DE102005023400A1

DE102005023400A1 - Steuermotorsystem

Info

Publication number: DE102005023400A1
Application number: DE102005023400A
Authority: DE
Inventors: Masaki Matsushita; Takayuki Kifuku; Hideki Doi; Katsuhiko Ohmae
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2025-05-21
Also published as: JP2006081354A; DE102005023400B4; KR20060047381A; JP3886991B2; KR100728430B1; CN100506624C; US7336456B2; CN1769092A; US20060055243A1; FR2875347B1; FR2875347A1

Abstract

Eine Aufgabe besteht im Erfassen einer Drehmelderfehlfunktion ohne Fehler unter Verwendung eines billigen Drehmelders mit der geringen Anzahl von Polen und eines Steuermotorsystems, das einen Vorteil bezüglich eines kleinen Ausmaßes und einer Hochleistungsausgabe hat. Im Steuermotorsystem ist das System zum Antreiben eines 2m-poligen Motors, basierend auf einem durch einen 2n-poligen Drehmelder erfassten Rotor-Drehwinkel THETA, wobei m und n Zählnummern sind, dadurch gekennzeichnet, dass: die Summe aus dem Quadrat eines mit sinTHETA modulierten Signals und dem Quadrat eines mit cosTHETA modulierten Signals im Drehmelder, wobei ein im System erzeugtes Erregungssignal mit sinTHETA und cosTHETA moduliert wird, in Reaktion auf den Rotor-Drehwinkel THETA des Drehmelders mit einem vorbestimmten Fehlfunktions-Schwellenwert verglichen wird, so dass eine Fehlfunktionsbestimmung in Bezug auf den Drehmelder durchgeführt wird, und unter der Voraussetzung, dass die Summe a·2· ist, wenn erkannt wird, dass der Drehmelder im normalen Betriebszustand ist, auch veranlasst wird, dass der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert nicht kleiner als {a x cos((pi/2)/(m/n)·2· ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Drehmelder-Fehlfunktionserfassungsverfahren, die am besten für elektromotorische Servolenksysteme für Kraftfahrzeuge, etc. geeignet sind, und Systeme zum Steuern von Motoren unter Verwendung der Verfahren.

7 ist eine Ansicht, die ein herkömmliches Drehmeldersignal-Erfassungssystem darstellt (siehe die japanische offengelegte Gebrauchsmusterveröffentlichung 99,815/1987).

In 7 bezeichnen Bezugszeichen 51a und 51b Rechteckformer, bezeichnen Bezugszeichen 52a und 52b Gleichrichterschaltungen, bezeichnet ein Bezugszeichen 53 eine Addierschaltung, bezeichnet ein Bezugszeichen 54 eine Spannungsreglerschaltung und bezeichnet ein Bezugszeichen 55 eine Komparatorschaltung.

Es ist ein Verfahren offenbart, bei welchem durch Vergleichen der Summe aus dem Quadrat bzw. Rechteck eines Sinussignals und dem Quadrat bzw. Rechteck eines Kosinussignals mit einer vorbestimmten Spannung eine Anormalität bestimmt wird.

Bei dem herkömmlichen Drehmeldersignal-Erfassungssignal hat die Veröffentlichung nichts in Bezug auf Schwellenspannungen der Fehlfunktionsbestimmung offenbart.

