DE10115480A1 - Schutzgerät für elektrische Lenkservoeinrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung kann gleichzeitig Bauteile, die jeweils eine kleine thermische Konstante aufweisen (also leicht durchbrennen können), als auch Bauteile, die jeweils eine große thermische Konstante aufweisen, schützen, und kann verhindern, daß das Lenkgefühl beeinträchtigt wird, infolge einer Verringerung der Hilfskraft, die durch einen übermäßigen Stromschutz beim Lenken hervorgerufen wird. Ein Motor, der eine Lenkhilfskraft erzeugt, und/oder eine Steuerschaltung, welche den Versorgungsstrom steuert, der dem Motor entsprechend Lenkinformation zugeführt wird, werden dadurch gegen Überhitzung geschützt, daß ein Maximalwert des Versorgungsstroms unter zumindest zwei Steuerbedingungen, einer ersten und einer zweiten Steuerbedingung, in Abhängigkeit von der Hysterese des Motorversorgungsstroms begrenzt wird. Die erste Steuerbedingung umfaßt einen ersten Stromgrenzwert, der in Reaktion auf eine erste Gruppe von Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, bei der Steuerschaltung und/oder dem Motor. Die zweite Steuerbedingung umfaßt einen zweiten Stromgrenzwert, der in Reaktion auf eine zweite Gruppe von Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen, bei der Steuerschaltung und/oder dem Motor. Eine Überhitzung der Steuerschaltung und/oder des Motors wird dadurch verhindert, daß der dem Motor zugeführte Versorgungsstrom auf den niedrigen Wert unter dem ersten ...

Description

Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Anmeldung Nr. 2000-218880, die am 19. Juli 2000 eingereicht wurde, und deren Inhalt in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Lenkservoeinrichtung zum Einsatz bei einem Fahrzeug, beispielsweise einem Kraftfahrzeug, und betrifft insbesondere ein Schutzgerät zum Schützen eines Motors und einer Steuerschaltung der Lenkservoeinrichtung gegen Beschädigung oder Ausfall infolge von Überhitzung, durch Begrenzung des durch den Motor fließenden Stroms, und Verhindern, daß der Motor und seine Steuerschaltung überhitzt werden.

Aus der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 7-31189, die der vorliegenden Anmelderin übertragen wurde, ist bereits eine Vorgehensweise bekannt, zu verhindern, daß der Motor einer elektrischen Lenkservoeinrichtung zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug und die Steuerschaltung des Motors überhitzt werden.

Fig. 6 zeigt als Blockschaltbild ein herkömmliches Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung. In Fig. 6 weist das Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung beispielsweise einen Motor 1 als Gegenstand der Steuerung auf, wobei vorgesehen sind: einen mit elektrischem Strom arbeitenden Servomotor, der als Antriebsquelle beispielsweise einer elektrischen Lenkservoeinrichtung zum Einsatz bei einem Kraftfahrzeug dient; eine Motorstromdetektorvorrichtung 2 zur Feststellung des Wertes Im des in den Motor 1 fließenden Stroms; eine Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung 3 zur Entscheidung eines Entscheidungsstromwertes Ih, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes für den Motor 1 bestimmt wird; und eine Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 4, welche den festgestellten Motorstromwert Im als Ausgangswert der Motorstromdetektorvorrichtung 2 empfängt, sowie den Entscheidungsstromwert Ih als Ausgangswert der Entscheidungsstromeinstellvorrichtung 3. Die Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 4 bestimmt die Stromdifferenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih, und berechnet eine Differenz, die dadurch gewichtet wird, daß die Stromdifferenz mit einer vorbestimmten Konstante K multipliziert wird, die auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird. Nachstehend wird die Differenz mit einem Gewicht als "gewichtete Differenz" bezeichnet, um sie von der Differenz ohne Gewichtung zu unterscheiden. Die Konstante K wird auf K1 eingestellt, wenn der festgestellte Motorstromwert Im nicht kleiner ist als der Entscheidungsstromwert Ih, und wird auf K2 eingestellt, wenn der festgestellte Motorstromwert kleiner als der Entscheidungsstromwert Ih ist, wodurch das Anstiegs/Abfallmuster des maximalen Stromgrenzwertes Imx(n), der nachstehend noch genauer erläutert wird, in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Motors 1 und dem Betriebsverfahren für den Motor 1 eingestellt werden kann.

Weiterhin weist das Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung eine Motorstromdifferenzsummierungsvorrichtung 5 auf, welche die gewichteten Differenzen als Ausgangswerte der Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 4 empfängt und akkumuliert oder aufsummiert; eine Maximalstrombestimmungsvorrichtung 6, welche einen maximalen Stromgrenzwert Imx(n) in Reaktion auf die akkumulierten Werte der gewichteten Differenzen bestimmt; eine Stromfestlegungsvorrichtung 7, die beispielsweise in einer Lenkservoeinrichtung zum Einsatz bei einem Kraftfahrzeug einen Motorstromfestlegungswert Iobj festlegt, der in Reaktion auf ein Lenkdrehmoment bestimmt wird, und zwar als Motorstromfestlegungswert, der dem Motor 1 zugeführt werden soll; eine Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung 8, welche den maximalen Stromgrenzwert (n) als Ausgangswert der Maximalstrombestimmungsvorrichtung 6 empfängt, und den Motorstromfestlegungswert Iobj als Ausgangswert der Motorstromfestlegungsvorrichtung 7, den Motorstromfestlegungswert Iobj mit dem Maximalstromgrenzwert Imx(n) vergleicht, den Wert für den Motorstrom, der dem Motor 1 zugeführt werden soll, auf den Motorstromfestlegungswert Iobj einstellt, wenn der Motorstromfestlegungswert Iobj kleiner ist als der Maximalstromgrenzwert Imx(n), und den Wert für den Motorstrom, der an den Motor 1 geliefert werden soll, auf den Maximalstromgrenzwert Imx(n) einstellt, wenn der Motorstromfestlegungswert Iobj größer als der Maximalstromgrenzwert Imx(n) ist; und eine Motortreibervorrichtung 9, die den Motorstromwert als Ausgangswert der Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung 8 empfängt, und den Motor mit einem Strom entsprechend dem Motorstromwert versorgt, um so den Motor 1 zu betreiben.

