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Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkvorrichtung
und ein Steuerverfahren hierzu. Noch genauer bezieht sich die Erfindung
auf eine elektrische Servolenkvorrichtung, die mit einem elektrischen
Stellglied ausgestattet ist, um den Vorgang der Betätigung eines
Lenkrads durch den Fahrer zu unterstützen, und auf ein Steuerverfahren
für die
Vorrichtung.
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Eine
bekannte elektrische Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs erfasst
das Lenkdrehmoment, das auf das Lenkrad wirkt, und veranlasst einen
Elektromotor dazu, ein Lenkhilfsdrehdrehmoment in Übereinstimmung
mit dem erfassten Lenkdrehmoment zu erzeugen. Das so erzeugte Lenkhilfsdrehmoment
wird durch eine Steuerung gesteuert. Die Steuerung berechnet beispielsweise
eine Basishilfssteuergröße (beispielsweise
ein Basishilfsdrehmoment) auf der Grundlage des von dem Lenkdrehmomentsensor
erfassten Lenkdrehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst wird. Zudem berechnet
die Steuerung eine Kompensationssteuergröße (beispielsweise ein Kompensationsdrehmoment)
zur Kompensation der Basishilfssteuergröße und addiert die Kompensationssteuergröße zu der
Basishilfssteuergröße, um eine
endgültige
Zielhilfssteuergröße zu berechnen.
Dann steuert die Steuerung die Elektrifizierung des Elektromotors
auf der Grundlage der berechneten Zielhilfssteuergröße so, dass
ein gewünschtes
Lenkhilfsdrehmoment erzeugt wird. Eine solche Kompensationssteuergröße wird
in verschiedenen Techniken in Übereinstimmung
mit den einzelnen Zwecken berechnet.
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Beispielsweise
berechnet eine elektrische Servolenkvorrichtung, die in der japanischen
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-7-156817 vorgeschlagen
wird, eine Kompensationssteuergröße in Übereinstimmung
mit der Lenkdrehgeschwindigkeit, um ein Lenkhilfsdrehmoment zu erfassen,
das einem scharfen Lenkeinschlag entspricht, wie bei einer Notlenkung
zur Vermeidung einer Gefahr oder etwas ähnlichem, wobei die Konvergenz
des Fahrzeugverhaltens beschleunigt wird. Bei der Berechnung der
Kompensationssteuergröße multipliziert
die Vorrichtung der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-7-156817 die
Kompensationssteuergröße mit einem
Dämpfungskoeffizienten,
der sich in Übereinstimmung
mit dem Lenkdrehmoment ändert.
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Eine
elektrische Servolenkvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-2004-42691 vorgeschlagen wird,
bestimmt einen elektrischen Kompensationsstromwert für die Basisdämpfung in Übereinstimmung
mit der Lenkgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit und
berechnet einen Dämpfungskompensationswert
aus dem Multiplikationsprodukt des Kompensationsstromwerts für die Basisdämpfung und
einer Stromverstärkung
für die
Dämpfungskompensation,
um das Lenkgefühl
bei der Durchführung
einer konvergierenden Steuerung zu verbessern. In diesem Fall kann
die Stromversorgung für
die Dämpfungskompensation
in Übereinstimmung
mit der Lenkbedingung umgeschaltet werden.
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Zudem übernimmt
eine elektrische Servolenkvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-2002-87309 vorgeschlagen
wird, einen Aufbau, in dem eine Dämpfungssteuergröße, die
durch Multiplikation der Motordrehzahl mit einer Dämpfungssteuerverstärkung Kd
berechnet wird, und eine Lenkwinkelgeschwindigkeitsregelgröße, die
durch Multiplikation einer Steuerverstärkung Go (s) mit einer Steuergröße, die
auf der Grundlage einer Abweichung der tatsächlichen Motordrehzahl von
einer Zielmotordrehzahl berechnet wird, die aus dem Lenkdrehmoment
errechnet wird, als Kompensationssteuergrößen verwendet, um die Folgeeigenschaften
bezüglich
der Lenkradbetätigung
und der Konvergenzcharakteristik zu verbessern. In diesem Fall ist
die Dämpfungsregelverstärkung Kd
eine Variable, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit, das Lenkdrehmoment
und die Motordrehzahl bestimmt wird. Nebenbei gesagt ist die Regelverstärkung Go
(s) eine Variable, die durch mindestens entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit,
den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten,
den Lenkwinkel des Rads auf der Straße und/oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit
des Rads auf der Straße
bestimmt wird.
