DE10128749A1 - Steuerung für eine elektrische Servolenkung - Google Patents

Steuerung für eine elektrische Servolenkung

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Abstract

Wenn bei einer elektrischen Servolenkungssteuerung nach dem Stand der Technik diese erneut gestartet wird, unmittelbar nach ihrem Ausschalten, werden Schmelzen und Verschweißen eines Kontakts eines Relais festgestellt, während sich ein Glättungskondensator noch nicht vollständig entlanden hat. Dies kann zu einer fehlerhaften Feststellung führen. Eine neue elektrische Servolenkungssteuerung weist eine Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung sowie eine Entladungsschaltung auf. Die Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung ist zwischen der Batterie eines Fahrzeugs und einem Elektromotor zur Abgabe eines Hilfsdrehmoments an ein Lenkrad angeordnet und dient zur Feststellung der Spannung an dem Kontakt eines Relais an der Seite des Elektromotors, wobei dieses Relais die Stromabgabe von der Batterie steuert. Die Entladungsschaltung entlädt den Glättungskondensator. Dann werden Schmelzen und Verschweißen des Relaiskontakts festgestellt, auf der Grundlage der Spannung an dem Relaiskontakt, die von der Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung festgestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für eine elektrische Servolenkung eines Kraftfahrzeugs zur Feststellung, ob zu Beginn des Betriebs ein Relais geschmolzen wurde oder verschweißt wurde.
Fig. 9 zeigt den Aufbau einer bekannten Steuerung für eine elektrische Servolenkung, die beispielsweise im japanischen offengelegten Patent Nr. 64289/1993 beschrieben ist. Diese Steuerung weist einen Elektromotor 1 zum Liefern eines Hilfsdrehmoments an das Lenkrad (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs auf, und eine Batterie 2 zum Versorgen des Motors 1 mit einem Motorstrom IM für dessen Antrieb.
Ein Kondensator 3, der eine hohe Kapazität von etwa 1000 µF bis 3600 µF aufweist, glättet die Brummkomponente des Motorstroms IM. Ein Nebenschlußwiderstand 4 wird zum Feststellen des Motorstroms IM verwendet. Eine Brückenschaltung 5 besteht aus mehreren Halbleiterschaltelementen Q1-Q4, beispielsweise FETs (Feldeffekttransistoren), zum Schalten des Motorstroms IM entsprechend der Stärke und der Richtung des Hilfsdrehmoments. Ein Relais 6 leitet den Motorstrom IM weiter oder unterbricht ihn, je nach Erfordernis.
Eine Treiberschaltung 7 schaltet die Halbleiterschaltelemente Q1-Q4, treibt den Motor 1 über die Brückenschaltung 5, und betätigt das Relais 6. Eine Motorstromdetektorvorrichtung 8 stellt den Motorstrom IM von beiden Enden des Nebenschlußwiderstands 4 fest. Die Treiberschaltung 7 und die Motorstromdetektorvorrichtung 8 bilden eine Schnittstellenschaltung für einen Mikrocomputer (wie nachstehend genauer erläutert wird). Ein Drehmomentsensor 9 stellt das Lenkdrehmoment T fest, das auf das Lenkrad aufgebracht wird. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs fest.
Der voranstehend erwähnte Mikrocomputer (CPU) ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet, und berechnet das Hilfsdrehmoment auf der Grundlage des Lenkdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Der Mikrocomputer 12 koppelt den Motorstrom IM zurück, und erzeugt ein Treibersignal entsprechend dem Hilfsdrehmoment. Der Mikrocomputer 12 legt Treibersignale an die Treiberschaltung 7 an. Eines der Treibersignale besteht aus einem Befehl D0, der die Drehrichtung zum Steuern der Brückenschaltung 5 angibt. Die anderen Treibersignale betreffen die Stärke des Steuerstroms I0.
Der Mikrocomputer 12 weist eine Motorstrombestimmungsvorrichtung 13 auf, eine Subtraktionsvorrichtung 14, und eine PID-Arithmetikvorrichtung 15. Die Motorstrombestimmungsvorrichtung 13 erzeugt den Befehl D0, der die Drehrichtung des Motors 1 angibt, und einen Befehl Im, der die Stärke des Motorstroms entsprechend dem Hilfsdrehmoment angibt. Die Subtraktionsvorrichtung 14 berechnet die Stromabweichung ΔI des Motorstroms IM von dem vorgegebenen Motorstrom Im. Die PID-Arithmetikvorrichtung 15 berechnet das Ausmaß der Korrektur eines proportionalen Terms (P), eines Integralterms (I), und eines Ableitungsterms (D) aus der Stromabweichung ΔI, und erzeugt eine Stärke des Steuerstroms I0 entsprechend einem Tastverhältnis bei Impulsbreitenmodulation (PWM).
