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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Servolenkungssystem
und insbesondere eine Fehlererfassungsvorrichtung eines elektrischen
Servolenkungssystems, das einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor
verwendet.
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In
einem elektrischen Servolenkungssystem, in dem eine geeignete Lenkunterstützungskraft
zur Verringerung der Lenkkraft des Fahrers aufgebracht wird, wird
ein dreiphasiger bürstenloser
Gleichstrommotor öfters
als die herkömmlichen
Motoren mit Bürsten
verwendet. Ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor
wird aufgrund seines einfachen mechanischen Aufbaus und seiner ausgezeichneten Steuerbarkeit
bzw. Regelbarkeit verwendet.
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Eine
Steuervorrichtung für
einen bürstenlosen
Motor muss eine Funktion zur Erfassung eines Fehlers aufweisen,
der in einer in der Steuervorrichtung beinhalteten CPU auftreten
kann. Gemäß einem in
der
US 6,373,217 (JP
2001-018819 A) offenbarten Verfahren
wird eine Neben-CPU verwendet, um eine Haupt-CPU zur Steuerung des
bürstenlosen
Motors zu steuern.
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In
einem weiteren in der
US 6,513,619 (JP 2002-67985
A) offenbarten Verfahren wird keine Neben-CPU verwendet, um eine
CPU zur Steuerung eines Gleichstrommotors auf einen Fehler zu überwachen.
Gemäß diesem
Verfahren ist es jedoch erforderlich, die Drehrichtung des Motors
zu erfassen. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Schaltung zum Bestimmen
der Motorantriebsrichtung vorgeschlagen.
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Wie
in der US 2003-0151383 A1 (JP 2003-235285 A) offen bart, bestimmt
eine Antriebsrichtungs-Bestimmungsschaltung die Antriebsrichtung
des bürstenlosen
Motors auf der Grundlage eines elektrischen Winkels des Motors.
Der elektrische Winkel des bürstenlosen
Motors wird wiederum auf der Grundlage eines von einem Drehmelder
ausgegebenen Signals ermittelt, und zwar unter Verwendung einer
Bereichsbestimmungsschaltung.
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In
der
US 6,373,217 muss
ein Steuersystem mit einer Mehrzahl von CPUs aufgebaut wird, was eine
komplizierte Konfiguration einer das Steuersystem zusammensetzenden
Schaltung und eine große Abmessung
einer die Schaltung unterbringenden Steuervorrichtung erfordert.
Ferner setzen die in der
US 6,513,619 und
der US 2003-0151383 A1 offenbarten Verfahren voraus, dass die in
dem bürstenlosen
Motor verwendete Anzahl der Pole gleich der in einem Drehmelder
zum Erfassen der Drehposition des Motors verwendeten Anzahl der
Pole ist. In diesem Fall ist eine Periode eines elektrischen Winkels Ea
(oder Drehmelder-Drehwinkel)
von 360 Grad in acht Bereiche, d.h., die Bereiche A0 bis A7, geteilt, von
denen jeder, wie in
10A gezeigt,
einen Winkel von 45 Grad aufweist. Liegt der elektrische Winkel beispielsweise
in dem Bereich R1 oder R5, kann die Drehrichtung des bürstenlosen
Motor auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Betrag eines durch
den Motor fließenden
U-Phasenstroms (Iu) und dem Betrag eines durch den Motor fließenden V-Phasenstroms
(Iv) bestimmt werden.
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Es
kommt jedoch vor, dass die in dem bürstenlosen Motor verwendete
Anzahl der Pole nicht gleich der in dem Drehmelder zur Erfassung
der Drehposition des Motors verwendeten Anzahl der Pole ist. Es
wird hierbei angenommen, dass die in dem bürstenlosen Motor verwendet
Anzahl der Pole 14 ist, während die Anzahl der Pole in
dem Drehmel der 2 ist. In diesem Fall sind, wie in 10B gezeigt, in einer Periode
des elektrischen Winkels des Drehmelders sieben Perioden jedes Phasenstroms
des bürstenlosen
Motor vorhanden. Liegt der elektrische Winkel in dem Bereich A1
oder A5, ist die Beziehung zwischen den Beträgen des U-Phasenstroms und des V-Phasenstroms
des Motors folglich unbestimmt, so dass die Drehrichtung des bürstenlosen
Motors nicht bestimmt werden kann. Dies führt dazu, dass der Vorgang
(Operation) zur Überwachung
eines Fehlers der CPU nicht durchgeführt werden kann.