Andererseits werden die voranstehend geschilderte Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 4, die Motorstromdifferenzsummiervorrichtung 5, die Maximalstrombestimmungsvorrichtung 6, die Motorstromfestlegungsvorrichtung 7 und die Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung 8 durch einen Mikroprozessor implementiert; die Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung 3 wird durch einen Speicher implementiert, in dem der Entscheidungsstromwert Ih gespeichert wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 festgelegt wird; die Motortreibervorrichtung 9 wird durch einen Ausgangsport einer Eingabe/Ausgabeschnittstelle implementiert, die mit dem voranstehend erwähnten Mikroprozessor und einer Eingangsklemme des Motors 1 verbunden ist; die Motorstromdetektorvorrichtung 2 wird durch einen Stromsensor zur Messung des Stroms implementiert, der dem Motor 1 von der Motortreiberschaltung über das Stromversorgungssystem zugeführt wird, wobei eine Ausgangsklemme des Stromsensors mit einem Eingangsport der voranstehend geschilderten Eingabe/Ausgabeschnittstelle verbunden ist.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 7 und 8 der Betriebsablauf bei dem voranstehend geschilderten, herkömmlichen Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung beschrieben. Wenn wie in Fig. 7 gezeigt, die Steuerung zur Begrenzung des maximalen Stroms beginnt, wird der festgestellte Motorstromwert Im im Schritt 101 gelesen, und dann im Schritt 102 mit einem Entscheidungsstromwert Ih verglichen. Wenn der festgestellte Motorstromwert Im größer oder gleich dem Entscheidungsstromwert Ih ist, geht der Vorgang zum Schritt 103 über, wogegen der Vorgang zum Schritt 104 übergeht, wenn der festgestellte Motorstromwert Im kleiner als der Entscheidungsstromwert Ih ist. Im Schritt 103 wird die Differenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih festgestellt, und wird das Ergebnis, das durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizienten K1 erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird, von dem letzten Maximalstromgrenzwert Imx(n-1) subtrahiert. Dies bedeutet: Imx(n) = Imx(n-1) - (Im-Ih) × K1. Im Schritt 104 wird die Differenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih bestimmt, und das Ergebnis, das durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizienten K2 erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird, wird von dem letzten Maximalstromgrenzwert Imx(n-1) subtrahiert. Dies bedeutet:
Imx(n) = Imx(n-1) - (Im-Ih) × K2. Wenn jedoch ein Vergleich zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih durchgeführt wird, ist die Differenz (Im-Ih) eine negative Zahl, da der Entscheidungsstromwert Ih größer ist als der festgestellte Motorstromwert Im. Die voranstehende Gleichung kann daher ersetzt werden durch: Imx(n) = Imx(n-1) + (Ih-Im) × K2. Da der Maximalstromgrenzwert Imx(n) in einem Speicher gespeichert gehalten wird, und jedesmal dann aktualisiert wird, wenn der in Fig. 7 dargestellte Vorgang wiederholt wird, wird der Maximalstromgrenzwert Imx(n), der in dem (n-1)ten Vorgang bestimmt wird, zu dem Maximalstromgrenzwert Imx(n-1).

Im Schritt 105 werden, um die obere Grenze für den Maximalstromgrenzwert Imx(n), der im Schritt 103 oder 104 berechnet wurde, zu begrenzen, der Maximalstromgrenzwert Imx(n) und der obere Grenzwert IHLIM miteinander verglichen, und wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) größer oder gleich dem oberen Grenzwert IHLIM ist, überschreibt der Maximalstromgrenzwert Imx(n) den oberen Grenzwert IHLIM im Schritt 106, und geht der Betriebsablauf zum Schritt 107 über. Im Schritt 107 wird, um die untere Grenze für den Maximalstromgrenzwert Imx(n), der im Schritt 104 berechnet wurde, zu begrenzen, der Maximalstromgrenzwert Imx(n), der im Schritt 103 oder 105 berechnet wurde, oder der Maximalstromgrenzwert Imx(n), also die Obergrenze IHLIM, die im Schritt 106 aktualisiert wurde, mit der Untergrenze ILLIM verglichen. Wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) kleiner oder gleich ILLIM ist, wird ein Stromwertgrenzdatum LIMT auf eine Untergrenze ILLIM im Schritt 108 eingestellt, und wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) größer als ILLIM ist, wird das Stromwertgrenzdatum LIMT auf einen Maximalstromgrenzwert Imx(n) im Schritt 109 eingestellt. Der voranstehend geschilderte obere Grenzwert HLIM wird dazu verwendet, eine solche Einstellung vorzunehmen, daß der maximale Strom den Motor 1 über 30% des zulässigen Zeitraums für die Zufuhr des Maximalstroms versorgen kann, wobei der zulässige Zeitraum beispielsweise auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird. Bei der Formel im Schritt 103 werden, wenn der festgestellte Motorstromwert Im auf dem Maximalstrom festgehalten wird, Im, Ih und K jeweils zu einem festen Wert, und wird die Abnahmerate eines Maximalstromgrenzwertes Imx(n) konstant. Daher wird die obere Grenze IHLIM so eingestellt, daß der Zeitraum, in welchem ein Maximalstromgrenzwert Imx(n) nicht größer als der maximale Motorsteuerstrom MAX wird (der Zeitraum, in welchem der maximale Strom verwendet werden kann), beispielsweise zu 30% des maximal zulässigen Zeitraums für die Stromversorgung mit maximalem Strom. Weiterhin wird die untere Grenze LLLIM auf einen zulässigen Strom für ständige Energieversorgung des Motors 1 eingestellt.

Kurz gefaßt wird, mittels Durchführung der Vorgänge der Schritte 105 bis 109, wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n), der entweder im Schritt 103 oder im Schritt 104 erhalten wird, zwischen der Obergrenze IHLIM und der Untergrenze ILLIM liegt, der Maximalstromgrenzwert Imx(n), der im Schritt 103 oder 104 erhalten wurde, als ein Stromgrenzdatum LIMT gespeichert. Andererseits wird, wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n), der entweder im Schritt 103 oder 104 erhalten wurde, nicht kleiner als die Obergrenze IHLIM ist, die Obergrenze IHLIM(n) als Stromgrenzdatum LIMT gespeichert. Im Gegensatz hierzu wird, wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n), der im Schritt 103 oder 104 erhalten wurde, nicht größer als die Untergrenze IHLIM ist, die Untergrenze IHLIM(n) als Stromgrenzdatum LIMT gespeichert. Dies führt dazu, daß durch die Verarbeitung in den Schritten 105 und 106 der maximal zulässige Zeitraum für die Stromversorgung in Bezug auf den maximalen Strom begrenzt werden kann, und durch die Verarbeitung der Schritte 107 bis 109 wird der maximal zulässige Strom für ständige Energieversorgung des Motors 1 begrenzt, und zwar auf die Untergrenze des Maximalstromgrenzwertes Imx(n), so daß der Motor 1 wirksam kontrolliert werden kann.

Dann wird, wenn die in Fig. 8 gezeigte Ausgangsstrombegrenzungssteuerung beginnt, ein Motorstromfestlegungswert Iobj im Schritt 201 gelesen, und dann wird im Schritt 202 entschieden, ob der Motorstromfestlegungswert Iobj nicht kleiner ist als der maximale Motorsteuerstromwert MAX, der die Obergrenze für diesen Motorstromfestlegungswert Iobj darstellt. Wenn der Motorstromfestlegungswert Iobj nicht kleiner als der Maximalwert MAX des Motorsteuerstroms ist, geht der Betriebsablauf zum Schritt 203 über, in welchem der Motorstromfestlegungswert Iobj auf den maximalen Motorsteuerstrom MAX begrenzt wird. Weiterhin wird im Schritt 204 festgestellt, ob der Motorstromfestlegungswert Iobj nicht kleiner ist als das Stromgrenzdatum LIMT, und wenn der Motorstromfestlegungswert Iobj nicht kleiner ist als das Stromgrenzdatum LIMT, geht der Betriebsablauf zum Schritt 205 über, in welchem der Motorstromfestlegungswert Iobj durch das Stromgrenzdatum LIMT begrenzt wird.