Der Mikrocomputer 12 weist weiterhin einen A/D-Wandler auf, eine PWM-Zeitgeberschaltung, sowie andere Bauteile (die nicht dargestellt sind), und weist Eigendiagnoseeigenschaften auf. Wenn das System gestartet wird, beurteilt der Mikrocomputer, ob ein Kontakt des Relais 6 geschmolzen und verschweißt wurde. Weiterhin führt der Mikrocomputer eine Fehlerdiagnose bei dem System durch. Wird kein Fehler festgestellt, betätigt der Mikrocomputer das Relais 6, und liefert elektrische Energie an die Brückenschaltung 5. Im Betrieb des Systems führt der Mikrocomputer ständig eine Eigendiagnose durch, um zu beurteilen, ob das System normal arbeitet. Wenn eine Störung auftritt, veranlaßt der Mikrocomputer die Treiberschaltung 7 zum Öffnen des Relais 6, wodurch der Motorstrom IM unterbrochen wird.
Der Betriebsablauf bei diesem elektrischen Servolenkungssystem wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Der Mikrocomputer 12 erhält das Lenkdrehmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Drehmomentsensor 9 bzw. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10. Der Motorstrom IM wird von dem Nebenschlußwiderstand 4 auf den Mikrocomputer 12 rückgekoppelt. Der Mikrocomputer 12 erzeugt den Befehl D0 für die Drehrichtung der Servolenkung und die Stärke des Steuerstroms I0 entsprechend der Stärke des Hilfsdrehmoments, und schickt diese an die Treiberschaltung 7.
Bei stabilen Betriebsbedingungen schließt die Treiberschaltung 7 das Relais 6, das normalerweise geöffnet ist. Wenn der Befehl D0 für die Drehrichtung und die Stärke des Steuerstroms I0 eingegeben werden, erzeugt der Mikrocomputer ein PWM-Treibersignal, und schickt dies an die Halbleiterschaltelemente Q1-Q4 der Brückenschaltung 5.
Auf diese Weise wird der Motorstrom IM von der Batterie 2 an den Motor 1 über das Relais 6, den Nebenschlußwiderstand 4 und die Brückenschaltung 5 geliefert.
Der Motorstrom IM wird über den Nebenschlußwiderstand 4 und über die Motorstromdetektorvorrichtung 8 festgestellt, und auf die Subtraktionsvorrichtung 14 in dem Mikrocomputer 12 rückgekoppelt, damit der Motorstrom IM mit dem vorgegebenen Motorstrom Im übereinstimmt.
Daher wird der Motor 1 mit dem Motorstrom IM betrieben, und erzeugt ein Hilfsdrehmoment mit gewünschter Stärke in einer gewünschten Richtung. Der Motorstrom IM enthält eine Brummkomponente infolge der Schaltoperation des PWM-Treibers der Brückenschaltung 5. Der Strom wird jedoch durch den Kondensator 3 mit hoher Kapazität geglättet.
Im allgemeinen wird bei dieser Art eines elektrischen Servolenkungssystems festgestellt, ob ein Kontakt des Relais geschmolzen und verschweißt wurde, bevor das Relais geschlossen wird, wenn das Lenksystem in Gang gesetzt wird. Ein bekanntes Verfahren zur Feststellung, ob der Relaiskontakt geschmolzen und verschweißt wurde, besteht in der Verwendung einer Spannung Vrc am Relaiskontakt, an welchen ein Verbraucher angeschlossen ist. Wurde der Kontakt des Relais 6 geschmolzen und verschweißt, so wird die Relaiskontaktspannung Vrc gleich der Batteriespannung am Relais 6. Das Vorhandensein oder die Abwesenheit der Verschmelzung des Relais kann daher aus der Größe der Relaiskontaktspannung Vrc festgestellt werden. Wenn das Relais offen ist, wird jedoch die Relaiskontaktspannung Vrc gleich der Ladespannung des Glättungskondensators 3. Wenn daher die Steuerung für die elektrische Servolenkung unmittelbar nach dem Abschalten wieder gestartet wird, so wird die Feststellung durchgeführt, wenn sich der Glättungskondensator 3 noch nicht vollständig entladen hat. Die Feststellung, ob eine Verschmelzung aufgetreten ist, erfolgt daher, während die Relaiskontaktspannung Vrc hoch ist. Daher kann eine fehlerhafte Beurteilung eines Fehlers des Relais 6 erfolgen, also dessen Schmelzen und Verschweißen.
Um dies zu vermeiden muß bei dem voranstehend geschilderten elektrischen Servolenkungssystem nach dem Stand der Technik dann, wenn ein Schmelzen und Verschweißen des Relaiskontakts festgestellt werden soll, der Mikrocomputer warten, bis sich der Glättungskondensator 3 vollständig entladen hat. Dies verlängert die Startzeit des elektrischen Servolenkungssystems. Man kann sich leicht ein Verfahren überlegen, die Entladungszeit des Glättungskondensators zu verkürzen, nämlich einen Widerstand parallel zu dem Glättungskondensator 3 einzufügen, bevor mit der Entladung begonnen wird. Allerdings nimmt bei diesem Verfahren der Verbrauch des elektrischen Stroms zu, wenn sich die elektrische Servolenkungssteuerung in Betrieb befindet.
Weiterhin ist ein Entladungswiderstand mit einer hohen Verlustleistung erforderlich.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten Probleme entwickelt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer elektrischen Servolenkungssteuerung, bei welcher ein Glättungskondensator mit niedrigem Stromverbrauch entladen wird, um hierdurch die Entladungszeit zu verkürzen, und hierdurch wiederum die Startzeit zu verkürzen.