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Es
ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug
mit einem elektrischen Servolenkungssystem zu versehen, das dazu
geeignet ist, einen Fehler einer CPU mit einer einfachen Schaltungskonfiguration
selbst dann zu erfassen, wenn die Anzahl der Pole in einem bürstenlosen
Motor nicht gleich der Anzahl der Pole in einem Drehmelder zur Erfassung
der Drehposition des Motors ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein elektrisches Servolenkungssystem einen dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstrommotor, einen Lenkdrehmomentdetektor, einen Drehmelder
und eine Verarbeitungseinheit zum Ansteuern des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotors auf. Die Verarbeitungseinheit wandelt den Drehmelder-Drehwinkel in
einen Motordrehwinkel um, welcher der Anzahl der in dem bürstenlosen
Gleichstrommotor verwendeten Pole entspricht, und berechnet einen
Drehrichtungsbefehlswert des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors.
Das elektrisches Servolenkungssystem weist ferner eine Fehlererfassungsvorrichtung auf,
die mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist, um mit dieser in
Verbindung stehen zu können.
Die Fehlererfassungsvorrichtung bestimmt auf der Grundlage des Motordrehwinkels
und des Drehrichtungsbe fehlswerts, ob eine von der Verarbeitungseinheit
ausgeführte
Berechnung normal verläuft.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde,
deutlicher ersichtlich. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines elektrischen Servolenkungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm für
eine Motorsteuerung in dem in der 1 gezeigten
System;
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3 ein
Blockdiagramm für
eine Fehlerbestimmung in dem in der 1 gezeigten
System;
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4 ein
Ablaufdiagramm für
eine erste Fehlerbestimmung;
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5 ein
Ablaufdiagramm für
eine Antriebsrichtungsbestimmung;
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6 ein
Ablaufdiagramm für
eine Antriebsrichtungsüberwachung;
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7 ein
Ablaufdiagramm für
eine Antriebsbefehlsrichtungsbestimmung eines Strombefehlswerts;
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8 ein
Ablaufdiagramm für
eine zweiten Fehlerbestimmung über
einen Vergleich von Drehbereichen;
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9 ein
Ablaufdiagramm für
eine Drehbereichsermittlung eines elektrischen Winkels; und
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10A und 10B Diagramme
von Beziehungen zwischen elektrischen Winkeln und Phasenströmen in dem
herkömmlichen
System.
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Wie
in 1 gezeigt, ist in einem elektrischen Servolenkungssystem 1 ein
Lenkrad 10 mit einer Lenkwelle 12a verbunden.
Das untere Ende der Lenkwelle 12a ist mit einem Drehmomentsensor 40 verbunden.
Das obere Ende einer Ritzelwelle 12b ist mit dem Drehmomentsensor 40 verbunden.
An dem unteren Ende der Ritzelwelle 12b ist ein Ritzel
(nicht gezeigt) vorgesehen. In dem Lenkgetriebe 16 ist
das Ritzel in Eingriff mit einer Zahnstange 18. Ein Ende einer
Spurstange 20 ist mit einem Ende der Zahnstange 18 verbunden.
Das andere Ende der Spurstange 20 ist durch einen Spurstangenhebel 22 mit einem
Rad 24 verbunden. Gleichermaßen ist ein Ende einer weiteren
Spurstange 20 mit dem anderen Ende der Zahnstange 18 verbunden.
Das andere Ende der anderen Spurstange 20 ist über einen
weiteren Spurstangenhebel 22 mit einem weiteren Rad 24 verbunden.
Ferner ist auf der Ritzelwelle 12b ein dreiphasiger bürstenloser
Gleichstrommotor 15 eingebaut, um als Servomotor zu dienen.
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Der
Drehmomentsensor 40, der die Rotation des durch den Fahrer
gegriffenen Lenkrades 10 erfasst, wird als Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
verwendet. Der Drehmomentsensor 40 ist üblicherweise der im Allgemeinen
bekannte Drehstab oder Drehmelder. Wird die Lenkwelle 12a gedreht, wird
ein Drehmoment entsprechend der Drehgröße erfasst und die erfasste
Information an eine Lenksteuereinheit 30 übertragen.
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Die
Lenksteuereinheit 30 weist eine allgemein bekannte und
als Verarbeitungseinheit dienende CPU 31, ein RAM 32,
ein ROM 33, eine als Eingabe/Ausgabeschnittstelle dienende
E/A-Einheit 34 und eine Busleitung 35 auf, um
die CPU 31, das RAM 32, das ROM 33 und
die E/A-Einheit 34 miteinander zu verbinden. Die CPU 31 führt eine
Steuerung durch, indem sie Programme ausführt und Daten verwendet. Die
Programme und die Daten sind in dem RAM 32 und in dem ROM 33 gespeichert.