In Abhängigkeit von der Kombination der Anzahl von Polen des Drehmelders und der Anzahl von Polen des Motors kann sich ein tatsächlicher elektrischer Winkel des Motors und ein durch den Drehmelder erfasster elektrischer Winkel nicht um weniger als 90 Grad unterscheiden, wenn eine Fehlfunktion, wie beispielsweise ein Drahtbruch des Drehmelders, auftritt. Wenn sich der erfasste Wert des elektrischen Winkels des Motors um nicht weniger als 90 Grad verschiebt, zeigt ein ausgegebenes Drehmoment in die zu der gezeigten entgegengesetzten Richtung. In einem Fall, in welchem ein solches Steuermotorsystem auf beispielsweise ein elektromotorisches Servolenksystem angewendet wird, erzeugt sich deshalb, weil der Motor eine Servolenkleistung in der Richtung entgegengesetzt zu einer Lenkleistung durch einen Fahrer erzeugt, wenn eine Fehlfunktion aufgetreten ist, eine Anti- bzw. Gegen-Lenkleistung etwa proportional zu der Lenkleistung; im schlimmsten Fall wird das Lenken zu einem verriegelten Zustand. In Abhängigkeit von einem eingestellten Wert der Schwellenspannung zum Bestimmen der Fehlfunktion ist es ein Problem gewesen, dass die Fehlfunktionsbestimmung in einem verriegelten Lenkzustand merklich schwierig werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gemacht worden ist, um die vorangehenden Probleme zu lösen, besteht im Erfassen einer Drehmelderfehlfunktion ohne Fehler unter Verwendung eines Systems zum Steuern eines Motors, wobei ein billiger Drehmelder mit einer geringen Anzahl an Polen und ein mehrpoliger Motor mit einem Vorteil bezüglich einer geringen Größe und einer Hochleistungsausgabe kombiniert sind.

Bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist das System zum Antreiben eines 2m-poligen Motors basierend auf einem Rotor-Drehwinkel θ, der durch einen 2n-poligen Drehmelder erfasst wird, wobei m und n Zählnummern sind, dadurch gekennzeichnet, dass: die Summe aus dem Quadrat eines mit sinθ amplitudenmodulierten Signals und dem Quadrat eines mit cosθ amplitudenmodulierten Signals in dem Drehmelder, in welchem ein im System erzeugtes Erregungssignal mit sinθ und cosθ moduliert ist, in Reaktion auf den Drehmelder-Drehwinkel θ des Motors mit einem vorbestimmten Fehlfunktions-Schwellenwert verglichen wird, so dass eine Fehlfunktionsbestimmung in Bezug auf den Drehmelder durchgeführt wird, und unter der Vorgabe, dass die Summe a² ist, wenn erkannt wird, dass der Drehmelder im normalen Betrieb ist, auch veranlasst wird, dass der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert nicht kleiner als {a × cos((π/2)/(m/n))}² ist.

Bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter der Voraussetzung, dass eine Amplitude des Erregungssignals b ist und eine Transformationsrate des Drehmelders k ist, ein Wert a² dann, wenn erkannt wird, dass der Drehmelder in einem normalen Betrieb ist, gegeben durch (k × b)².

Bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Antreiben des Motors in Reaktion auf eine derartige Bestimmung gestoppt, dass eine Fehlfunktion im Drehmelder aufgetreten ist, wenn der Wert der Summe für eine erste vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht größer als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt, während ein Antreiben des Motors in Reaktion auf eine derartige Bestimmung gestartet wird, dass der Drehmelder in einem normalen Betrieb ist, wenn der Wert der Summe für eine zweite vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht kleiner als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt.

Bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Motorantrieb in einem Stoppzustand gehalten, wenn der Wert der Summe für eine dritte vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht größer als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt, bis der Motor erneut gestartet wird, und ist die erste vorbestimmte Zeit auf kürzer als die dritte vorbestimmte Zeit eingestellt.

Bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung werden Werte, für welche erkannt wird, dass sie die Amplituden von Signalen sind, die mit sinθ und mit cosθ moduliert sind, abgetastet, so dass eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des Drehmelders durch eine diskrete Systemverarbeitung durchgeführt wird.

Bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wert, für den erkannt wird, dass er die Amplitude des Erregungssignals ist, abgetastet, so dass eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des Drehmelders durch eine diskrete Systemverarbeitung durchgeführt wird.

Darüber hinaus wird bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung das Erregungssignal gestoppt, wenn bestimmt wird, dass eine Fehlfunktion im Drehmelder aufgetreten ist.

Weiterhin wird bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst, dass ein Ausgangsdrehmoment des Motors in ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs übertragen wird.