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In
den vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtungen
wird die Kompensationssteuergröße in Übereinstimmung
mit ihren jeweiligen Zwecken berechnet. Wenn jedoch zwei oder mehr
der vorstehend beschriebenen Kompensationssteuerungen kombiniert
werden, können
die Kompensationssteuerungen manchmal miteinander interferieren,
und es gibt eine Möglichkeit
des Versagens beim Erreichen eines gewünschten Lenkgefühls.
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Die
Kompensationssteuergröße, die
auf der Grundlage eines Maßes
des Lenkzustands oder des Fahrzeugzustands berechnet wird, wird
durch Multiplikation desselben mit einer einzigartigen Steuer- bzw.
Regelverstärkung
korrigiert, die für
jede Kompensationssteuerung festgelegt ist. Die Regelverstärkung wird
bestimmt, wobei Ereignisse oder ähnliches wie
andere Lenkzustände
oder andere Fahrzeugzustände
einbezogen werden. Daher können
die einzelnen Kompensationsregelungen einander in dem Fall stören, in
dem eine Vielzahl von Kompensationsregelungen für verschiedene Zwecke kombiniert wird,
wodurch deren Zusammenspiel sehr komplex ist. Folglich ist es zur
Zeit der Entwicklung notwendig, die jeweiligen Einflüsse einer
Vielzahl von Kompensationsregelungen zu prüfen, was zu einer Erhöhung der
Anzahl von Mannstunden (der Mannstunden für das Zusammenspiel) führt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Servolenkvorrichtung
zu schaffen, die dazu fähig
ist, das Lenkgefühl
zu verbessern, indem sie vorteilhaft eine Vielzahl von Kompensationsregelungen
so kombiniert, dass keine Störungen
zwischen ihnen auftreten.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkvorrichtung,
die ein Lenkhilfsdrehmoment erzeugt, indem sie ein elektrisches
Stellglied in Übereinstimmung
mit der Betätigung
eines Lenkrads zum Lenken antreibt. Diese elektrische Servolenkvorrichtung
weist Folgendes auf: einen Abschnitt zur Aufnahme von Drehmomentinformation,
der Lenkdrehmomentinformation bezüglich des Lenkdrehmoments aufnimmt,
das durch die Betätigung
des Lenkrads zum Lenken eingegeben wird; einen Abschnitt zur Aufnahme
anderer Informationen, der eine Lenkzustandsinformation bezüglich eines
Lenk zustands außer
der Lenkdrehmomentinformation oder eine Fahrzeugzustandsinformation
bezüglich
eines Fahrzeugzustands aufnimmt; einen Abschnitt zur Berechnung
einer Basishilfssteuergröße, der
eine Basishilfssteuergröße auf der Grundlage
zumindest von Information berechnet, die von dem Abschnitt zur Aufnahme
von Drehmomentinformation aufgenommen wurde; eine Vielzahl von Abschnitten
zur Berechnung einer Kompensationssteuergröße, die Kompensationssteuergrößen zur Kompensation
der Basishilfssteuergröße auf der Grundlage
von Information berechnen, die von dem Abschnitt zur Aufnahme anderer
Information aufgenommen wurde; einen Abschnitt zur Berechnung einer
Zielhilfssteuergröße, der
eine Zielhilfssteuergröße berechnet,
indem er die Basishilfssteuergröße, die
von dem Abschnitt zur Berechnung der Basishilfssteuergröße berechnet
wurde, mit den jeweiligen Kompensationssteuergrößen vereinigt, die von der Vielzahl
von Abschnitten zur Berechnung der Kompensationssteuergröße berechnet
wurden; einen Stellgliedsteuerabschnitt, der das elektrische Stellglied
auf der Grundlage der Zielhilfssteuergröße antreibt und steuert, die
von dem Abschnitt zur Berechnung der Zielhilfssteuergröße berechnet
wurde; und einen Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuergrößen, der
die Kompensationssteuergrößen korrigiert,
indem er die Kompensationssteuergrößen, die durch mindestens zwei
oder mehr Abschnitten zur Berechnung von Kompensationssteuergrößen aus
der Vielzahl von Abschnitt zur Berechnung von Kompensationssteuergrößen berechnet
wurden, mit einer gemeinsamen Steuerverstärkung multipliziert, die sich
in Abhängigkeit
von der Lenkdrehmomentinformation verändert, oder indem er die Kompensationssteuergrößen aufsummiert,
die von mindestens zwei oder mehr Abschnitten zur Berechnung der Kompensationsdrehmomentsteuergröße aus der Vielzahl
von Abschnitten zur Berechnung der Kompensationssteuergrößen berechnet
wurden, und die aufsummierten Kompensationssteuergrößen mit
einer Verstärkung
multipliziert, die sich in Abhängigkeit von
der Lenkdrehmomentinformation verändert.