Das ROM 33 beinhaltet einen Programmspeicherbereich R33a und
einen Datenspeicherbereich 33b. In dem Programmspeicherbereich
R33a ist ein Lenksteuerprogramm 33p gespeichert. Der Datenspeicherbereich R33b
wird zum Speichern von Daten verwendet, die für den Ablauf bzw. die Operation
des Lenksteuerprogramms 33p erforderlich sind.
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Ein
Drehmelder 50 ist Vorrichtung zur Übertragung einer Drehbewegung.
Der Drehmelder 50 weist zwei Statorwicklungen und eine
Läuferwicklung auf.
Die zwei Statorwicklungen bilden mechanisch einen Winkel von 90
Grad. Die Amplitude eines Signals, das durch magnetische Kopplung
mit der Statorwicklung erhalten wird, ist von einer relativen Position
abhängig.
Die relative Position ist die zu dem Stator relative Position des
Läufers
(Achse). Folglich erzeugt der Drehmelder 50 zwei verschiedene
Ausgangssignale, d.h., ein Sinus-Ausgangssignal und ein Cosinus-Ausgangssignal,
die als Ergebnisse einer Modulation eines Eingangserregersignals
erhalten werden, indem Sinus- und Cosinunskomponenten eines axialen
Winkels verwendet werden. Die Sinus- und Cosinuskomponente des axialen
Winkels sind die sinusförmigen
bzw. cosinusförmigen
Wellen des axialen Winkels.
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Der
Drehmelder 50 ist ebenso mit einem Geschwindigkeitssensor 51 zum
Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verbunden. Eine erfasste
Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird an die Lenksteuereinheit 30 übertragen.
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Wie
in 2 gezeigt, führt
die CPU 31 in der Lenksteuereinheit 30 das in
dem ROM 33 gespeicherte Lenksteuerprogramm aus. Durch Ausführung dieses
Programms ermittelt die Lenkdrehmoment-Erfassungsschaltung 30a auf
der Grundlage eines Signals, das von dem auf der Lenkwelle vorgesehenen Drehmomentsensor 40 empfangenen
wird, den Betrag eines Lenkdrehmoments. Auf der Grundlage des Betrags
des Lenkdrehmoments berechnet eine Unterstützungsstrom-Berechnungseinheit 31a der
CPU 31 einen Unterstützungsstrom
zum Ansteuern eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15. Der
Unterstützungsstrom
und das von dem Geschwindigkeitssensor 51 erzeugte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
werden an eine Motorstrombefehlswert-Berechnungseinheit 31c der
CPU 31 übertragen
und zur Berechung eines Motorstrombefehlswerts verwendet.
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Ein
Fehler zwischen dem Motorstrombefehlswert und einem Ist-Stromwert
wird ermittelt. Der durch den Stromsensor 49 erfasste Ist-Stromwert
ist der Betrag eines Stroms, der tatsächlich durch den dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 fließt. Der Fehler wird einer MOS-Ansteuerberechnungseinheit 31e zur
Ausführung
einer Stromrückkopplungsregelung
zugeführt,
um diesen Fehler auf Null zu reduzieren. D.h., die MOS-Ansteuerberechnungseinheit 31e steuert
eine Motoransteuerschaltung 14 an, die eine Schaltvorrichtung
wie beispielsweise einen Inverter aufweist, um den dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 dazu zu bringen, ein optimales unterstützendes
Drehmoment zu erzeugen.
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Darüber hinaus
wird in der Stromrückkopplungsregelung
zum Ansteuern des Drehmelders 50 eine Vektorsteuerung ausgeführt. Bei
der Vektorsteuerung wird der Drehwinkel θ des Drehmelders 50 auf der
Grundlage von zwei verschie denen Signalen, die von dem Drehmelder 50 ausgegeben
werden, erfasst. Die Beträge
der Ströme
Iu, Iv und Iw der Uv-, und w- Phase werden von dem Stromsensor 49 erfasst.
Die Beträge
der Ströme
und der Drehwinkel θ des
Drehmelders 50 werden einer 3-Phasen-/2-Phasen-Wandlereinheit 31d der
CPU 31 zugeführt,
um in Beträge
von Strömen
zweier Phasen, d.h., q- und d- Achse, gewandelt zu werden. Die Vektorsteuerung ist
weitgehend bekannt.
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Nachstehend
wird die Verarbeitungsfehlererfassung unter Bezugnahme auf ein in
der 3 gezeigtes Blockdiagramm und die in den 4 bis 7 gezeigten
Ablaufdiagramme beschrieben, und zwar unter der Annahme, dass das
Lenksteuerprogramm 33p von der CPU 31 in der Lenksteuereinheit 30 ausgeführt wird.
