment-Erfassungsmitteln (5) er­ faßte Lenkdrehmoment (T) kontinuierlich auf einem Wert nicht kleiner als ein dritter vorbestimmter Drehmomentlevel gehalten wird, und zwar für eine Zeitspanne nicht kürzer als eine zweite Zeitspanne.

7. Servolenkungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dritte vorbestimmte Drehmomentlevel kleiner ist als der erste vorbestimmte Drehmomentlevel.

8. Servolenkungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitspanne kürzer ist als die erste Zeitspanne.

9. Servolenkungssystem nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfscharakteristik-Modifika­ tionsmittel (13, S13, S15, S20) die Hilfscharakteristik sequen­ tiell in Übereinstimmung mit einer Veränderung des Lenkdrehmo­ mentes modifizieren, das von den Lenkdrehmoment-Erfassungsmit­ teln (5) erfaßt wird.

10. Servolenkungssystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfscharakteristik-Modifika­ tionsmittel (13, S21) Zurücklenk-Beurteilungsmittel (S17, S18) aufweisen, um zu beurteilen, ob ein Zurücklenkvorgang durchge­ führt wird oder nicht, und die Hilfscharakteristik auf den Aus­ gangscharakteristiklevel zurückführen, wenn geurteilt wird, daß der Zurücklenkvorgang durchgeführt wird.

11. Servolenkungssystem nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zurücklenk-Beurteilungsmittel (S17, S18) Mittel (S17) aufweisen, die urteilen, daß der Zurücklenkvorgang durchgeführt wird, wenn ein zeitbasierter Differentialwert des von den Lenkdrehmoment-Erfassungsmitteln (5) erfaßten Lenk­ drehmomentes (T) auf einen Wert kleiner als ein vorbestimmter Wert abfällt.

12. Servolenkungssystem nach Anspruch 10 oder 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zurücklenk-Beurteilungsmittel (S17, S18) Mittel (S18) aufweisen, die urteilen, daß der Zu­ rücklenkvorgang durchgeführt wird, wenn das von den Lenkdrehmo­ ment-Erfassungsmitteln (5) erfaßte Lenkdrehmoment (T) kontinu­ ierlich reduziert ist für eine Zeitspanne, die länger ist als eine dritte Zeitspanne.

13. Servolenkungssystem nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Zeitspanne kürzer ist als die er­ ste Zeitspanne.