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In Übereinstimmung
mit dieser elektrischen Servolenkvorrichtung berechnet der Abschnitt
zur Berechnung der Zielhilfssteuergröße eine Zielhilfssteuergröße durch
Vereinen der Basishilfssteuergröße, die
von dem Abschnitt zur Berechnung der Basishilfssteuergröße berechnet
wurde, und der Kompensationssteu ergrößen, die jeweils von der Vielzahl
von Abschnitten zur Berechnung von Kompensationssteuergrößen berechnet
wurden. Der Abschnitt zur Steuerung des Stellglieds treibt und steuert
das elektrische Stellglied auf der Grundlage der berechneten Zielhilfssteuergröße. In diesem
Fall korrigiert der Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuergröße die Kompensationssteuergröße nicht
durch Multiplikation von Kompensationssteuergrößen, die von mindestens zwei
oder mehr Abschnitten zur Berechnung der Kompensationssteuergrößen berechnet wurden,
mit individuell festgelegten Steuerverstärkungen, sondern durch Multiplikation
derselben mit einer gemeinsamen Steuerverstärkung, die sich in Übereinstimmung
mit der Lenkdrehmomentinformation ändert. Oder der Abschnitt zur
Korrektur der Kompensationssteuergröße korrigiert die Kompensationssteuergröße durch
Aufsummieren der Kompensationssteuergrößen, die durch mindestens zwei oder
mehr Abschnitte zur Berechnung von Kompensationssteuergrößen berechnet
wurden, und durch Multiplikation der aufsummierten Kompensationssteuergrößen mit
einer Steuerverstärkung,
die sich in Übereinstimmung
mit der Lenkdrehmomentinformation ändert.
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Daher
kann die Kompensationssteuergröße in Übereinstimmung
mit dem Lenkzustand korrigiert werden, ohne eine Interferenz zwischen
den Kompensationssteuerungen zu verursachen, weil mindestens zwei
Kompensationssteuergrößen mit
einer gemeinsamen Steuerverstärkung
multipliziert werden, die sich in Übereinstimmung mit der Lenkdrehmomentinformation ändert. Als
ein Ergebnis wird die Anpassung einer Vielzahl von Kompensationsteuerungen
für verschiedene
Zwecke einfach, und die Mannstunden für die Anpassung können verringert werden.
Nebenbei kann ein gutes Lenkgefühl
erhalten werden, weil die Interferenz bzw. gegenseitige Störung zwischen
den Kompensationssteuerungen verhindert und eine geeignete Zielhilfssteuergröße berechnet
wird.
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In
dieser elektrischen Servolenkvorrichtung kann die Steuerverstärkung weiter
in Übereinstimmung
mit der Lenkzustandsinformation außer der Lenkdrehmomentinformation
oder der Fahrzeugzustandsinformation korrigiert werden.