Eine elektrische Servolenkungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, daß sie ein Hilfsdrehmoment von einem Elektromotor an ein Lenkteil eines Fahrzeugs abgibt, wobei die elektrische Servolenkungssteuerung aufweist:
ein Relais, das einen ersten Kontakt an der Seite des Elektromotors und einen zweiten Kontakt an der Seite einer Gleichstromversorgung aufweist, und das einen Strom zwischen dem Elektromotor und der Gleichstromversorgung schaltet;
einen Glättungskondensator, der an den ersten Kontakt angeschlossen ist;
eine Spannungsdetektorvorrichtung zur Feststellung der Spannung an dem ersten Kontakt; und
eine Entladungsschaltung, die eine Schaltvorrichtung zum Entladen des Glättungskondensators aufweist, wobei die Schaltvorrichtung eingeschaltet wird, bevor das Relais betrieben wird, um den ersten und den zweiten Kontakt einzuschalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Glättungskondensator in kürzerer Zeit entladen. Es wird die Zeit verkürzt, die zur Feststellung einer Verschmelzung und Verschweißung des Relaiskontakts erforderlich ist. Daher wird die Startzeit der Steuerung verringert.
Bei einer Ausführungsform der elektrischen Servolenkungssteuerung wird, wenn der Glättungskondensator über eine vorgegebene Spannung hinaus aufgeladen wird, der. Glättungskondensator auf unterhalb der vorgegebenen Spannung durch die Schaltvorrichtung entladen.
Bei dieser Ausführungsform kann die elektrische Servolenkungssteuerung dadurch in kürzerer Zeit gestartet werden, daß die Entladung nur dann durchgeführt wird, wenn sie erforderlich ist.
Bei einer Ausführungsform der elektrischen Servolenkungssteuerung stellt die Spannungsdetektorvorrichtung die Spannung an dem ersten Kontakt fest, nachdem der Glättungskondensator durch die Schaltvorrichtung der Entladungsschaltung entladen wurde.
Bei dieser Ausführungsform kann das Verschmelzen und Verschweißen des Kontakts sicher festgestellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Servolenkungssteuerung weiterhin eine Ladeschaltung zum Laden des Glättungskondensators auf, wobei die Ladeschaltung so gesteuert wird, daß sie den Glättungskondensator auflädt, nachdem die Spannungsdetektorvorrichtung die Spannung an dem ersten Kontakt festgestellt hat, und bevor das Relais betrieben wird, um den ersten und den zweiten Kontakt einzuschalten.
Bei dieser Ausführungsform kann die Bereitstellung der Vorrichtung zum Aufladen des Glättungskondensators den Strom durch den Relaiskontakt verringern. Daher kann ein Verschmelzen und Verschweißen des Relaiskontakts verhindert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Servolenkungssteuerung weist die Entladungsschaltung einen Widerstand auf, der zwischen die Schaltvorrichtung und den Glättungskondensator geschaltet ist, und wird dieser Widerstand auch als Ladewiderstand in der Ladeschaltung verwendet.
Bei dieser Ausführungsform kann die Anzahl an Bauteilen in der Schaltung verringert werden, da sich bei dieser Anordnung die Entladungsschaltung und die Ladeschaltung den Widerstand teilen.
Bei einer anderen Ausführungsform der elektrischen Servolenkungssteuerung wird, wenn die Spannungsdetektorvorrichtung eine Spannung oberhalb einer vorgegebenen Spannung feststellt, nachdem der Glättungskondensator durch die Schaltvorrichtung entladen wurde, die Entladungsschaltung so gesteuert, daß der Glättungskondensator erneut durch die Schaltvorrichtung nach Verstreichen einer bestimmten Wartezeit entladen wird.
Bei dieser Ausführungsform kann das Verschmelzen und Verschweißen des Kontakts noch verläßlicher festgestellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Servolenkungssteuerung wird die Wartezeit so gesteuert, daß sie sich entsprechend der Spannung an dem ersten Kontakt ändert.
Bei dieser Ausführungsform kann die elektrische Servolenkungssteuerung schneller gestartet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Entladungsschaltung, die in der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm, das den Betriebsablauf der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung erläutert, wenn die Steuerung gestartet wird;
Fig. 4 den Aufbau einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung;
Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betriebsablauf der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung erläutert, wenn die Steuerung gestartet wird;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Arbeitsablauf zum Starten einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung erläutert;
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das den Arbeitsablauf zum Starten einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung erläutert;
Fig. 8 ein Eigenschaftsdiagramm, das zur Festlegung des Entladungsintervalls Td der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung verwendet wird; und
Fig. 9 den Aufbau der elektrischen Servolenkungssteuerung nach dem Stand der Technik.
Ausführungsform 1
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 liefert ein Elektromotor 1 ein Hilfsdrehmoment an das Lenkrad (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs. Eine Batterie 2 liefert Motorstrom IM an den Motor 1 für dessen Betrieb.