Hierbei wird der Erwärmungszustand (also die Temperaturänderung) des Motors 1 so gemessen, daß dessen Ausgangswelle festgehalten oder drehfest gehalten wird, und zwar in einem ersten Fall, in welchem der maximale Strom ständig an den Motor 1 angelegt wurde, in einem zweiten Fall, in welchem die Stromversorgung mit dem maximalen Strom und eine Stromabschaltung abwechselnd wiederholt wurde, sowie in einem dritten Fall, in welchem der Strom sinusförmig war. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in den Fig. 9 und 10 gezeigt.

Fig. 9 ist ein Diagramm, welches das Stromgrenzdatum LIMT in jenem Fall zeigt, in welchem dem Motor 1 ständig der maximale Strom Ia zugeführt wird, sowie in einem Fall, in welchem ein Strom Ib, der auf einen Wert festgesetzt ist, der nicht kleiner als der Entscheidungsstromwert Ih ist, und kleiner ist als der maximale Stromwert, dem Motor 1 zugeführt wird. Aus Fig. 9 wird deutlich, daß dann, wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) auf den oberen Grenzwert IHLIM eingestellt ist, der obere Grenzwert IHLIM allmählich bis zum unteren Grenzwert ILLIM abnimmt, und auf diesem Wert bleibt.

Fig. 10 ist ein Diagramm, das das Stromgrenzdatum LIMT in jenem Fall zeigt, in welchem Ströme Ic und Id.(Ic < Id), die auf einen Wert festgelegt sind, der nicht größer als der Entscheidungsstromwert Ih und nicht kleiner als die Untergrenze ILLIM sind, dem Motor 1 zugeführt werden. Aus Fig. 10 wird deutlich, daß dann, wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) auf den unteren Grenzwert ILLIM eingestellt wird, der untere Grenzwert ILLIM allmählich auf den unteren Grenzwert ILLIM ansteigt, und dort bleibt.

Aus den Fig. 9 und 10 wird deutlich, daß die Zeit, die verstreicht, bevor der größte Motorstromfestlegungswert Iobj auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, mit Zunahme der Stärke des im Motor 1 fließenden Stroms kürzer wird. Die Zeit, die verstreicht, bevor der größte Motorstromfestlegungswert Iobj auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, ändert sich daher in Abhängigkeit von dem Motorstromwert. Bei einer elektrischen Lenkservoeinrichtung kann daher durch Änderung des Koeffizienten K eine Änderung des Motorstroms durch die Begrenzung des größten Motorstromfestlegungswertes Iobj geglättet werden. Dies dient dazu, die Änderung des Lenkhilfsdrehmoments zu glätten, die durch eine Änderung des Motorstroms hervorgerufen wird, so daß ein merkwürdiges Gefühl in Bezug auf das Lenkverhalten nicht entsteht.

Bei dem Beispiel für den Stand der Technik wird daher die Abnahmerate des Maximalstromgrenzwertes, der eine Strombegrenzung benötigt, infolge einer Hysterese groß, wenn der in einer frühen Stufe fließende Strom zunimmt, so daß eine Beeinträchtigung des Lenkgefühls infolge der Strombegrenzung dadurch verhindert wird, daß die Abnahmerate auf der Grundlage des festgestellten Motorstromwertes beeinflußt wird.

In Bezug auf den Schutz des Motors 1 gegen einen Temperaturanstieg zeigt sich bei Bauteilen, die eine kleine Wärmekapazität aufweisen, beispielsweise bei einer Bürste und FET-Chips des Motors 1, ein schneller Temperaturanstieg, und sobald die Stromversorgung abgeschaltet ist, kühlen sie sich sofort schnell wieder ab. Andererseits tritt bei Bauteilen, die eine große Wärmekapazität aufweisen, beispielsweise internen Bauteilen (bei einer Ankerwicklung, Lagern usw.) des Motors 1, bei einem Kühlkörper eines FET und internen Bauteilen einer Motorsteuereinheit (ECU), die nicht viel Wärme erzeugen, ein langsamer Temperaturanstieg an, und kühlen sich diese Bauteile nach Abschaltung des Stroms nicht sofort ab.

Wenn die zeitliche Änderungsrate des Stroms bei der Einstellung und Neueinstellung der Strombegrenzung in der Strombegrenzung nur auf einen Wert begrenzt ist, treten im allgemeinen folgende Schwierigkeiten auf. Da die Begrenzungsseite für den maximalen Strom zum Begrenzen eines Temperaturanstiegs durch Bauteile bestimmt wird, die jeweils eine kleine Zeitkonstante aufweisen, kann ein starker Strom nicht über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, und da die Neueinstellung der Strombegrenzung durch Wärmeabstrahlung einschränkend durch Bauteile bestimmt wird, die jeweils eine große Zeitkonstante aufweisen, wird die Neueinstellung verzögert. Die Strombegrenzung, die über einen längeren Zeitraum als erforderlich durchgeführt wird, führt zu Unzulänglichkeiten in Bezug auf die Unterstützungskraft des Motors 1 in Bezug auf die Lenkkraft eines Benutzers, wodurch das Lenkgefühl beeinträchtigt wird.

Wenn Lenkvorgänge bei niedriger Geschwindigkeit häufig wiederholt werden, so werden bei den Bauteilen, die jeweils eine kleine Zeitkonstante aufweisen, eine ausreichende Überhitzung und Abkühlung innerhalb eines Lenkzyklus durchgeführt. Unter dem Gesichtspunkt des Schutzes von Bauteilen, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, ist es vorzuziehen, daß die Neueinstellung der Strombegrenzung nicht früh durchgeführt wird.

Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Lösung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, und in der Bereitstellung eines Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung, welche gleichzeitig Bauteile mit kleiner Wärmekapazität (die also durchbrennen können) und Bauteile mit großer Wärmekapazität schützen kann, und welche eine Beeinträchtigung des Lenkgefühls eines Benutzers infolge einer Verringerung der Hilfslenkkraft verhindern kann, die durch einen übermäßigen Stromschutz beim Lenken hervorgerufen wird.

Um das voranstehend geschilderte Ziel zu erreichen wird gemäß eine ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Motor zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft für ein Lenksystem aufweist, welches ein Lenkrad und lenkbare Räder eines Fahrzeugs verbindet, und eine Steuerschaltung zum Steuern eines Versorgungsstroms, der an den Motor angelegt wird, entsprechend Lenkinformation, um hierdurch den Lenkvorgang eines Benutzers bei dem Lenkrad zu unterstützen. Die Steuerschaltung und/oder der Motor wird dadurch gegen eine Überhitzung geschützt, daß der Maximalwert des Versorgungsstroms unter zumindest zwei Steuerbedingungen, einer ersten und einer zweiten Steuerbedingung, begrenzt wird, in Abhängigkeit von der Hysterese des Motorversorgungsstroms. Die erste Steuerbedingung umfaßt einen ersten Stromgrenzwert, der in Reaktion auf eine erste Gruppe von Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, bei der Steuerschaltung und/oder dem Motor. Die zweite Steuerbedingung umfaßt einen zweiten Stromgrenzwert, der in Reaktion auf eine zweite Gruppe von Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen, bei der Steuerschaltung und/oder dem Motor. Die Steuerschaltung und/oder der Motor wird dadurch an einer Überhitzung gehindert, daß der Versorgungsstrom, der dem Motor zugeführt wird, auf den niedrigeren Wert unter dem ersten und zweiten Stromgrenzwert begrenzt wird.