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In
dem in der 3 gezeigten Blockdiagramm ist
eine Fehlererfassungsvorrichtung 60 unabhängig von
der CPU 31 aber derart mit der CPU 31 verbunden
vorgesehen, dass Daten zwischen der Fehlererfassungsvorrichtung 60 und
der CPU 31 ausgetauscht werden können. Die Fehlererfassungsvorrichtung 60 weist
wie die Lenksteuereinheit 30 einen allgemein bekannten
Mikrocomputer und dessen periphere Schaltungen auf, die ebenso allgemein
bekannt sind. Die Fehlererfassungsvorrichtung 60 kann jedoch
ebenso eine Konfiguration aufweisen, die eine bestimmte Hardwarelogik
und einen digitalen Signalprozessor (DSP) aufweist.
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Es
ist zu beachten, dass die Fehlererfassungsvorrichtung 60 diese
Verarbeitung wiederholt während
einer Ausführung
des Lenksteuerprogramms 33p bei dem Betrieb des elektrisches
Servolenkungssystem 1 ausführt.
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(Erste Fehlerbestimmung)
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Wie
in 4 gezeigt, ermittelt eine "Einheit 31b zur Berechnung
eines elektrischen Winkels" der CPU 31 in
Schritt S1 einen elektrischen Winkel auf der Grundlage eines Ausgangssignals
des Drehmelders. Anschließend
wird ein von der Einheit 31b zur Berechnung eines elektrischen
Winkels ermittelter elektrischer Winkel θ1 der Fehlererfassungsvorrichtung 60 zugeführt. Anschließend wandelt
eine "Einheit 31g zur
Umwandlung eines elektrischen Winkels" der CPU 31 in Schritt S3 den
elektrischen Winkel θ1
in einen elektrischen Winkel θ2
um, der mit der Anzahl der Pole in dem dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor 15 übereinstimmt.
D.h., die CPU 31 wandelt den elektrischen Winkel θ1 in einen
derartigen elektrischen Winkel θ2
um, dass eine Periode des elektrischen Winkels θ2 mit einer Periode jedes Phasenstrom,
der durch den dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 fließt, übereinstimmt. Anschließend wird
der elektrische Winkel θ2
in Schritt S4 der Fehlererfassungsvorrichtung 60 zugeführt.
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Anschließend vergleicht
eine U-v-Betragsvergleichseinheit 60a in der Fehlererfassungsvorrichtung 60 in
Schritt S5 den Betrag des U-Phasenstroms Iu mit dem Betrag des V-Phasenstroms
Iv. Der Betrag des U-Phasenstroms Iu und der Betrag des V-Phasenstroms
Iv werden von dem Stromsensor 49 erhalten. Demgegenüber berechnet
und bestimmt eine Antriebsrichtungs-Bestimmungseinheit 60b in
der Fehlererfassungsvorrichtung 60 eine Antriebsrichtung
DIR des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses
zwischen dem Betrag des U-Phasenstroms Iu und dem Betrag des V-Phasenstroms Iv und
des von der CPU 31 empfangenen elektrischen Winkel θ2. Die Antriebsrichtungs-Bestimmungsschaltung 60b wird
als erste Drehrichtungs-Berechungseinrichtung verwendet.
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Zuletzt
empfängt
eine Antriebsrichtungs-Überwachungseinheit 60c in
der Fehlererfassungsvorrichtung 60 in Schritt S6 einen
Drehrichtungsbefehlswert, der von einer Drehrichtungsbefehlswert-Berechnungseinheit 31i auf
der Grundlage des Motorstrombefehlswerts der Berechnungseinheit 31c der
CPU 31 berechnet wird, und bestimmt auf der Grundlage der
Antriebsrichtung DIR des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15 und
des Drehrichtungsbefehlswerts, ob die Antriebsrichtung des dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 richtig ist oder nicht.
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Wie
in dem in der 5 gezeigten Ablaufdiagramm zu
sehen, führt
die Antriebsrichtungs-Bestimmungseinheit 60b eine Verarbeitung
zum Bestimmen der Antriebsrichtung des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 aus. Diese Verarbeitung entspricht
dem Schritt S5 des in der 4 gezeigten
Ablaufdiagramms.
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Als
erstes wird der elektrische Winkel θ2 in Schritt S21 von der CPU 31 empfangen.
Anschließend
wird der elektrische Winkel θ2
in Schritt S22 überprüft, um zu
bestimmen, ob der elektrische Winkel 82 in dem Bereich 45 Grad < θ2 < 90 Grad liegt oder
nicht. Wenn der elektrische Winkel θ2 in dem Bereich liegt, d.h.,
wenn das Bestimmungsergebnis JA ist, schreitet die Verarbeitung
zu Schritt S23 voran, bei dem die Beträge des U-Phasenstroms und des
V-Phasenstroms von dem Stromsensor 49 eingegeben und miteinander
verglichen werden.