Ein Kondensator 3 mit hoher Kapazität von etwa 1000 µF bis 3000 µF absorbiert die Brummkomponente des Motorstroms IM. Ein Nebenschlußwiderstand 4 wird zur Feststellung des Motorstroms IM verwendet. Eine Brückenschaltung 5 besteht aus mehreren Halbleiterschaltelementen Q1-Q4, beispielsweise FETs, zum Schalten des Motorstroms IM entsprechend der Stärke und der Richtung des Hilfsdrehmoments. Ein Relais 6 läßt je nach Erfordernis den Motorstrom IM durch oder unterbricht ihn, und weist einen Kontakt 6a an der Seite des Motors 1 auf, einen Kontakt 6b an der Seite der Batterie 2, und eine Erregerspule 6c zum Ein- und Ausschalten dieser Kontakte.
Eine Treiberschaltung 7 steuert die Halbleiterschaltelemente Q1-Q4 und treibt den Motor 1 über die Brückenschaltung 5, und betätigt das Relais 6. Eine Motorstromdetektorvorrichtung 8 stellt den Motorstrom IM über ein Ende des Nebenschlußwiderstands 4 fest. Die Treiberschaltung 7 und die Motorstromdetektorvorrichtung 8 bilden zusammen eine Schnittstellenschaltung für einen Mikrocomputer (wie später genauer erläutert wird). Ein Drehmomentsensor 9 stellt das Lenkdrehmoment T fest, das auf das Lenkrad aufgebracht wird. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs fest.
Der voranstehend erwähnte Mikrocomputer (CPU) ist mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet, und berechnet das Hilfsdrehmoment auf der Grundlage des Lenkdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Der Mikrocomputer 12 koppelt den Motorstrom IM zurück, und erzeugt ein Treibersignal entsprechend dem Hilfsdrehmoment. Der Mikrocomputer 12 legt Treibersignale an die Treiberschaltung 7 an. Eines dieser Treibersignale besteht aus einem Befehl D0, der die Drehrichtung zum Steuern der Brückenschaltung 5 angibt. Die anderen Treibersignale bestehen aus dem Ausmaß der Steuerung des Stroms I0.
Der Mikrocomputer 12 weist eine Motorstrombestimmungsvorrichtung 13 auf, eine Subtraktionsvorrichtung 14, und eine PID-Arithmetikvorrichtung 15. Die Motorstrombestimmungsvorrichtung 13 erzeugt den Befehl D0, der die Drehrichtung des Motors 1 angibt, und einen Befehl Im, der das Ausmaß des Motorstroms entsprechend dem Hilfsdrehmoment angibt. Die Subtraktionsvorrichtung 14 berechnet die Stromabweichung ΔI des Motorstroms IM gegenüber dem vorgegebenen Motorstrom Im. Die PID-Arithmetikvorrichtung 15 berechnet das Ausmaß der Korrektur eines Proportionalterms (P), eines Integralterms (I) und eines Ableitungsterms (D) aus der Stromabweichung ΔI, und erzeugt ein Ausmaß des Steuerstroms I0 entsprechend einem Tastverhältnis einer Impulsbreitenmodulation (PWM).
Der Mikrocomputer 12 weist weiterhin einen A/D-Wandler auf, eine PWM-Zeitgeberschaltung, sowie andere Bauteile (die sämtlich nicht dargestellt sind), und weist Eigendiagnoseeigenschaften auf. Wenn das System gestartet wird, beurteilt der Mikrocomputer, ob bei einem Kontakt des Relais 6 ein Fehler aufgetreten ist, also ob der Kontakt geschmolzen und verschweißt wurde. Weiterhin führt der Mikrocomputer eine Fehlerdiagnose bei dem System durch. Wird kein Fehler festgestellt, betätigt der Mikrocomputer das Relais 6, und liefert elektrische Energie an die Brückenschaltung 5. Im Betrieb des Systems führt der Mikrocomputer ständig eine Eigendiagnose durch, um zu beurteilen, ob die Steuerung normal arbeitet. Wenn eine Störung oder ein Fehler auftritt, veranlaßt der Mikrocomputer die Treiberschaltung 7 zum Öffnen des Relais 6, wodurch der Motorstrom IM abgeschaltet wird.
Eine Entladungsschaltung 17 stellt eine Entladungssteuervorrichtung dar, die den Glättungskondensator 3 entlädt, also elektrische Ladungen von dem Kondensator 3 entfernt. Insbesondere entlädt die Entladungsschaltung 17 den Glättungskondensator 3 entsprechend einem Steuersignal von dem Mikrocomputer 12. Ein Widerstand 18 legt die Zeitkonstante für das Entladen des Glättungskondensators 3 fest, und schützt die Entladungsschaltung 17 gegen den Entladungsstrom. Eine Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung 19 stellt die Spannung am Kontakt 6a an der Seite des Motors 1 des Relais 6 fest, also ermittelt die Spannung an dem Kontakt an der Seite des Glättungskondensators 3.
Fig. 2 zeigt schematisch die Entladungsschaltung der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.
In Fig. 2 entsprechen die Bauteile 2, 3, 6, 7, 12, 17 und 18 ihren jeweiligen Gegenstücken in Fig. 1. Ein Zündschalter 21 startet und stoppt das vorliegende elektrische Servolenkungssystem. Wenn der Zündschalter 21 eingeschaltet wird, wird eine Spannung VB an das elektrische Servolenkungssystem von der Batterie 2 über den Zündschalter 21 angelegt.