Durch Unterscheidung der ersten Gruppe von Bauteilen, die kleine thermische Zeitkonstanten aufweisen, von der zweiten Gruppe an Bauteilen, die große thermische Zeitkonstanten aufweisen, ist es daher möglich, gleichzeitig sowohl die erste als auch die zweite Gruppe von Bauteilen zu schützen, und zu verhindern, daß das Lenkgefühl eines Benutzers infolge einer Verringerung der Hilfskraft beeinträchtigt wird, die durch einen übermäßigen Stromschutz hervorgerufen wird, durch Verringerung einer Rückstellzeit für den Motorstrom.

Vorzugsweise umfaßt die zweite Steuerbedingung die Einstellung oder Entfernung der Strombegrenzung in Reaktion auf Steuerinformation oder Lenkinformation der Steuerschaltung.

Daher kann die Strombegrenzung je nach Erfordernis durchgeführt werden, wodurch ein wirksamerer Stromschutz erzielt werden kann.

Vorzugsweise umfaßt die zweite Steuerbedingung die Einstellung der Strombegrenzung, wenn der Ruhezustand des Motors im Stillstand über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

Wenn daher das Anhalten und das Drehen des Motors häufig während des Lenkens wiederholt werden, ist es möglich, durch Einstellung eines Strombegrenzungsmusters, das in Reaktion auf die Bauteile bestimmt wird, die jeweils eine kleine thermische Konstante aufweisen, beim Stillstand des Motors 1, und durch dessen Entfernung während der Drehung des Motors, jene Bauteile, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen, beispielsweise die Bürsten, gegen eine Überhitzung zu schützen, und eine Abnahme der Lenkhilfskraft dadurch zu verringern, daß ein unnötiger Stromschutz ausgeschaltet wird.

Vorzugsweise umfaßt die zweite Steuerbedingung die Einstellung der Strombegrenzung, wenn der Zustand, in welchem der dem Motor zugeführte Versorgungsstrom den Maximalwert aufweist, der durch die Steuerschaltung gesteuert wird, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

Selbst wenn der Benutzer des Fahrzeugs daher eine bedeutungslose oder nutzlose Kraft auf das Lenkrad dadurch ausübt, daß er das Lenkrad bis zu einem maximalen Drehwinkel dreht, ist es daher möglich, eine derartige Situation festzustellen, und den Schutz von Bauteilen durchzuführen, die kleine thermische Zeitkonstanten aufweisen.

Vorzugsweise umfaßt die zweite Steuerbedingung die Entfernung der Strombegrenzung, wenn sich der Motor zu drehen begonnen hat, oder der Motorstrom auf einen Wert abgenommen hat, der nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

Daher kann der Motorstrom, der begrenzt wurde, wirksam wieder hergestellt oder erhöht werden.

Vorzugsweise ist, wenn der Versorgungsstrom, der dem Motor zugeführt wird, nicht kleiner als ein vorbestimmter Stromwert ist, eine zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen dem Einstellen und Neueinstellen der Strombegrenzung unter der zweiten Steuerbedingung größer als die zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen der Einstellung und Neueinstellung der Strombegrenzung unter der ersten Steuerbedingung.

Daher kann ein übermäßiger Stromschutz wirksam verhindert werden, und daher kann wirksamer verhindert werden, daß das Lenkgefühl eines Benutzers infolge einer Verringerung der Lenkhilfskraft beeinträchtigt wird.

Weiterhin wird gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung zur Verfügung gestellt, bei welcher vorgesehen sind: ein Motor, der mit einem Lenksystem eines Fahrzeugs verbunden ist; eine Motorstromfestlegungsvorrichtung zur Festlegung des Wertes eines Motorstroms, der dem Motor zugeführt werden soll; eine Motorstromdetektorvorrichtung zur Feststellung des Wertes des durch den Motor fließenden Motorstroms; eine Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung zur Einstellung eines Entscheidungsstromwertes, der als Bezugswert zur Ermittlung der Größe des Wertes des Motorstroms dient, der dem Motor zugeführt wird; eine erste Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung zur Feststellung einer Differenz zwischen dem Entscheidungsstromwert, der von der Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung eingestellt wird, und dem festgestellten Motorstromwert, der von der Motorstromdetektorvorrichtung festgestellt wird, und zur Gewichtung der Differenz mit einem Gewicht für ein Bauteil, das eine kleine thermische Zeitkonstante aufweist, um so eine erste gewichtete Differenz zu erhalten; eine erste Motorstromdifferenzsummiervorrichtung zum Aufsummieren der Werte, die durch Multiplikation der ersten gewichteten Differenz, die von der ersten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung bestimmt wird, mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten werden, der auf der Grundlage eines absoluten Nennstromwertes des Motors bestimmt wird; eine zweite Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung zur Bestimmung einer Differenz zwischen dem Entscheidungsstromwert, der von der Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung eingestellt wird, und dem festgestellten Motorstromwert, der durch die Motorstromdetektorvorrichtung festgestellt wird, und zum Gewichten der Differenz mit einem Gewicht für ein Bauteil, das eine große thermische Zeitkonstante aufweist, um so eine zweite gewichtete Differenz zu erhalten; eine zweite Motorstromdifferenzsummiervorrichtung zum Aufsummieren der Werte, die durch Multiplikation der zweiten gewichteten Differenz, die durch die zweite Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung erhalten wird, mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten werden, der auf der Grundlage des absoluten Nennstromwertes des Motors bestimmt wird; eine Minimalwertauswahlvorrichtung zur Auswahl des kleineren unter den aufsummierten Werten, die von der ersten und der zweiten Motorstromdifferenzsummiervorrichtung erhalten werden; eine Maximalstrombestimmungsvorrichtung zur Bestimmung eines maximalen Strombegrenzungswertes, der dem Motor zugeführt wird, auf der Grundlage eines Ausgangswertes der Minimalwertauswahlvorrichtung; eine Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung eines Motorstromzufuhrwertes auf der Grundlage des maximalen Stromgrenzwertes, der durch die Maximalstrombestimmungsvorrichtung bestimmt wird, und auf einen Motorstromfestlegungswert, der durch die Motorstromfestlegungsvorrichtung festgelegt wird, und eine Motortreibervorrichtung zum Versorgen des Motors mit einem Motorstrom auf der Grundlage des Motorstromzufuhrwertes, der durch die Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung bestimmt wird.