Eine Drehmelderfehlfunktion kann ohne Fehler erfasst werden, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung das System zum Antreiben eines 2m-poligen Motors basierend auf einem Rotor-Drehwinkel θ, der durch einen 2n- poligen Drehmelder erfasst wird, wobei m und n Zählnummern sind, dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Summe aus dem Quadrat eines mit sinθ amplitudenmodulierten Signals und dem Quadrat eines mit cosθ amplitudenmodulierten Signals, im Drehmelder, in welchem ein im System erzeugtes Erregungssignal mit sinθ und cosθ moduliert ist, in Reaktion auf den Drehmelder-Drehwinkel θ des Motors mit einem vorbestimmten Fehlfunktions-Schwellenwert verglichen wird, so dass eine Fehlfunktionsbestimmung in Bezug auf den Drehmelder durchgeführt wird, und unter der Voraussetzung, dass die Summe a² ist, wenn erkannt wird, dass der Drehmelder in einem normalen Betrieb ist, auch veranlasst wird, dass der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert nicht kleiner als {a × cos((π/2)/(m/n))}² ist.

Eine Drehmelderfehlfunktion kann ungeachtet einer Erregungsamplitudenvariation ohne Fehler erfasst werden, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung unter der Voraussetzung, dass eine Amplitude des Erregungssignals b ist und eine Transformationsrate des Drehmelders k ist, ein Wert a², wenn erkannt wird, dass der Drehmelder in einem normalen Betrieb ist, gegeben ist durch (k × b)².

Eine Periode, in welcher veranlasst wird, das eine Ausgangsdrehmomentrichtung eines Motors gegenüber einer gezeigten umgekehrt wird, kann zu der kürzesten gemacht werden, und eine falsche Bestimmung aufgrund von Rauschen, etc. kann auch verhindert werden, so dass eine Drehmelderfehlfunktion ohne Fehler erfasst werden kann, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Antreiben des Motors in Reaktion auf eine derartige Bestimmung gestoppt wird, dass eine Fehlfunktion im Drehmelder aufgetreten ist, wenn der Wert der Summe für eine erste vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht größer als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt, während ein Antreiben des Motors in Reaktion auf eine derartige Bestimmung gestartet wird, dass der Drehmelder in einem normalen Betrieb ist, wenn der Wert der Summe für eine zweite vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht kleiner als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt.

Eine Periode, in welcher veranlasst wird, dass eine Ausgangsdrehmomentrichtung eines Motors gegenüber einer gezeigten umgekehrt wird, kann zu der kürzesten gemacht werden, und eine falsche Bestimmung aufgrund von Rauschen, etc. kann auch verhindert werden, so dass eine Drehmelderfehlfunktion ohne Fehler erfasst werden kann, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung das Antreiben des Motors in einem Stoppzustand gehalten wird, wenn der Wert der Summe für eine dritte vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht größer als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt, bis der Motor wieder gestartet wird, und die erste vorbestimmte Zeit auf kürzer als die vorbestimmte Zeit eingestellt ist.

Eine Drehmelder-Fehlfunktion kann unter Verwendung eines Mikrocomputers bestimmt werden, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung Werte, für die erkannt wird, dass sie Amplituden von Signalen sind, die mit sinθ und cosθ moduliert sind, abgetastet werden, so dass eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des Drehmelders durch eine diskrete Systemverarbeitung durchgeführt wird.

Eine Drehmelder-Fehlfunktion kann unter Verwendung eines Mikrocomputers bestimmt werden, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wert, für den erkannt wird, dass er die Amplitude des Erregungssignals ist, abgetastet wird, so dass eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des Drehmelders durch eine diskrete Systemverarbeitung durchgeführt wird.

Darüber hinaus kann ein Brennen der Erregungsschaltung verhindert werden, wenn eine Fehlfunktion aufgetreten ist, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung das Erregungssignal gestoppt wird, wenn bestimmt wird, dass die Fehlfunktion im Drehmelder aufgetreten ist.