Ein Steuersignal von dem Mikrocomputer 12 (Fig. 1) wird an die Basis des PNP-Transistors Q5 über einen Schutzwiderstand R1 angelegt. Eine Vorspannung wird durch einen Widerstand R2 angelegt, der zwischen den Emitter und die Basis des Transistors Q5 geschaltet ist, und durch eine Konstantspannungsquelle Vcc. Der Kollektor des NPN-Transistors Q6, dessen Emitter an Masse gelegt ist, ist an die Seite mit höherem Potential des Glättungskondensators 3 über einen Widerstand 18 angeschlossen. Die Kollektorausgangsspannung des Transistors Q5 wird durch Widerstände R3 und R4 geteilt, und über Basis und Emitter des Transistors Q6 angelegt.
Wenn der Zündschalter 21 eingeschaltet wird, wird eine konstante Spannung von der Konstantspannungsquelle Vcc geliefert. Liegt das Steuersignal von dem Mikrocomputer 12 auf hohem Pegel, oder falls kein Steuersignal geliefert wird, wird eine umgekehrte Vorspannung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors Q5 angelegt, wodurch dieser Transistor ausgeschaltet wird. Der Transistor Q6 wird ebenfalls ausgeschaltet. Daher wird die Entladungsschaltung 17 von dem Glättungskondensator 3 getrennt, und beeinflußt diesen überhaupt nicht.
Wenn sich das Steuersignal von dem Mikrocomputer 12 auf niedrigem Pegel befindet, wird eine Vorwärtsvorspannung zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors Q5 angelegt, wodurch dieser eingeschaltet wird. Entsprechend wird eine Vorwärtsvorspannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q6 über die Widerstände 3 und R4 angelegt, wodurch der Transistor Q6 eingeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Seite mit höherem Potential des Glättungskondensators 3 über einen Widerstand 18 und den Transistor Q6 an Masse gelegt. War daher der Kondensator 3 aufgeladen, so wird er über den Widerstand 18 und den Transistor Q6 entladen.
Fig. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den Betriebsablauf der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 erläutert, wenn das System gestartet wird. Fig. 3 zeigt die Änderungen verschiedener Spannungen und Signale im Verlauf der Zeit t, die auf der Horizontalachse aufgetragen ist. (a) gibt Änderungen einer Spannung an, die hervorgerufen werden, wenn der Zündschalter 21 ein- und ausgeschaltet wird. Ein hoher Pegel gibt den Einschaltzustand des Zündschalters 21 an. Ein niedriger Pegel gibt den Ausschaltzustand an. (b) gibt den Zustand der Versorgungsspannung an, die an den Mikrocomputer 12 angelegt wird. Ein hoher Pegel zeigt den Zustand an, in welchem die Versorgungsspannung angelegt wird. Ein niedriger Pegel gibt den Zustand an, in welchem die Spannung nicht angelegt wird. (c) gibt den Zustand des Ausgangssignals der Entladungsschaltung 17 an, also den Zustand des Transistors Q6. Ein hoher Pegel gibt den Einschaltzustand des Transistors Q6 an, dagegen ein niedriger Pegel den Ausschaltzustand. (d) gibt den Zustand der Kontakte des Relais 6 an. Ein hoher Pegel zeigt den Ausschaltzustand der Kontakte 6a und 6b an, wogegen ein niedriger Pegel den Einschaltzustand der Kontakte 6a und 6b angibt. Die unterste Kurve (e) in Fig. 3 zeigt Änderungen der Spannung am Kontakt 6a des Relais 6 an der Seite des Motors 1.
In Fig. 3 ist mit T0 der Entladungszeitraum des Glättungskondensators 3 bezeichnet. T1 bezeichnet den Zeitraum, während dessen der Mikrocomputer 12 das Schmelzen und Verschweißen der Kontakte des Relais feststellt. V1 bezeichnet einen Schwellenspannungspegel, der dazu verwendet wird, zu beurteilen, ob beim Relais ein Fehler auftritt, also ob ein Kontakt des Relais geschmolzen und verschweißt wurde. Während der Feststellung des Schmelzens und Verschweißens der Relaiskontakte wird, wenn die Relaiskontaktspannung Vrc, die von der Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung 29 festgestellt wird, größer als dieser Bezugswert V1 ist, der Kontakt des Relais als fehlerhaft beurteilt. V2 bezeichnet den Sättigungsspannungspegel des Glättungskondensators 3 nach dem Einschalten des Relais 6.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Betriebsablauf der Entladungsschaltung 17 beim Start der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn der Zündschalter 21 eingeschaltet wird, wird gleichzeitig der Mikrocomputer 12 eingeschaltet. Während eines durch T0 bezeichneten Zeitraums schickt der Mikrocomputer ein Steuersignal auf niedrigem Pegel an die Entladungsschaltung 17. Während dieses Zeitraums werden die Transistoren Q5 und Q6 in der Entladungsschaltung 17 eingeschaltet. Die Seite auf höherem Potential des Glättungskondensators 3 wird über den Widerstand 18 und den Transistor Q6 an Masse gelegt. Daher wird der Glättungskondensator 3 entladen. Die Spannung an den Relaiskontakten kann niedriger eingestellt werden als der Schwellenspannungspegel V1, der zur Beurteilung eines Fehlers der Relaiskontakte verwendet wird, durch geeignete Einstellung des Entladungszeitraums T0.