Vorzugsweise weist das Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung gemäß der zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung auf, um die Strombegrenzung einzustellen oder zu entfernen, und zwar in Reaktion auf Steuerinformation oder Lenkinformation der Steuerschaltung.

Vorzugsweise stellt die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung die Strombegrenzung ein, wenn der Zustand des Motors, der sich im Stillstand befindet, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

Vorzugsweise stellt die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung die Strombegrenzung ein, wenn der Zustand, in welchem der dem Motor zugeführte Versorgungsstrom den Maximalwert aufweist, der durch die Maximalstrombestimmungsvorrichtung bestimmt wird, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

Vorzugsweise entfernt die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung die Strombegrenzung, wenn der Motor sich zu drehen begonnen hat, oder der Motorstrom auf einen Wert abgesunken ist, der nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Vorzugsweise ist die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung so aufgebaut, daß dann, wenn der dem Motor zugeführte Versorgungsstrom nicht größer als ein vorbestimmter Stromwert ist, die zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen der Einstellung und der Neueinstellung der Strombegrenzung bei der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung größer ist als die zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen der Einstellung und der Neueinstellung der Strombegrenzung bei der ersten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Hierbei werden gleiche oder entsprechende Teile wie bei dem herkömmlichen Beispiel in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm der Maximalstrombegrenzungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Maximalstrombegrenzungssteuerung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Schutzgerätes für eine elektrische Lenkservoeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufs des Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines herkömmlichen Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung;

Fig. 7 ein Flußdiagramm der Maximalstrombegrenzungssteuerung bei einem herkömmlichen Beispiel;

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Ausgangsstromsteuerung bei dem herkömmlichen Beispiel;

Fig. 9 eine Darstellung der Begrenzungsstromeigenschaften, woraus eine Abnahme des maximalen Festlegungsstroms hervorgeht, wenn der Motorstrom bei dem herkömmlichen Beispiel auf einen Wert festgelegt ist, der nicht kleiner als ein Entscheidungsstromwert ist;

Fig. 10 eine Darstellung der Eigenschaften der Strombegrenzung, aus welcher eine Erhöhung des maximalen Festlegungsstroms hervorgeht, wenn der Motorstrom bei dem herkömmlichen Beispiel auf einen Wert festgesetzt ist, der nicht größer ist als der Entscheidungsstromwert.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild den Aufbau eines Schutzgerätes für eine elektrische Lenkservoeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist das Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie im Falle des voranstehend geschilderten, herkömmlichen Beispiels, eine Motordetektorvorrichtung 2 auf, eine Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung 3, eine Maximalstrombestimmungsvorrichtung 6, eine Motorstromfestlegungsvorrichtung 7 zur Eingabe von Lenkinformation, eine Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung 8, und eine Motortreibervorrichtung 9 zum Antreiben eines Motors 1, der mit einem Lenksystem verbunden ist. Weiterhin weist das Schutzgerät eine erste und eine, zweite Berechnungsvorrichtung 11a und 11b für die gewichtete Differenz des Motorstroms auf, eine erste und eine zweite Motorstromdifferenzsummiervorrichtung 12a und 12b, sowie eine Minimalwertauswahlvorrichtung.

Die erste Berechnungsvorrichtung 11a für die gewichtete Differenz des Motorstroms bestimmt eine Differenz zwischen einem Entscheidungsstromwert, der von der Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung 3 eingestellt wird, und einem festgestellten Motorstromwert, der von der Motorstromdetektorvorrichtung 2 erfaßt wird, und gewichtet die Differenz mit einem Gewicht für ein Bauteil, das eine kleine thermische Zeitkonstante aufweist, um so eine erste gewichtete Differenz zu erhalten. Die erste Motorstromdifferenzsummiervorrichtung 12a summiert die Werte, die durch Multiplikation der ersten gewichteten Differenz, die von der ersten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 11a bestimmt werden, mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten werden, der auf der Grundlage des absoluten Nennstromwertes des Motors 1 bestimmt wird.

Die zweite Berechnungsvorrichtung 11b für die gewichtete Differenz des Motorstroms bestimmt die Differenz zwischen dem Entscheidungsstromwert, der von der Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung 3 eingestellt wird, und dem festgestellten Motorstromwert, der von der Motorstromdetektorvorrichtung 2 festgestellt wird, und gewichtet die Differenz mit einem Gewicht für ein Bauteil, das eine große thermische Zeitkonstante aufweist, um so eine zweite gewichtete Differenz zu erhalten. Die zweite Motorstromdifferenzsummmiervorrichtung 12b summiert die Werte, die durch Multiplikation der zweiten gewichteten Differenz, die von der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 11b bestimmt wird, mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennstromwertes des Motors 1 bestimmt wird.

Die Minimalwertauswahlvorrichtung 13 wählt den kleineren unter den aufsummierten Werten aus, die von der ersten und zweiten Motorstromdifferenzsummiervorrichtung 12a und 12b erhalten werden, und die Maximalstrombestimmungsvorrichtung 6 bestimmt einen Maximalstromgrenzwert, für den Strom, der dem Motor 1 zugeführt werden soll, auf der Grundlage des Ausgangswertes der Minimalwertauswahlvorrichtung 13.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Flußdiagramm der Betriebsablauf bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Der Betriebsablauf bei der ersten Ausführungsform ist ebenso wie bei dem in Fig. 7 gezeigten, herkömmlichen Beispiel in den Schritten 101, 102 und 105 bis 109, und unterscheidet sich von dem herkömmlichen Beispiel in Bezug auf die Schritte 103a, 103b, 104a, 104b und 110. Die Schritte 103a und 104a werden für Bauteile eingesetzt, die jeweils eine große Zeitkonstante aufweisen, und die Schritte 103b und 104b werden für Bauteile verwendet, die jeweils eine kleine Zeitkonstante haben.

Hierbei erfolgt hauptsächlich eine Beschreibung der Schritte 103a, 103b, 104a und 104b, die sich von dem herkömmlichen Beispiel unterscheiden. Im Schritte 102 werden ein festgestellter Motorstromwert Im und ein Entscheidungsstromwert Ih durch die erste Motordifferenzberechnungsvorrichtung 11a verglichen. Wenn der festgestellte Motorstromwert Im größer oder gleich dem Entscheidungsstromwert Ih ist, geht der Betriebsablauf zu den Schritten 103a und 103b über, und wenn der festgestellte Motorstromwert Im kleiner als der Entscheidungsstromwert Ih ist, geht der Betriebsablauf zu den Schritten 104a und 104b über.