Weiterhin kann ein sichereres Lenksteuersystem erzeugt werden, weil bei einem Steuermotorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst wird, dass ein Ausgangsdrehmoment des Motors in ein Lenksystem eine Kraftfahrzeugs übertragen wird.

Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Diagramm, das einen Steuerblock eines Steuermotorsystems darstellt, das bei einem elektromotorischen Servolenksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 ist eine Ansicht, die Wellenformbeispiele von Drehmeldersignalen gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
4 ist eine Ansicht, die Beziehungen zwischen elektrischen Winkeln und Drehmelderwinkeln gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
5 ist eine Ansicht, die einen Fehlfunktionsbestimmungsbereich gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellen;
6 ist ein Diagramm, das einen Steuerblock eines Steuermotorsystems darstellt, das bei einem elektromotorischen Servolenksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
7 ist ein Blockdiagramm, das ein herkömmliches Drehmelderfehlfunktions-Bestimmungsverfahren darstellt.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.
Ausführungsbeispiel 1.
Ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein elektromotorisches Servolenk-Steuersystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ein Permanentmagnet-Synchronmotor (hierin nachfolgend PM-Motor genannt) 5, der ein Servolenk-Drehmoment erzeugt, ist mit einem Ende einer Lenkwelle 2 über ein Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 4 verbunden, und ein Lenkrad 1 ist mit dem anderen Ende der Lenkwelle 2 verbunden.
Darüber hinaus ist ein Drehmomentsensor 3, der ein Lenkmoment des Lenkrads 1 erfasst, mit der Lenkwelle 2 verbunden.
Eine Steuerung 100 bestimmt das Servolenkmoment basierend auf einem durch den Drehmomentsensor 3 erfassten Drehmomentwert und einem durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeitswert und unterstützt die Lenkoperation des Lenkrads 1 durch Antreiben des PM-Motors in Reaktion auf eine durch einen Drehmelder 9 erfasste Rotorposition.
2 ist eine Ansicht, die funktionsmäßig ein elektromotorisches Servolenksteuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 darstellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel erklärt, bei welchem ein achtpoliger Motor (m = 4) und ein vierpoliger Drehmelder (n = 2) kombiniert sind.
Die Steuerung 100 in dieser Figur ist ein Mikrocomputer zum Steuern der Lenkhilfe und ihre Softwarekonfiguration ist durch Funktionsblöcke innerhalb der Darstellung des Mikrocomputers 100 dargestellt. In 2 enthält der Mikrocomputer 100 eine q-Achsen-Sollstrom-Berechnungseinheit 100a, eine d-Achsen-Sollstrom-Einstelleinheit 100b, eine Positions-Berechnungseinheit 100c, einen d-q-Wandler 100d, einen Stromsteuerung 100e, einen d-q-Rückwandler 100f, einen Erregungssignalgenerator 100g und eine Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h.
Die q-Achsen-Sollstrom-Berechnungseinheit 100a führt eine vorbestimmte Berechnung basierend auf einem durch den Drehmomentsensor 3 erfassten Drehmomentsignal, der das Lenkmoment erfasst, und einem durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, durch, um den q-Achsen-Sollstromwert (Iq*) zum Antreiben des PM-Motors 5 zu bestimmen, und gibt dann den bestimmten q-Achsen-Sollstromwert in die Stromsteuerung 100e ein.
Jedoch wird in einem Fall, in welchem ein Motorantriebs-Stoppsignal von der Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h eingegeben wird, ein q-Achsen-Sollstrom von Null in die Stromsteuerung 100e eingegeben.
Die d-Achsen-Sollstrom-Einstelleinheit 100b gibt einen d-Achsen-Sollstrom von Null in die Stromsteuerung 100e ein.