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Wenn
der Betrag des U-Phasenstroms Iu als größer als der Betrag des V-Phasenstroms
Iv ermittelt wird, d.h., wenn das in Schritt S23 erzeugte Bestimmungsergebnis
JA ist, wird die Antriebsrichtung des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 als Linksdrehrichtung bestimmt.
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In
diesem Fall schreitet die Verarbeitung zu Schritt S24 voran.
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Wenn
der Betrag des U-Phasenstroms Iu als kleiner als der Betrag des
V-Phasenstroms Iv ermittelt wird, d.h., wenn das in Schritt S23
erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN ist, wird demgegenüber die
Antriebsrichtung des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor 15 als
Rechtsdrehrichtung bestimmt. In diesem Fall schreitet die Verarbeitung
zu Schritt S25 voran.
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Wenn
der elektrische Winkel θ2
in dem Bereich 225 Grad < θ2 < 270 Grad liegt,
d.h., wenn das in Schritt S22 erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN ist
und das in Schritt S26 erzeugte Bestimmungsergebnis JA ist, schreitet
die Verarbeitung zu Schritt S27 voran, bei dem die Beträge des U-Phasenstroms Iu
und des V-Phasenstroms Iv von dem Stromsensor 49 eingegeben
und miteinander verglichen werden.
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Wenn
der Betrag des U-Phasenstroms Iu als größer als der Betrag des V-Phasenstroms
Iv ermittelt wird, d.h., wenn das in Schritt S27 erzeugte Bestimmungsergebnis
JA ist, wird die Antriebsrichtung DIR des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 als Rechtsdrehrichtung bestimmt. In
diesem Fall schreitet die Verarbeitung zu Schritt S28 voran.
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Wenn
der Betrag des U-Phasenstroms Iu als kleiner als der Betrag des
V-Phasenstroms Iv ermittelt wird, d.h., wenn das in Schritt S27
erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN ist, wird demgegenüber die
Antriebsrichtung DIR des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15 als
Linksdrehrichtung bestimmt. In diesem Fall schreitet die Verarbeitung
zu Schritt S29 voran.
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Es
ist zu beachten, dass die Verarbeitung zu Schritt S30 voranschreitet,
wenn der elektrische Winkel θ2
weder in dem Bereich 45 Grad < θ2 < 90 Grad noch in
dem Bereich 225 < θ2 < 270 Grad liegt,
d.h., wenn das in Schritt S26 erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN
ist. Bei diesem Schritt wird die Antriebsrichtung DIR des dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 nicht aktualisiert und bei dem in
der vorhergehenden Verarbeitung ermittelten Wert gehalten, um die
Antriebsrichtung DIR des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15 zu
bestimmen.
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In
der Verarbeitung, die in dem in der 5 gezeigten
Ablauf diagram dargestellt ist, verwendet die Antriebsrichtungs-Bestimmungseinheit 60b den von
der CPU 31 empfangenen elektrischen Winkel θ2 als solchen.
Es ist jedoch auch möglich,
ein Verfahren anzuwenden, bei dem eine "Einheit 31h zur Bestimmung
eines Elektrischen-Winkel-Bereichs" der CPU 31 einen Elektrischen-Winkel-Bereich
ermittelt, zu dem der elektrische Winkel θ2 gehört, und bei dem der Elektrische-Winkel-Bereich
von der Antriebsrichtungs-Bestimmungseinheit 60b verwendet wird.
In diesem Fall kann eine Verarbeitung zur Ermittlung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
in dem Schritt S4 des in der 4 gezeigten
Ablaufdiagramms beinhaltet sein.
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D.h.,
die Einheit 31h zur Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
bestimmt, dass der elektrische Winkel θ2 zu dem Bereich R1 gehört, wie in 10A gezeigt, wenn der elektrische Winkel θ2 in dem
Bereich 45 Grad < θ2 < 90 Grad liegt.
Wenn der elektrische Winkel θ2
in dem Bereich 225 Grad < θ2 < 270 Grad liegt,
bestimmt die Einheit 31h zur Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs demgegenüber, dass
der elektrische Winkel θ2
zu dem Bereich R5 gehört,
wie in 10A gezeigt. Wenn der elektrische
Winkel θ2
nicht zu dem Bereich R1 oder dem Bereich R5 gehört, wird das unmittelbar vorhergehende
Bestimmungsergebnis als solches verwendet. Anschließend wird
dieses einen Bereich anzeigende Bestimmungsergebnis der Fehlererfassungsvorrichtung 60 zugeführt.