Im Schritt 103a wird die Differenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih festgestellt, und wird das Ergebnis, das durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizient K1b erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes für den Motor 1 bestimmt wird, von dem letzten Maximalstromgrenzwert Imx(n-1) subtrahiert. Daher gilt: Imxb(n) = Imxb(n-1) - (Im-Ih) × K1b. Im Schritt 104a wird die Differenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih bestimmt, und das Ergebnis, das durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizienten K2b erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird, wird von dem letzten Maximalstromgrenzwert Imxb(n-1) subtrahiert. Daher gilt: Imxb(n) = Imxb(n-1) - (Im-Ih) × K2b. Wenn jedoch ein Vergleich zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih durchgeführt wird, ist die Differenz (Im-Ih) negativ, da der Entscheidungsstromwert Ih größer ist als der festgestellte Motorstromwert Im. Daher kann die voranstehende Gleichung ersetzt werden durch:
Imxb(n) = Imxb(n-1) + (Ih-Im) × K2b. Da der Maximalstromgrenzwert Imx(n) in einem Speicher gespeichert gehalten wird, und jedesmal aktualisiert wird, wenn der in Fig. 7 dargestellte Vorgang wiederholt wird, wird der Maximalstromgrenzwert Imxb(n), der in dem (n-1)ten Vorgang bestimmt wird, zu dem Maximalstromgrenzwert Imxb(n-1).

Im Schritt 103b wird die Differenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih festgestellt, und wird das Ergebnis, das durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird, von dem letzten Maximalstromgrenzwert Imxa(n-1) subtrahiert. Daher gilt: Imxa(n) = Imxa(n-1) - (Im-Ih) × K1a.

Im Schritt 104b wird die Differenz zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih bestimmt, und wird das Ergebnis, das durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorbestimmten Koeffizienten K2a erhalten wird, der auf der Grundlage des absoluten Nennwertes des Motors 1 bestimmt wird, von dem letzten Maximalstromgrenzwert Imxa(n-1) subtrahiert. Daher gilt: Imxa(n) = Imxa(n-1) - (Im-Ih) × K2a. Wenn jedoch ein Vergleich zwischen dem festgestellten Motorstromwert Im und dem Entscheidungsstromwert Ih durchgeführt wird, ist die Differenz (Im-Ih) negativ, da der Entscheidungsstromwert Ih größer ist als der festgestellte Motorstromwert Im. Die voranstehende Gleichung kann daher ersetzt werden durch: Imxa(n) = Imxa(n-1) + (Ih-Im) × K2a. Da der Maximalstromgrenzwert Imx(n) in einem Speicher gespeichert gehalten wird, und jedesmal aktualisiert wird, wenn der in Fig. 7 dargestellte Vorgang wiederholt wird, wird der Maximalstromgrenzwert Imxa(n), der in dem (n-1)ten Vorgang bestimmt wird, gleich dem Maximalstromgrenzwert Imxa (n-1).

Im Schritt 110 wird der kleinste Wert zwischen den Maximalstromgrenzwerten Imaxa(n) und Imaxb(n), die in den voranstehend geschilderten Schritten 103a bis 104b bestimmt wurden, als Imax(n) ausgewählt. Die Bearbeitung in den Schritten 105 bis 109 erfolgt ebenso, wie dies unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in Fig. 7 geschildert wurde.

Bei dieser ersten Ausführungsform kann, durch Begrenzung des Maximalwertes für den Motorstrom in Abhängigkeit von der Hysterese des Versorgungsstroms für den Motor 1, insbesondere durch Begrenzung des Maximalwertes des Motorstroms unter und zweiten Steuerbedingungen, der Motor 1 und/oder die Steuerschaltung gegen eine Überhitzung geschützt werden.

Die erste Steuerbedingung ist ein Strombegrenzungsmuster, das entsprechend Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen (beispielsweise eine Bürste des Motors 1), bei der Steuerschaltung und/oder dem Motor 1, und die zweite Steuerbedingung ist ein Strombegrenzungsmuster, das entsprechend Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen (beispielsweise ein FET der Steuerschaltung), bei der Steuerschaltung und/oder dem Motor 1. Der Strom zur Versorgung des Motors 1 wird auf den niedrigeren Stromwert unter dem ersten Grenzwert, der auf der Grundlage der ersten Steuerbedingung bestimmt wird, und dem zweiten Grenzwert begrenzt, der auf der Grundlage der zweiten Steuerbedingung bestimmt wird. Fig. 3 zeigt den Zustand einer derartigen Steuerung. Auf der Vertikalachse ist der Stromwert aufgetragen, und auf der Horizontalachse die Zeit.

Auf diese Weise weiß man, durch welchen unter den ersten und zweiten Grenzwerten der Strom zur Versorgung des Motors 1 nunmehr durch eine derartige Steuerung begrenzt wird. Nunmehr wird angenommen, daß der Motorstrom auf den Stromgrenzwert begrenzt ist, der in Abhängigkeit von Bauteilen bestimmt wurde, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen. In diesem Fall ist für Bauteile, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, immer noch eine Sicherheitstoleranz für einen Temperaturanstieg vorhanden. Wenn daher Bauteile, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen, abgekühlt werden, nimmt ihre Temperatur schnell ab, was dazu führt, daß die Strombegrenzung in einer frühen Stufe entfernt werden kann, um dann den Motorversorgungsstrom wieder zu erhöhen (also Rückstellung auf den Ursprungszustand). Durch Unterscheidung jener Bauteile, die jeweils eine kleine thermische Zeitkonstante aufweisen, von jenen Bauteilen, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, ist es daher möglich, gleichzeitig die Bauteile mit kleinen thermischen Zeitkonstanten (also jene, die leicht durchbrennen können) als auch die Bauteile zu schützen, die große thermische Zeitkonstanten aufweisen (also nicht so empfindlich in Bezug auf Durchbrennen sind), und die Rückstellzeit für den Motorstrom zu verringern, um hierdurch zu verhindern, daß das Lenkgefühl beeinträchtigt wird, infolge einer Verringerung der Hilfskraft, hervorgerufen durch einen übermäßigen Stromschutz.

Zweite Ausführungsform

Bei der voranstehend geschilderten zweiten Steuerbedingung, insbesondere dann, wenn der Strom begrenzt wird, um eine Überhitzung der Bürste des Motors 1 zu verhindern, werden lokal begrenzte Abschnitte eines Kommutators gegenüberliegend der Bürste während der Anhaltezustände des Motors übermäßig überhitzt. Die Überhitzung der Bürste kann daher die zulässige Temperatur überschreiten, falls der Strom nicht schnell begrenzt wird. Wenn sich jedoch der Motor 1 dreht, wird der Kommutator gleichmäßig erwärmt, und daher kann die Strombegrenzung ohne das Auftreten irgendwelcher Schwierigkeiten freigegeben werden.

In einem derartigen Fall, wenn das Anhalten und das Drehen des Motors beim Lenken häufig wiederholt werden, kann auch die Bürste gegen eine Überhitzung geschützt werden, wenn die Begrenzung des Motorstroms in Reaktion auf die Steuerinformation oder Lenkinformation der Steuerschaltung eingestellt oder entfernt wird, und zwar dadurch, daß beim Stillstand des Motors 1 das Strombegrenzungsmuster eingestellt wird, das in Abhängigkeit von Bauteilen festgelegt wurde, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, und das Strombegrenzungsmuster bei der Drehung des Motors 1 entfällt.

