-
Die
vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Anmeldung Nr. 2000-218880,
die am 19. Juli 2000 eingereicht wurde.
-
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.
-
Vorrichtungen
und Verfahren zum Schützen eines
Motors vor einer übermäßigen Strombeanspruchung
sind beispielsweise bekannt aus
US 4,942,347 ,
wo zum Schutz eines Motors vor einem übermäßigen Strom ein Betriebspunkt
des Ausgangsstroms und Kompensieren einer Temperaturcharakteristik
vorgenommen wird; aus
JP
611 32 086 A , wo der Motor gegen einen Überstrom geschützt werden
kann, durch Schließen
eines Schalters, wenn an einem Ausgang eine Referenzspannung anliegt,
wodurch ein Begrenzer einen Abweichungseingang abtrennt; aus
JP 590 80 188 A ,
wo ein Strombegrenzer einen Motorstrom unterdrückt, wenn ein Motorstromdetektor
einen Motorstrom detektiert und ein vorwärtiger und rückwärtiger Stromvergleicher
jeweils ein vorwärtiges
und rückwärtiges Überlastsignal
abgeben, wenn die Motorstromsignale größer oder gleich einem vorwärtigen bzw.
rückwärtigen Überlastreferenzstromwert
werden, und aus
JP
032 26 283 A , wo der Servoverstärker während der Stromspeisung geschützt wird
durch Abschätzen einer
Verbindungstemperatur eines Halbleiters durch einen Beobachter,
basierend auf dem Laststrom des Servomotors und dessen Dauer.
-
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.
-
6 zeigt als Blockschaltbild
ein herkömmliches
Schutzgerät
für eine
elektrische Lenkservoeinrichtung. In 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 Motorstromdifferenzsmmiervorrichtung 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 7 und 8 der
Betriebsablauf bei dem voranstehend geschilderten, herkömmlichen Schutzgerät für eine elektrische
Lenkservoeinrichtung beschrieben. Wenn, wie in 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 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 104 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 ILLIM ist, die Untergrenze ILLIM(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 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 9 und 10 gezeigt.
-
9 ist ein Diagramm, welches
den Stromverlauf 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 9 wird deutlich, daß dann,
wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) auf den oberen Grenzwert IHLIM
eingestellt ist, der Maximalstromgrenzwert Imx(n) allmählich bis
zum unteren Grenzwert ILLIM abnimmt, und auf diesem Wert bleibt.
-
10 ist ein Diagramm, das
den Stromverlauf 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 10 wird deutlich,
daß dann,
wenn der Maximalstromgrenzwert Imx(n) auf den unteren Grenzwert
ILLIM eingestellt wird, der Maximalstromgrenzwert Imx(n) allmählich auf
den maximalen Motorsteurstrom MAX ansteigt, und dort bleibt.
-
Aus
den 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 große thermische
Zeitkonstanten aufweisen, von der zweiten Gruppe an Bauteilen, die kleine
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:
-
1 ein
Blockschaltbild des Aufbaus eines Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ein
Flußdiagramm
der Maximalstrombegrenzungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ein
Diagramm, das die Maximalstrombegrenzungssteuerung entsprechend
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
4 ein
Blockschaltbild des Aufbaus eines Schutzgerätes für eine elektrische Lenkservoeinrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
5 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
des Betriebsablaufs des Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
6 ein
Blockschaltbild des Aufbaus eines herkömmlichen Schutzgeräts für eine elektrische Lenkservoeinrichtung;
-
7 ein
Flußdiagramm
der Maximalstrombegrenzungssteuerung bei einem herkömmlichen Beispiel;
-
8 ein
Flußdiagramm
der Ausgangsstromsteuerung bei dem herkömmlichen Beispiel;
-
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;
-
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
-
1 zeigt
als Blockschaltbild den Aufbau eines Schutzgerätes für eine elektrische Lenkservoeinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie aus 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 13.
-
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 Motorstromdifferenzsummiervorrichtung 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 2 gezeigte
Flußdiagramm
der Betriebsablauf der ersten Ausführungsform beschrieben. Der
Betriebsablauf der ersten Ausführungsform
ist gleich dem in 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 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)
+ (Ihm – Im) × K2a. Da
der Maximalstromgrenzwert Imx(n) in einem Speicher gespeichert gehalten
wird, und jedesmal aktualisiert wird, wenn der in 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 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 einer ersten
und zweiten Steuerbedingung, 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. 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.
-
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. 7 ist ein
Flußdiagramm,
das den Betriebsablauf bei dieser Steuerschaltung zeigt.
-
Wie
aus 4 hervorgeht, weist diese zweite Ausführungsform,
anders als die in 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 5 hervorgeht, ist mit Ausnahme der Schritte 110 bis 112 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 2, sowie bei dem herkömmlichen Beispiel, das in dem
Flußdiagramm
von 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 Stromwirksam 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.