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Die
Antriebsrichtungs-Bestimmungseinheit 60b in der Fehlererfassungsvorrichtung 60 bestimmt die
Antriebsrichtung auf der Grundlage der Bereichsinformation, die
von der CPU 31 bei der Verarbeitung zur Bestimmung der
Antriebsrichtung empfangen wird, die durch das in der 5 gezeigte
Ablaufdiagramm dargestellt ist. D.h., in Schritt S22 wird die Bereichsinformation überprüft, um zu
bestimmen, ob die Bereichsinformation Region R1 entspricht oder
nicht. In Schritt S26 wird demgegenüber die Bereichsinformation überprüft, um zu
bestimmen, ob die Bereichsinformation Region R5 entspricht oder
nicht.
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Nachstehend
wird eine Verarbeitung, die von der Antriebsrichtungs-Überwachungseinheit 60c zur Überwachung
der Antriebsrichtung des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15 ausgeführt wird, unter
Bezugnahme auf das in der 6 gezeigte
Ablaufdiagramm beschrieben. Diese Verarbeitung entspricht dem Schritt
S6 des in der 4 gezeigten Ablaufdiagramms.
Zunächst
wird in Schritt S41 eine Antriebsbefehlsrichtung ICDir aus einem
von der CPU 31 empfangenen Motorstrombefehl Ic festgelegt.
Anschließend
wird in Schritt S42 die von der Antriebsrichtungs-Bestimmungseinheit 60b erfasste
Motorantriebsrichtung DIR erfasst.
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Die
Antriebsbefehlsrichtung ICDir und die Motorantriebsrichtung DIR
werden verwendet, um zu bestimmen, ob ein Fehler vorhanden ist.
Insbesondere, wenn die Antriebsbefehlsrichtung ICDir eine Linksdrehrichtung
ist, während
die Motorantriebsrichtung DIR eine Rechtsdrehrichtung ist, d.h.,
wenn das in Schritt S43 erzeugte Bestimmungsergebnis ein JA ist,
und wenn die Antriebsbefehlsrichtung ICDir eine Rechtsdrehrichtung
ist, während
die Motorantriebsrichtung DIR eine Linksdrehrichtung ist, d.h.,
wenn das in Schritt S43 erzeugte Bestimmungsergebnis ein NEIN ist
aber ein in Schritt S46 erzeugtes Bestimmungsergebnis ein JA ist,
wird in Schritt S44 das Vorhandensein einer Abweichung bzw. eines
Fehlers bestätigt.
Der Grund dafür
ist der, dass sich die Ist-Antriebsrichtung des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15 von
der zu dem dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 gegebenen Antriebsbefehlsrichtung unterscheidet.
Anschließend wird
in Schritt S45 eine Fehlerkorrekturverarbeitung, wie beispielsweise
eine Verarbeitung zum Beenden/Ausschalten des elektrischen Servolenkungssystems
ausgeführt.
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Wenn
die Antriebsbefehlsrichtung ICDir und die Motorantriebsrichtung
DIR beide eine Linksdrehrichtung oder eine Rechtsdrehrichtung umfassen, d.h.,
wenn die in den Schritten S43 und S46 erzeugten Bestimmungsergebnisse
beide NEIN sind, wird demgegenüber
in Schritt S47 bestätigt,
dass ein Normalzustand (kein Fehler bzw. keine Abweichung) besteht.
Ursache hierfür
ist die Tatsache, dass die Ist-Antriebsrichtung des dreiphasigen
bürstenlosen Gleichstrommotors 15 mit
der zu dem dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 ausgegebenen Antriebsbefehlsrichtung übereinstimmt.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf das in der 7 gezeigte
Ablaufdiagramm eine Verarbeitung beschrieben, die von der Antriebsrichtungs-Überwachungseinheit 60c ausgeführt wird,
um die Antriebsbefehlsrichtung ICDir zu überwachen. Diese Verarbeitung
entspricht dem Schritt S41 des in der 6 gezeigten
Ablaufdiagramms. Zunächst wird
in Schritt S51 der Motorstrombefehl Ic von der CPU 31 empfangen.
Wenn der Motorstrombefehl Ic kleiner als ein vorbestimmter Wert
I1 ist, d.h., wenn ein in Schritt S52 erzeugte Bestimmungsergebnis
JA ist, wird die Antriebsbefehlsrichtung ICDir in Schritt S53 als
eine Linksdrehrichtung bestimmt.