Durch Einstellung einer Begrenzung für den Motorstrom, wenn der Motor 1 stillsteht, oder wenn der Versorgungsstrom für den Motor 1, der den Maximalwert aufweist, der durch die Steuerschaltung gesteuert wird, zumindest über einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat, ist es möglich, eine derartige Situation festzustellen, in welcher ein Benutzer ständig eine Lenkkraft an das Lenkrad auf sinnlose oder nutzlose Weise anlegt, beispielsweise wenn das Lenkrad bis zum maximalen Drehwinkel gedreht wurde, und kann hierdurch ein Schutz jener Bauteile erzielt werden, die kleine thermische Zeitkonstanten aufweisen. In diesem Fall wird die Berechnung der Strombegrenzung für den Schutz jener Bauteile, die große thermische Zeitkonstanten aufweisen, gleichzeitig durchgeführt, jedoch haben die Bauteile mit kleinen thermischen Zeitkonstanten höhere Priorität.

Fig. 4 zeigt als Blockschaltbild den Aufbau einer Steuerschaltung, die eine derartige Steuerung durchführen kann, eines Schutzgerätes einer elektrischen Lenkservoeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das den Betriebsablauf bei dieser Steuerschaltung zeigt.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist diese zweite Ausführungsform, anders als die in Fig. 1 gezeigte, voranstehend geschilderte erste Ausführungsform, eine Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 auf, welche das Ausgangssignal der Motorstromdetektorvorrichtung 2 empfängt, oder Signale, welche Lenkinformation repräsentieren, beispielsweise das Ausgangssignal eines (nicht dargestellt) Drehsensors, der die Drehung des Motors 1 feststellt, den Stillstandszustand des Motors 1 feststellt, und den Zustand einer Steuerschaltung (den Zustand des Motorstroms), und die Berechnungsoperation der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 11b auf der Grundlage der voranstehend geschilderten Entscheidungsergebnisse steuert. Im übrigen ist der Aufbau bei dieser zweiten Ausführungsform ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.

Falls die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 feststellt, und zwar aus der Lenkinformation, beispielsweise dem Ausgangswert des Drehsensors, daß der Zustand, in welchem sich der Motor 1 im Stillstand befindet, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat, oder in einem Fall, in welchem die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 feststellt, aus dem Ausgangswert der Motorstromdetektorvorrichtung 2, daß der Zustand, in welchem der Versorgungsstrom für den Motor 1 den Maximalwert aufweist, der durch die Steuerschaltung gesteuert wird, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum andauert, sorgt sie für die Einstellung oder Freischaltung der Berechnungsoperation der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 11b. In anderen Fällen sorgt die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 für das Entfernen oder Sperren der Berechnungsoperation der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 11b.

Wie aus dem Flußdiagramm von Fig. 5 hervorgeht, ist mit Ausnahme der Schritte 111 bis 113 der Betriebsablauf bei der zweiten Ausführungsform ebenso wie bei der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform stellt, nach den Schritten 103a bis 104b, die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 fest, im Schritt 111, ob der Motor 1 über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum stillgestanden hat. Hat der Motor 1 über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum stillgestanden, dann führt im Schritt 110 die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 dieselbe Verarbeitung durch wie im Schritt 110 bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform. Ist der Zustand des Motors 1 anders, dann hält im Schritt 112 die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 die Berechnungsoperation der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung 11b an, und ersetzt Imx(n) durch Imxa(n). Dann geht der Betriebsablauf zum Schritt 105 über. Die Schritte 105 bis 109 sind ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, gezeigt im Flußdiagramm von Fig. 2, sowie bei dem herkömmlichen Beispiel, das in dem Flußdiagramm von Fig. 7 dargestellt ist.

Im Schritt 111 kann die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung 14 feststellen, ob der Zustand, in welchem der Versorgungsstrom für den Motor 1 den Maximalwert aufweist, der von der Steuerschaltung gesteuert wird, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat, anstatt festzustellen, ob der Motor 1 über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum stillgestanden hat. In diesem Fall geht, wenn dieser Zustand über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat, der Betriebsablauf zum Schritt 110 über, und anderenfalls zum Schritt 112.

Unter einer Gruppe jener Bauteile, die zur zweiten Steuerbedingung gehören, gibt es Bauteile, beispielsweise die Bürste, bei denen die Dauerströme entsprechend den zulässigen Temperaturanstiegswerten der Bauteile höher sein können, infolge einer Differenz zwischen dem Heizwert bei der Erwärmung und dem thermischen Widerstand bei der Wärmeabstrahlung. Bei diesen Bauteilen ist eine Sicherheitstoleranz in Bezug auf eine Temperaturerhöhung vorhanden, aber da die Rückstellung des Stroms durch andere Bauteile begrenzt wird, kann der Strom nicht wirksam erhöht werden - dies stellt einen Nachteil des voranstehend geschilderten, herkömmlichen Beispiels dar. Wird jedoch die zweite Steuerbedingung so ausgebildet, daß die Strombegrenzung entfernt wird, wenn der Motorstrom auf einen Wert abgesunken ist, der nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, so kann der Strom wirksam zurückgestellt werden.

Falls der Motorstrom nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, kann durch Auswahl der Änderungsrate des Stroms für die Einstellung und Neueinstellung der Strombegrenzung unter der zweiten Steuerbedingung auf solche Weise, daß sie größer ist als die Änderungsrate des Stroms für die Einstellung und Neueinstellung der Strombegrenzung unter der ersten Steuerbedingung, also wenn die thermische Zeitkonstante unter der zweiten Steuerbedingung kleiner gewählt wird als die thermische Zeitkonstante unter der ersten Steuerbedingung, die Beeinträchtigung des Lenkgefühls infolge einer Verringerung der Lenkhilfskraft verhindert werden, die durch einen übermäßigen Stromschutz hervorgerufen wird.

Wenn das erste und das zweite Steuermuster für diesen Zweck noch nicht ausreichend sind, kann selbstverständlich der den Motor 1 versorgende Strom begrenzt werden, durch Bereitstellung eines dritten Steuermusters oder weiterer Steuermuster je nach Erfordernis, und durch Auswahl des niedrigsten Stromwertes unter mehreren der Grenzwerte, die auf der Grundlage dieser Steuermuster bestimmt werden.

Zwar wurde die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, jedoch können selbstverständlich zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung angesichts der voranstehend geschilderten technischen Lehre durchgeführt werden. Daher läßt sich die Erfindung auch anders in die Praxis umsetzen, als dies voranstehend Speziell beschrieben wurde.