Der Erregungssignalgenerator 100g erzeugt ein Pulssignal mit einer Frequenz von 10 kHz zum Erzeugen eines Erregungssignals im Drehmelder 9. Das Pulssignal wird in den Drehmelder 9 als Erregungssignal b·sinωt eingegeben (3A), nachdem seine Wellenform geformt worden ist. Unter der Voraussetzung, dass die Transformationsrate des Drehmelders k ist, werden in Reaktion auf den Rotorwinkel θ amplitudenmodulierte Erregungssignale vom Drehmelder 9 ausgegeben, welche ein Signal k·b·sinθ·sinωt (3B), wobei die Amplitude mit sinθ moduliert ist, und ein Signal k·b·cosθ·sinωt (3C), wobei die Amplitude mit cosθ moduliert ist, sind.
Die Positions-Berechnungseinheit 100c berechnet eine Drehmelderposition θ unter Verwendung der Beziehung von θ = arc tan(sinθ/cosθ) basierend auf Information von k·b·sinθ und k·b·cosθ (jeweils 3D und 3E), die durch Abtasten von Signalen erhalten worden sind, für die erkannt werden kann, dass sie Amplituden der Signale sind, die jeweils mit dem obigen sinθ und cosθ amplitudenmoduliert sind.
Darüber hinaus wird deshalb, weil der Motor acht Pole (m = 4) hat, während der Drehmelder vier Pole (n = 2) hat, ein elektrischer Winkel θe des Motors durch eine Berechnung unter Verwendung der Beziehung von θe = (m/n) × θ = 2 × θ erhalten, und dann wird der Wert von θe in den d-q-Wandler 100d und den d-q-Rückwandler 100f eingegeben.
Der d-q-Wandler 100d führt eine Umwandlung von drei Phasen in zwei Phasen (d-q-Umwandlung) basierend auf durch jeweilige Stromsensoren 102a und 102b erfassten Phasenstromwerten (Iu, Iv) und auf dem elektrischen Winkel θe durch und gibt dann einen d- und einen q-Achsen-Strom (Id, Iq) in die Stromsteuerung 100e ein.
Die Stromsteuerung 100e führt eine PI-(proportionale und integrale)-Regelung basierend auf der Abweichung zwischen dem d- und dem q-Achsen-Sollstrom (Id*, Iq*) und dem erfassten d- und q-Achsen-Strom (Id, Iq) durch und erzeugt dann d- und q-Achsen-Sollanlegespannungen (Vd*, Vq*).
Der d-q-Rückwandler 100f führt eine Umwandlung von zwei Phasen zu drei Phasen (d-q-Rückumwandlung) basierend auf den d- und q-Achsen-Sollanwendungsspannungen (Vd*, Vq*) und dem elektrischen Winkel θe durch und gibt dann dreiphasige Sollanlegespannungen (Vu*, Vv*, Vw*) in einen Treiber 101 ein.
Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h berechnet die Summe aus den Quadraten von k·b·sinθ und k·b·cosθ, welche durch Abtasten von Signalen erhalten sind, für die erkannt werden kann, dass sie die Amplituden der Signale sind, die jeweils mit den obigen sinθ und cosθ amplitudenmoduliert sind, und berechnet auch einen Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert als {a·cos((π/2)/(m/n))}² (= {k·b·cos(45 Grad)}²) basierend auf einem Wert von a², der durch eine Beziehungsformel von a² = (k·b)² berechnet worden ist, unter Verwendung einer Erregungssignalamplitude b, die durch Abtasten eines Signals erhalten ist, für welches erkannt werden kann, dass es die Amplitude des Drehmeldererregungssignals ist, und der Drehmelder-Transformationsrate k, die im Voraus gemerkt bzw. gespeichert worden ist.
Die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h bestimmt, dass eine Fehlfunktion aufgetreten ist, wenn ein Zustand, in welchem die Summe aus den Quadraten nicht größer als der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert ist, für eine erste vorbestimmte Zeit andauert, und gibt dann ein Motorantriebs-Stoppsignal in die q-Achsen-Sollstrom-Berechnungseinheit 100a aus.
Darüber hinaus bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h, dass das System in einem normalen Betrieb ist, wenn ein Zustand, in welchem die Summe aus den Quadraten nicht kleiner als der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert ist, für eine zweite vorbestimmte Zeit andauert, und gibt dann ein Motorantriebs-Zulassungssignal in die q-Achsen-Sollstrom-Berechnungseinheit 100a aus.