Dann gibt der Mikrocomputer 12 ein Entladungsschaltungssteuersignal auf hohem Pegel aus, und schaltet den Transistor Q6 in der Entladungsschaltung 17 aus. Gleichzeitig stellt die Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung 19 die Relaiskontaktspannung fest, und stellt fest, ob ein Kontakt des Relais 6 verschmolzen und verschweißt wurde. Wird kein Fehler festgestellt, so betätigt die Treiberschaltung 7 das Relais 6.
Da die elektrische Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 1 so wie voranstehend geschildert aufgebaut ist, wird der Glättungskondensator 3 gleichzeitig mit dem Einschalten des Zündschalters 21 zum Entladen veranlaßt. Daher wird die Entladungszeit des Glättungskondensators 3 verkürzt, im Vergleich zu dem elektrischen Servolenkungssystem nach dem Stand der Technik, das nicht mit der Entladungsschaltung 17 versehen ist. Daher wird die Startzeit der elektrischen Servolenkungssteuerung verkürzt.
Die elektrische Entladung wird über den Widerstand 18 nur dann durchgeführt, wenn die Entladungsschaltung 17 eingeschaltet ist. Daher wird der elektrische Stromverbrauch verringert, verglichen mit einem Fall, in dem das Entladen nur mit Hilfe eines Widerstands vorgenommen wird.
Ausführungsform 2
Fig. 4 zeigt schematisch eine elektrische Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung. Diese Ausführungsform 2 ähnelt der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform 1, mit Ausnahme der Tatsache, daß eine Vorladungsschaltung hinzugefügt ist. In Fig. 4 sind die Bauteile 1 bis 19 ebenso wie ihre jeweiligen Gegenstücke in Fig. 1 ausgebildet. Die Vorladungsschaltung, die mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist, stellt eine Vorladungs- und Steuervorrichtung dar, die eine Vorladung des Glättungskondensators 3 durchführt. Die Vorladungsschaltung 22 lädt den Glättungskondensator 3 auf der Grundlage von Befehlen von dem Mikrocomputer 12 auf.
Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den Betriebsablauf der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung erläutert, wenn die Steuerung gestartet wird.
Es sind dieselben Signale und Spannungen wie in Fig. 3 dargestellt. Zusätzlich ist bei (f) der Zustand des Ausgangssignals der Vorladungsschaltung dargestellt. In Fig. 5 ist mit T2 der Ladezeitraum der Vorladungsschaltung bezeichnet. V3 bezeichnet einen Spannungspegel, der für das Vorladen eingestellt ist.
Wenn der Zündschalter 21 von Fig. 2 eingeschaltet wird, entlädt die Entladungsschaltung 17 den Glättungskondensator 3 entsprechend den Befehlen von dem Mikrocomputer 12. Dann wird die Feststellung, ob ein Kontakt des Relais geschmolzen und verschweißt wurde, während des Zeitraums T1 durchgeführt. Wird kein Fehler festgestellt, so schickt der Mikrocomputer 12 ein Steuersignal an die Vorladungsschaltung 22, um sie zum Vorladen des Glättungskondensators 3 zu veranlassen. Die Vorladungsschaltung 22 lädt den Kondensator während des Zeitraums T2 auf. Die Relaiskontaktspannung Vrc wird auf den eingestellten Vorladungsspannungspegel V3 erhöht. Dann schaltet die Treiberschaltung 7 das Relais 6 ein.
Wenn bei der wie voranstehend geschildert aufgebauten, elektrischen Servolenkungssteuerung das Relais 6 eingeschaltet wird, wurde der Glättungskondensator 3 bereits auf die eingestellte Vorladungsspannung V1 aufgeladen. Daher kann der Stromstoß, der hervorgerufen wird, wenn der Kondensator bis zur Sättigungsspannung V3 nach dem Einschalten des Relais 6 aufgeladen wird, also der Kontaktstrom bei dem Relais 6, wesentlich verringert werden. Daher kann das Verschmelzen und Verschweißen des Relaiskontakts infolge des Einschaltstromstoßes verhindert werden.
Darüber hinaus können die Entladungsschaltung 17 und die Vorladungsschaltung 22 den Widerstand 18 gemeinsam nutzen, der die Zeitkonstante für das Laden und Entladen des Glättungskondensators 3 bestimmt, so daß die Anzahl an Bauteilen in der Schaltung verringert werden kann.
Bei der Ausführungsform 2 ist die Vorladungsschaltung dem Aufbau der Ausführungsform 1 hinzugefügt, und wird der Glättungskondensator vorgeladen. Daher kann der Kontaktstrom in dem Relais wesentlich verringert werden. Das Schmelzen und Verschweißen des Relaiskontakts können verhindert werden.
Ausführungsform 3
Die Ausführungsform 3 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das die Startverarbeitung einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung erläutert.