Claims (12)

1. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung, die einen Motor (1) aufweist, um eine Lenkhilfskraft für ein Lenksystem zu erzeugen, das ein Lenkrad mit lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs verbindet, sowie eine Steuerschaltung zum Steuern des Versorgungsstroms, der dem Motor zugeführt wird, in Abhängigkeit von Lenkinformation, um hierdurch den Lenkvorgang eines Benutzers mit dem Lenkrad zu unterstützen,
wobei die Steuerschaltung und/oder der Motor (1) dadurch gegen eine Überhitzung geschützt wird, daß ein Maximalwert des Versorgungsstroms unter zumindest zwei Steuerbedingungen, einer ersten und einer zweiten Steuerbedingung, begrenzt wird, abhängig von der Hysterese des Motorversorgungsstroms;
wobei die erste Steuerbedingung einen ersten Stromgrenzwert umfaßt, der in Reaktion auf eine erste Gruppe von Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine große thermische Zeitkonstante aufweisen, der Steuerschaltung und/oder des Motors (1);
die zweite Steuerbedingung einen zweiten Stromgrenzwert umfaßt, der in Reaktion auf eine zweite Gruppe von Bauteilen bestimmt wird, die jeweils eine kleine thermische Kommunikationssystem aufweisen, der Steuerschaltung und/oder des Motors (1); und
dadurch eine Überhitzung der Steuerschaltung und/oder des Motors (1) verhindert wird, daß der den Motor (1) zugeführte Versorgungsstrom auf den niedrigeren Wert des ersten und zweiten Stromgrenzwertes begrenzt wird.

2. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Steuerbedingung die Einstellung oder Entfernung der Strombegrenzung in Reaktion auf Steuerinformation oder Lenkinformation von der Steuerschaltung umfaßt.

3. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 2, bei welchem die zweite Steuerbedingung die es der Strombegrenzung umfaßt, wenn der Zustand des Motors (1) im Stillstand über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

4. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die zweite Steuerbedingung die Einstellung der Strombegrenzung umfaßt, wenn der Zustand, in welchem der dem Motor (1) zugeführte Versorgungsstrom den Maximalwert aufweist, der von der Steuerschaltung gesteuert wird, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

5. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem die zweite Steuerbedingung die Entfernung der Strombegrenzung umfaßt, wenn sich der Motor (1) zu Drehen begonnen hat, oder der Motorstrom auf einen Wert abgesunken ist, der nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

6. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem dann, wenn der den Motor (1) zugeführte Versorgungsstrom nicht niedriger als ein vorbestimmter Stromwert ist, eine zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen dem Einstellen und Neueinstellen der Strombegrenzung unter der zweiten Steuerbedingung größer ist als eine zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen der Einstellung und der Neueinstellung der Strombegrenzung unter der ersten Steuerbedingung.

7. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung, wobei die Schutzvorrichtung aufweist:
einen Motor (1), der mit einem Lenksystem eines Fahrzeugs verbunden ist;
eine Motorstromfestlegungsvorrichtung (7) zur Festlegung des Wertes des Motorstroms, der dem Motor (1) zugeführt werden soll;
eine Motorstromdetektorvorrichtung (2) zur Feststellung des Wertes des Motorstroms, der durch den Motor (1) fließt;
eine Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung (3) zur Einstellung eines Entscheidungsstromwertes, der als ein Bezugswert dient, um die Größe des Wertes des Motorstroms zu entscheiden, welcher dem Motor (1) zugeführt wird;
eine erste Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung (11a) zur Bestimmung einer Differenz zwischen dem Entscheidungsstromwert, der von der Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung (3) eingestellt wird, und dem festgestellten Motorstromwert, der von der Motorstromdetektorvorrichtung (2) festgestellt wird, und zur Gewichtung der Differenz mit einem Gewicht für ein Bauteil, das eine kleine thermische Zeitkonstante aufweist, um eine erste gewichtete Differenz zu erhalten;
eine erste Motorstromdifferenzsummiervorrichtung (12a) zum Aufsummieren der Werte, die durch Multiplikation der ersten gewichteten Differenz, die von der ersten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung (11a) bestimmt wird, mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten werden, der auf der Grundlage eines absoluten Nennstromwertes des Motors (1) bestimmt wird;
eine zweite Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung (11b) zur Bestimmung einer Differenz zwischen dem Entscheidungsstromwert, der von der Entscheidungsstromwerteinstellvorrichtung (3) eingestellt wird, und dem festgestellten Motorstromwert, der von der Motorstromdetektorvorrichtung (2) festgestellt wird, und zur Gewichtung der Differenz mit einem Gewicht für ein Bauteil, das eine große thermische Zeitkonstante aufweist, um eine zweite gewichtete Differenz zu erhalten;
eine zweite Motorstromdifferenzsummiervorrichtung (12b) zum Aufsummieren der Werte, die durch Multiplikation der zweiten gewichteten Differenz, die von der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung (11b) erhalten wird, mit einem vorbestimmten Koeffizienten erhalten werden, der auf der Grundlage des absoluten Nennstromwertes des Motors (1) bestimmt wird;
eine Minimalwertauswahlvorrichtung (13) zur Auswahl des kleineren Wertes unter den aufsummierten Werten, die von der ersten und zweiten Motorstromdifferenzsummiervorrichtung (12a, 12b) erhalten wird;
eine Maximalstrombestimmungsvorrichtung (6) zur Bestimmung eines Maximalstromgrenzwertes, welcher dem Motor (1) zugeführt werden soll, auf der Grundlage eines Ausgangswertes der Minimalwertauswahlvorrichtung (13);
eine Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung (8) zur Bestimmung eines Motorstromversorgungswertes, auf der Grundlage des Maximalstromgrenzwertes, der von der Maximalstrombestimmungsvorrichtung (6) bestimmt wird, und, eines Motorstromfestlegungswertes, der von der Motorstromfestlegungsvorrichtung (7) festgelegt wird; und
eine Motortreibervorrichtung (9) zum Versorgen des Motors (1) mit einem Motorstrom auf der Grundlage des Motorstromversorgungswertes, der von der Motorstromvergleichs/Bestimmungsvorrichtung (8) bestimmt wird.

8. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 7, welches weiterhin eine Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung (14) aufweist, um die Strombegrenzung in Reaktion auf Steuerinformation oder Lenkinformation der Steuerschaltung einzustellen oder zu entfernen.

9. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 8, bei welchem die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung (14) die Strombegrenzung einstellt, wenn der Zustand des Motors (1) im Stillstand über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

10. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung (14) die Strombegrenzung einstellt, wenn der Zustand, in welchem der dem Motor (1) zugeführte Versorgungsstrom den Maximalwert aufweist, der von der Maximalstrombestimmungsvorrichtung (6) bestimmt wurde, über zumindest einen vorbestimmten Zeitraum angedauert hat.

11. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei welchem die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung (14) die Strombegrenzung entfernt, wenn sich der Motor (1) zu drehen begonnen hat, oder der Motorstrom auf einen Wert abgesunken ist, der nicht größer ist als ein vorbestimmter Wert.

12. Schutzgerät für eine elektrische Lenkservoeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei welchem die Strombegrenzungseinstellungs/Entfernungsvorrichtung (14) so ausgebildet ist, daß dann, wenn der den Motor (1) zugeführte Versorgungsstrom nicht kleiner als ein vorbestimmter Stromwert ist, eine zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen der Einstellung und der Neueinstellung der Strombegrenzung bei der zweiten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung (11b) größer ist als eine zeitliche Änderungsrate des Stroms zur Durchführung der Umschaltung zwischen der Einstellung und Neueinstellung der Strombegrenzung bei der ersten Motorstromdifferenzberechnungsvorrichtung (11a).