Weiterhin bestimmt die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h, dass eine Fehlfunktion aufgetreten ist, wenn ein Zustand, in welchem die Summe aus den Quadraten nicht kleiner als der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert ist, für eine dritte vorbestimmte Zeit andauert, die auf länger als die erste eingestellt ist, und gibt dann ein Motorantriebs-Stoppsignal in die q-Achsen-Sollstrom-Berechnungseinheit 100a aus, bis das System erneut gestartet wird, und stoppt auch die von dem Erregungssignalgenerator 100g ausgegebenen Pulssignale.
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Erfassens einer Fehlfunktion erklärt, wenn ein Drahtbruch im Drehmelder aufgetreten ist.
Beispielsweise wird in einem Fall, in welchem ein Bruch eines sin-Signaldrahts des Drehmelders aufgetreten ist, deshalb, weil der in die Positions-Berechnungseinheit 100c eingegebene sinθ-Wert Null wird, der erfasste Wert des elektrischen Winkels θe des Motors auf Null Grad fixiert. Dadurch gelangt deshalb, weil der elektrische Winkel des Motors in Reaktion auf eine Drehmomenterzeugungsrichtung bei 90 Grad oder 270 Grad (= –90 Grad) bleibt, das Lenken des elektromotorischen Servolenksystems im schlimmsten Fall in einen verriegelten Zustand.
Hier bleibt der Drehmelderwinkel des Drehmelders bei 45 Grad oder 315 Grad (= –45 Grad). Eine Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel θe des Motors und dem Drehmelderwinkel θ ist in 4 dargestellt.
Hier wird unter Bezugnahme auf die in die Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100h eingegebenen Signale das Sinussignal aufgrund des Drahtbruchs Null und wird das Cosinussignal k·b·cos(45 Grad). Diese Zustände können durch einen Vektor A in 5 unter Verwendung einer Vektordarstellung ausgedrückt werden, und eine Fehlfunktion kann erfasst werden, wenn der Vektor A in einem Fehlfunktionsbestimmungsbereich ist.
Das bedeutet, dass dann, wenn ein Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert nicht kleiner als die Summe aus den Quadraten des erfassten Sinussignals und des erfassten Kosinussignals ist, nämlich 0² + {k·b·cos(45 Grad)}², eine Fehlfunktionserfassung möglich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei welchem der achtpolige Motor (m = 4) und der vierpolige Drehmelder (n = 2) kombiniert sind, wird deshalb, weil der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert auf gleich oder größer als {a·cos((π/2)/(m/n))}², das heißt {k·b·cos(45 Grad)}², eingestellt ist, eine Fehlfunktionserfassung ohne Fehler möglich.
Wie es oben beschrieben ist, kann bei dem elektromotorischen Servolenksystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel selbst in einem Zustand, in welchem das Lenken aufgrund des Drahtbruchs im Drehmelder verriegelt ist, eine Fehlfunktion ohne Fehler erfasst werden.
Darüber hinaus kann deshalb, weil die Erregungssignalamplitude b erfasst wird, so dass der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert in Reaktion auf den erfassten Erregungsamplitudenwert berechnet wird, die Drehmelderfehlfunktion ungeachtet einer Erregungsamplitudenvariation ohne Fehler erfasst werden.
Ausführungsbeispiel 2.
6 ist eine Konfigurationsansicht, die ein elektromotorisches Servolenksteuersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. Hier sind Elemente mit der Funktion gleich derjenigen beim Ausführungsbeispiel 1 mit denselben Bezugszeichen dargestellt, und die Erklärung ist weggelassen.
Eine Fehlfunktionsbestimmungseinheit 100i merkt sich einen basierend auf einer Drehmeldererregungsamplitude und einer Transformationsrate im Voraus berechneten Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert, und dadurch führt sie eine Fehlfunktionsbestimmung basierend auf diesem gemerkten Fehlfunktionsbestimmungswert durch.
Dieses Ausführungsbeispiel hat im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel 1 einen derartigen Vorteil, dass eine Drehmelder-Erregungssignal-Überwachungsschaltung nicht vorgesehen sein muss und eine Berechnung des Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwerts nicht erforderlich ist.