Bei der Ausführungsform 1 wird die Feststellung des Schmelzens und Verschweißens der Relaiskontakte nach der Entladung durchgeführt. Wie in dem Flußdiagramm von Fig. 5 gezeigt ist, wird zuerst die Feststellung des Schmelzens und Verschweißens des Relaiskontakts ausgeführt. Dann wird, falls erforderlich, die Entladung durchgeführt.
Dieser Betriebsablauf wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 6 geschildert. Wenn der Zündschalter 21 eingeschaltet wird, stellt die Relaiskontaktspannungsdetektorvorrichtung 19 die Relaiskontaktspannung Vrc fest (Schritt 100). Dann wird die Relaiskontaktspannung Vrc mit der Schwellenspannung V1 verglichen, die zur Feststellung verwendet wird, ob ein Kontakt des Relais geschmolzen und verschweißt wurde (Schritt 101). Ist die Relaiskontaktspannung Vrc kleiner als die Schwellenspannung V1, so wird das Relais 6 als fehlerfrei beurteilt. Die Steuerung geht dann zum Schritt 102 über, in welchem das Relais 6 eingeschaltet wird.
Andererseits geht, wenn die Relaiskontaktspannung Vrc größer als die Schwellenspannung V1 ist, die Steuerung zum Schritt 103 über, in welchem die Entladung durchgeführt wird. Im Schritt 104 wird erneut die Relaiskontaktspannung Vrc festgestellt. Dann wird im Schritt 105 die Relaiskontaktspannung Vrc mit der Schwellenspannung V1 verglichen, und werden erneut ein Verschmelzen und Verschweißen des Relaiskontakts festgestellt. Ist die Relaiskontaktspannung Vrc kleiner als die Schwellenspannung V1, so wird das Relais 6 als fehlerfrei angesehen. Die Steuerung geht dann zum Schritt 102 über, in welchem das Relais 6 eingeschaltet wird.
Wenn die Relaiskontaktspannung Vrc immer noch größer als die Schwellenspannung V1 ist, so geht die Steuerung zum Schritt 106 über, in welchem die Anzahl Nd an Entladungen, die bislang durchgeführt wurden, mit einer vorgegebenen Zahl N verglichen wird. Wenn die Anzahl Nd an Entladungen größer als die vorgegebene Zahl N ist, geht die Steuerung zum Schritt 107 über, in welchem das Relais als fehlerhaft beurteilt wird, also sein einer Kontakt geschmolzen und verschweißt wurde. Ist die Anzahl Nd an Entladungen kleiner als die vorgegebene Nummer N, so geht die Steuerung zum Schritt 103 zurück, indem erneut eine Entladung erfolgt. Diese Folge von Betriebsschritten wird wiederholt, bis die Relaiskontaktspannung Vrc kleiner als die Schwellenspannung V1 wird, oder die Anzahl an Entladungen die vorgegebene Anzahl N überschreitet.
Bei der Ausführungsform 3 wird, mittels Durchführung der voranstehend geschilderten Verarbeitung, wenn die Steuerung nach Ablauf einer ausreichend langen Zeit seit dem Ausschalten des Relais 6 erneut gestartet wird, der Glättungskondensator 3 spontan entladen, um hierdurch die Relaiskontaktspannung Vrc zu Verringern, und wird das Relais eingeschaltet, ohne eine Entladung durchzuführen. Die Startzeit wird im Vergleich zur Ausführungsform 1 verkürzt, bei welcher immer dann eine Entladung durchgeführt wird, wenn die Lenksteuerung gestartet wird.
Wenn ein Neustart unmittelbar nach Ausschalten des Relais 6 durchgeführt wird, beispielsweise wenn der Glättungskondensator 3 geladen wurde, wird der Kondensator 3 entladen, und dann wird eine Entscheidung getroffen, ob ein Kontakt des Relais geschmolzen und verschweißt wurde. Daher kann eine fehlerhafte Beurteilung des Relais (also Entscheidung, ob sein einer Kontakt geschmolzen ist oder verschweißt wurde), infolge der Ladespannung von dem Glättungskondensator 3 verhindert werden. Weiterhin wird die in dem Glättungskondensator 3 gespeicherte Ladung zwangsweise freigegeben. Daher wird die Startzeit verkürzt, verglichen mit dem elektrischen Servolenkungssystem nach dem Stand der Technik, das mit keiner Entladungsschaltung ausgerüstet ist.
Wenn die Relaiskontaktspannung Vrc durch die Entladung nicht ausreichend verringert wurde, so werden dann, wenn ein Kontakt des Relais 6 nicht geschmolzen oder verschweißt wurde, mehrere Entladungen durchgeführt. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Glättungskondensator 3 entladen wird. Wurde ein Kontakt des Relais 6 verschmolzen und verschweißt, so wird die Feststellung, ob ein Schmelzen und Verschweißen aufgetreten sind, mehrfach durchgeführt. Daher kann das Schmelzen und Verschweißen eines Kontakts des Relais 6 sicher festgestellt werden.
Ausführungsform 4
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, welches die Verarbeitung beim Start einer elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 8 ist ein Eigenschaftsdiagramm, das zur Festlegung des Entladungsintervalls Td der elektrischen Servolenkungssteuerung gemäß Ausführungsform 4 verwendet wird. Bei der Ausführungsform 3 werden Entladungen in regelmäßigen Abständen vorgenommen. Das Entladungsintervall kann entsprechend der Relaiskontaktspannung geändert werden.