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Wenn
der Motorstrombefehl Ic größer als
ein vorbestimmter Wert I1 und ein weiterer vorbestimmter Wert I2
ist, d.h., wenn ein in Schritt S52 erzeugtes Bestimmungsergebnis
NEIN ist, während
das in Schritt S52 erzeugte Bestimmungsergebnis JA ist, wird die
Antriebsbefehlsrichtung ICDir in Schritt S55 als eine Rechtsdrehrichtung
bestimmt. Wenn der Motorstrombefehl Ic größer als der vorbestimmte Wert
I1 aber kleiner als der andere vorbestimmte Wert I2 ist, d.h., wenn
in den Schritten S52 und S54 erzeugten Bestimmungsergebnisse beide
NEIN sind, wird die Antriebsbefehlsrichtung ICDir in Schritt S55
als neutrale Richtung bestimmt, d.h. weder als Rechtsdrehrichtung
noch als Linksdrehrichtung.
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(Zweite Fehlererfassung)
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf das in der 4 gezeigte
Ablaufdiagramm und weitere in den 8 und 9 gezeigte
Ablaufdiagramme eine zweite Fehlererfassungsverarbeitung beschrieben.
In Schritt S61 des in der 8 gezeigten Ablaufdiagramms
erfasst eine Einheit 60d zur Erkennung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
in der Fehlererfassungsvorrichtung 60 ein Sinus-Ausgangssignal
(SIN) und ein Cosinus-Ausgangssignal (COS) von dem Drehmelder 50.
Die Einheit 60d zur Erkennung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
entspricht einer zweiten Drehmelderdrehwinkelbereichs-Bestimmungseinrichtung.
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Wenn
das Sinus-Ausgangssignal größer 0 ist,
das Cosinus-Ausgangssignal größer oder
gleich 0 ist und der Absolutwert des Sinus-Ausgangssignals größer oder
gleich dem Absolutwert des Cosinus-Ausgangssignals ist, d.h., wenn
das in Schritt S62 erzeugte Bestimmungsergebnis JA ist, wird die Drehposition
des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 derart bestimmt, dass sie in dem in der 10A gezeigten Bereich R1 liegt, und eine Bereichsflag
R wird in Schritt S63 auf 1 gesetzt.
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Wenn
das Sinus-Ausgangssignal kleiner 0 ist, das Cosinus-Ausgangssignal
kleiner oder gleich 0 ist und der Absolutwert des Sinus-Ausgangssignals größer oder
gleich dem Absolutwert des Cosinus-Ausgangssignals ist, d.h., wenn
das in Schritt S62 erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN ist aber das
in Schritt S64 erzeugte Bestimmungssignal JA ist, wird die Drehposition
des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 derart bestimmt, dass sie in dem in
der 10A gezeigten Bereich R5 liegt, und
eine Bereichsflag R wird in Schritt S65 auf 2 gesetzt.
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Wenn
die Drehposition des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 15 derart
bestimmt wird, dass sie weder in dem Bereich R1 noch in dem Bereich
R5, wie in 10A gezeigt, liegt, d.h., wenn die
in den Schritten S62 und S64 erzeugten Bestimmungsergebnisse beide
NEIN sind, wird das Bereichsflag R in Schritt S65 auf 0 gesetzt.
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Der
Wert des gemäß obiger
Beschreibung gesetzten Bereichsflags R wird einer Einheit 60e zur Überwachung
eines Elektrischen-Winkel-Bereichs in der Fehlererfassungsvorrichtung 60 zugeführt.
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In
Schritt S67 empfängt
die Einheit 60e zur Überwachung
eines Elektrischen-Winkel-Bereichs das Bereichsflag C, das von einem
Abschnitt 31f zur Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
der CPU 31 ermittelt wurde. Der Abschnitt 31f zur
Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs entspricht einer ersten
Drehmelderdrehwinkelbereichs-Bestimmungseinrichtung. Ein von dem
Abschnitt 31f zur Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
verwendetes Verfahren zum Setzen des Bereichsflags C wird später beschrieben.
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Anschließend wird
das Bereichsflag R in Schritt S68 mit dem Bereichsflag C verglichen.
Wenn das Bereichsflag R gleich dem Bereichsflag C ist, d.h., wenn
das in Schritt S68 erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN ist, wird ein
Normalzustand bestätigt, und
es wird in Schritt S69 eine Verarbeitung des elektrischen Servolenkungssystems 1 gemäß einem
normalen Ablauf bzw. Zustand durchgeführt, da das von der CPU 31 erzeugte
Bereichsbestimmungsergebnis dem von der Fehlererfassungsvorrichtung 60 erzeugten
Bereichsbestimmungsergebnis entspricht.