Claims

Steuermotorsystem, wobei das System zum Antreiben eines 2m-poligen Motors (5) basierend auf einem Rotor-Drehwinkel θ dient, der durch einen 2n-poligen Drehmelder (9) erfasst wird, wobei m und n Zählnummern sind, wobei das System folgendes aufweist: die Summe aus dem Quadrat eines mit sinθ modulierten Signals und dem Quadrat eines mit cosθ modulierten Signals im Drehmelder (9), in welchem ein im System erzeugtes Erregungssignal mit sinθ und cosθ moduliert wird, wird in Reaktion auf den Rotor-Drehwinkel θ des Drehmelders mit einem vorbestimmten Fehlfunktions-Schwellenwert verglichen, so dass eine Fehlfunktionsbestimmung in Bezug auf den Drehmelder durchgeführt wird, und unter der Voraussetzung, dass die Summe a² ist, wird dann, wenn erkannt wird, dass der Drehmelder in einem normalen Betriebszustand ist, auch veranlasst, dass der Fehlfunktionsbestimmungs-Schwellenwert nicht kleiner als {a × cos((π/2)/(m/n))}² ist.
Steuermotorsystem nach Anspruch 1, wobei unter der Voraussetzung, dass eine Amplitude des Erregungssignals b ist und eine Transformationsrate des Drehmelders (9) k ist, ein Wert a² dann, wenn erkannt wird, dass der Drehmelder (9) in einem normalen Betriebszustand ist, gegeben ist durch (k × b)².
Steuermotorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Antreiben des Motors (5) in Reaktion auf eine derartige Bestimmung gestoppt wird, dass eine Fehlfunktion im Drehmelder (9) aufgetreten ist, wenn der Wert der Summe für eine erste vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht größer als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt, während ein Antreiben des Motors (5) in Reaktion auf eine derartige Bestimmung gestartet wird, dass der Drehmelder (9) in einem normalen Betriebszustand ist, wenn der Wert der Summe für eine zweite vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht kleiner als dem Bestimmungs-Schwellenwert bleibt.
Steuermotorsystem nach Anspruch 3, wobei das Antreiben des Motors bei einem Stoppzustand gehalten wird, wenn der Wert der Summe für eine dritte vorbestimmte Zeit kontinuierlich auf nicht größer als der Bestimmungs-Schwellenwert bleibt, bis der Motor (5) neu gestartet wird, und die erste vorbestimmte Zeit auf kürzer als die dritte vorbestimmte Zeit eingestellt ist.
Steuermotorsystem nach einem der Ansprüche 1 – 4, wobei Werte, für die erkannt wird, dass sie die Amplituden von Signalen sind, die mit sinθ und cosθ moduliert sind, abgetastet werden, so dass eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des Drehmelders durch eine Verarbeitung eines diskreten Systems durchgeführt wird.
Steuermotorsystem nach Anspruch 2, wobei ein Wert, für den erkannt wird, dass er die Amplitude des Erregungssignals ist, abgetastet wird, so dass eine Fehlfunktionsbestimmungsverarbeitung des Drehmelders (9) durch eine Verarbeitung eines diskreten Systems durchgeführt wird.
Steuermotorsystem nach einem der Ansprüche 1 – 6, wobei das Erregungssignal gestoppt wird, wenn bestimmt wird, dass eine Fehlfunktion im Drehmelder aufgetreten ist.
Steuermotorsystem nach einem der Ansprüche 1 – 7, wobei veranlasst wird, dass ein Ausgangsdrehmoment des Motors (5) in ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs übertragen wird.