Der Betriebsablauf bei der Ausführungsform 4 wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Die Verarbeitung ist ebenso wie bei der in Fig. 6 bis zum Schritt 106 dargestellten Verarbeitung. Falls das Ergebnis einer im Schritt 106 durchgeführten Entscheidung darin besteht, daß die Anzahl Td an Entladungen kleiner als eine vorgegebene Anzahl N ist, geht die Steuerung zum Schritt 111 über, in welchem eine Verarbeitung zur Festlegung des Entladungsintervalls Td durchgeführt wird. Im Schritt 111 wird das Entladungsintervall Td festgelegt auf der Grundlage der Relaiskontaktspannung Vrc, die im Schritt 104 festgestellt wurde, unter Verwendung des Eigenschaftsdiagramms von Fig. 8, das die Beziehung zwischen der Relaiskontaktspannung Vrc und dem eingerichteten Entladungsintervall Td angibt. Wenn die Relaiskontaktspannung Vrc hoch ist, wird das Entladungsintervall Td auf einen größeren Wert eingestellt. Wenn die Relaiskontaktspannung Vrc niedrig ist, wird das Entladungsintervall Td auf einen kleineren Wert eingestellt. Dann wartet der Mikrocomputer über einen Zeitraum entsprechend dem Entladungsintervall Td, das im Schritt 111 festgelegt wurde, im Schritt 110. Dann geht die Steuerung zum Schritt 103 über, in welchem die Entladung durchgeführt wird.
Wegen des voranstehend geschilderten Aufbaus der Ausführungsform 4 wird, wenn die Relaiskontaktspannung Vrc niedrig ist, also der Glättungskondensator nur geringfügig geladen wurde, und schwer zu entladen ist, die Entladung in kurzen Intervallen durchgeführt. Daher kann die Relaiskontaktspannung Vrc auf unterhalb eines bestimmten Wertes schneller als bei der Ausführungsform 3 verringert werden, bei welcher die Entladung in regelmäßigen Intervallen durchgeführt wird. Daher kann die Startzeit verkürzt werden.

Claims (7)

1. Elektrische Servolenkungssteuerung, die zur Abgabe eines Hilfsdrehmoments von einem Elektromotor an ein Lenkteil für ein Fahrzeug ausgebildet ist, wobei die elektrische Servolenkungssteuerung aufweist:
ein Relais (6), das einen ersten Kontakt (6a) an der Seite des Elektromotors (1) und einen zweiten Kontakt (6b) an der Seite einer Gleichstromversorgung (2) aufweist, und eine Schaltung zwischen dem Elektromotor und der Gleichstromversorgung umschaltet; und
einen Glättungskondensator (3), der an den ersten Kontakt (6a) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine Spannungsdetektorvorrichtung (19) zur Feststellung der Spannung an dem ersten Kontakt (6a); und
eine Entladungsschaltung (17), die eine Schaltvorrichtung (Q6) zum Entladen des Glättungskondensators (3) aufweist, wobei die Schaltvorrichtung (Q6) eingeschaltet wird, bevor das Relais (6) dazu veranlaßt wird, den ersten und zweiten Kontakt (6a, 6b) einzuschalten.
2. Elektrische Servolenkungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Glättungskondensator (3) auf oberhalb einer bestimmten Spannung geladen ist, der Glättungskondensator auf unterhalb der bestimmten Spannung durch die Schaltvorrichtung (Q6) entladen wird.
3. Elektrische Servolenkungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdetektorvorrichtung (19) die Spannung an dem ersten Kontakt (6a) feststellt, nachdem der Glättungskondensator (3) durch die Schaltvorrichtung (Q6) der Entladungsschaltung entladen wurde.
4. Elektrische Servolenkungssteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladeschaltung (22) zum Laden des Glättungskondensators (3) vorgesehen ist, und die Ladeschaltung so gesteuert wird, daß sie den Glättungskondensator (3) lädt, nachdem die Spannungsdetektorvorrichtung (19) die Spannung an dem ersten Kontakt (6a) festgestellt hat, und bevor das Relais (6) dazu veranlaßt wird, den ersten und zweiten Kontakt (6a, 6b) einzuschalten.
5. Elektrische Servolenkungssteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsschaltung (17) einen Widerstand (18) aufweist, der zwischen die Schaltvorrichtung (Q6) und den Glättungskondensator (3) geschaltet ist, und der Widerstand (18) auch als Ladewiderstand in der Ladeschaltung (22) eingesetzt wird.
6. Elektrische Servolenkungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Spannungsdetektorvorrichtung (19) eine Spannung oberhalb einer bestimmten Spannung nach dem Entladen des Glättungskondensators (3) durch die Schaltvorrichtung feststellt, die Entladungsschaltung so gesteuert wird, daß der Glättungskondensator (3) erneut von der Schaltvorrichtung (Q6) nach Ablauf einer bestimmten Wartezeit entladen wird.
7. Elektrische Servolenkungssteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit so gesteuert wird, daß sie sich entsprechend der Spannung an dem ersten Kontakt (6a) ändert.
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