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Wenn
das Bereichsflag R ungleich dem Bereichsflag C ist, d.h., wenn das
in Schritt S68 erzeugte Bestimmungsergebnis JA ist, wird demgegenüber bestimmt,
das in der CPU 31 und/oder der Fehlererfassungsvorrichtung 60 ein
Fehler aufgetreten ist. In Schritt S70 wird eine Abweichungskorrekturverarbeitung,
wie beispielsweise eine Verarbeitung zum Ausschalten/Beenden der
elektrischen Servolenkungssystemsteuerung ausgeführt. Der Grund dafür ist der, dass
sich ein von der CPU 31 erzeugtes Bereichsbestimmungsergebnis
von einem von der Fehlererfassungsvorrichtung 60 erzeugten
Bereichsbestimmungsergebnis unterscheidet.
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Schließlich werden
sowohl das von der Einheit 60e zur Überwachung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
erzeugte Bestimmungsergebnis als auch das von der Antriebsrichtungs-Überwachungseinheit 60c erzeugte
Bestimmungsergebnis berücksichtigt.
Wenn entweder das von der Einheit 60e zur Überwachung
eines Elektrischen-Winkel-Bereichs erzeugte Bestimmungsergebnis
oder das von der Antriebsrichtungs-Überwachungseinheit 60c erzeugte
Bestimmungsergebnis eine Abweichung bzw. einen Fehlers anzeigt,
wird eine Abweichungskorrekturverarbeitung, wie beispielsweise eine
Verarbeitung zum Beenden/Ausschälten
der elektrischen Servolenkungssystemsteuerung, ausgeführt.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf das in der 9 gezeigte
Ablaufdiagramm eine Verarbeitung zum Bestätigen des Bereichsflags C,
das von dem Abschnitt 31f zur Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
der CPU 31 ermittelt wird, beschrieben. Diese Verarbeitung
entspricht teils dem Schritt S67 des in der 8 gezeigten
Ablaufdiagramms. Der Abschnitt 31f zur Bestimmung eines Elektrischen-Winkel-Bereichs
empfängt
den Wert des elektrischen Winkels θ1 von der Einheit 31b zur Berechnung
eines elektrischen Winkels und ermittelt den Bereich, zu dem der
elektrische Winkel θ1
gehört.
Insbesondere, wenn der elektrische Winkel θ1 in dem Bereich 45 Grad < θ1 < 90 Grad liegt,
d.h., wenn das in Schritt S11 erzeugte Bestimmungsergebnis JA ist,
wird bestimmt, dass die Drehposition des dreiphasigen bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 in dem Bereich R1 liegt, wie in 10A gezeigt. In diesem Fall wird das Bereichsflag
C in Schritt S12 auf C1 gesetzt. Wenn der elektrische Winkel θ1 in dem
Bereich 225 Grad < θ1 < 270 Grad liegt,
d.h., wenn das in Schritt S11 erzeugte Bestimmungsergebnis NEIN
ist aber das in Schritt S13 erzeugte Bestimmungsergebnis JA ist,
wird bestimmt, dass die Drehposition des dreipha sigen bürstenlosen
Gleichstrommotor 15 in dem Bereich R5 liegt, wie in 10A gezeigt. In diesem Fall wird das Bereichsflag
in Schritt S14 auf C2 gesetzt. Wenn die Drehposition des dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstrommotors 15 derart bestimmt wird, dass sie weder
in dem Bereich R1 noch in dem Bereich R5 liegt, d.h., wenn die in
den Schritten S11 und S13 erzeugten Bestimmungsergebnisse beider
NEIN sind, wird das Bereichsflag in Schritt S15 auf CO gesetzt.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung bezüglich
der bevorzugten Ausführungsformen
offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen,
sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene
Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie
alle möglichen
Ausführungsformen
und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die
realisiert werden können,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
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Vorstehend
wurde ein elektrisches Servolenkungssystem mit einer Fehlererfassungsvorrichtung offenbart.
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Ein
elektrisches Servolenkungssystem 1 weist einen dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstrommotor 15, einen Lenkdrehmomentdetektor 40,
einen Drehmelder 50 zum Erfassen eines Drehmelderdrehwinkels
des bürstenlosen
Gleichstrommotor 15, eine Verarbeitungseinheit 31 und
eine Fehlererfassungsvorrichtung 60 auf. Die Verarbeitungseinheit 31 liefert einen
Motordrehwinkel und einen Drehrichtungsbefehlswert an die Fehlererfassungsvorrichtung 60.
Die Fehlererfassungsvorrichtung 60 bestimmt auf der Grundlage des
Motordrehwinkels und des Drehrichtungsbefehlswerts, ob Verarbeitungseinheit 31 normal
arbeitet.