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Nach
dieser elektrischen Servolenkvorrichtung wird die gemeinsame Steuerverstärkung, mit der
eine Vielzahl von Kompensationssteuergrößen multipliziert wurde, weiterhin
in Übereinstimmung
mit der Lenkzustandsinformation außer der Lenkdrehmomentinformation
oder mit der Fahrzeugzustandsinformation korrigiert. Daher wird
die gemeinsame Steuerverstärkung,
die von dem Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuerverstärkung verwendet
wird, noch geeigneter. Als ein Ergebnis kann die Kompensationssteuergröße ohne
Interferenz zwischen den Kompensationssteuerungen weiter geeignet
korrigiert werden, weil der Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuergröße die Kompensationssteuergröße durch
Verwendung der gemeinsamen Steuerverstärkung korrigiert, die sich
in Übereinstimmung
mit einer Vielzahl von Informationsteilen bzw. aufgenommenen Informationen ändert.
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In
dieser elektrischen Servolenkvorrichtung kann die Steuerverstärkung eine
Variable gleich oder größer als
0 und gleich oder kleiner als 1 sein, die sich verringert, wenn
sich eine Größe des Lenkdrehmoments
in der Lenkdrehmomentinformation erhöht, und der Abschnitt zur Korrektur
der Kompensationssteuergröße kann
die Kompensationssteuergröße durch
Multiplikation der Kompensationssteuergröße mit der Steuerverstärkung korrigieren,
wenn eine Steuergröße, die
man durch Aufsummieren der Kompensationssteuergrößen vor der Multiplikation
mit der Steuerverstärkung
erhält,
in einer Richtung entgegen der Richtung des Lenkdrehmoments wirkt,
und der Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuergröße kann
die Korrektur der Kompensationssteuergröße durch die Multiplikation
mit der Steuerverstärkung
vermeiden, wenn die Steuergröße, die
durch Vereinigen der Kompensationssteuergrößen vor der Multiplikation
mit der Steuerverstärkung
erhalten wird, in der gleichen Richtung wie das Lenkdrehmoment wirkt.
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Nach
dieser elektrischen Servolenkvorrichtung wirkt die Multiplikation
durch die Steuerverstärkung
in einer solchen Richtung, dass sie die Größe (den Absolutwert) der Kompensationssteuergröße verringert,
weil die Steuerverstärkung
eine Variable gleich oder größer als
0 und gleich oder kleiner als 1 ist. Nebenbei bemerkt wird die Steuerverstärkung so festgelegt,
dass sie sich verringert, wenn eine Größe (ein Absolutwert) des Lenkdrehmoments
steigt. Daher wird die Kompensationssteuergröße auf einen kleinen Wert korrigiert,
wenn ein Fahrer das Lenkrad mit einer großen Betätigungskraft betätigt.
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Abhängig von
der Situation wirkt die Kompensationssteuerung in manchen Fällen in
der gleichen Drehrichtung (Unterstützungsrichtung) wie das Lenkdrehmoment
und wirkt in anderen Fällen
in der Richtung entgegen der Drehrichtung des Lenkdrehmoments. Wenn
die durch Aufsummieren der Kompensationssteuergrößen vor der Multiplikation
mit der Steuerverstärkung
erhaltene Steuergröße, d.h.
die aufsummierte Größe der Kompensationssteuergrößen, die
durch die mindestens zwei oder mehr Abschnitte zur Berechnung von
Kompensationssteuergrößen berechnet
wurden, die mit der Steuerverstärkung
zu multiplizieren sind, in der gleichen Richtung wie das Lenkdrehmoment
wirkt, vermeidet der Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuergröße die Durchführung der
Multiplikation mit der Steuerverstärkung. Daher verringert sich
das Kompensationssteuerdrehmoment nicht, das in der Lenkunterstützungsrichtung
wirkt, sondern man erhält
ein geeignetes Lenkhilfsdrehmoment.
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Zudem
führt der
Abschnitt zur Korrektur der Kompensationssteuergröße die Multiplikation
mit der Steuerverstärkung
durch, um die Kompensationssteuergröße so zu korrigieren, dass
die Kompensationssteuergröße verringert
wird, wenn die Größe des Lenkdrehmoments
größer ist,
falls die Steuergröße, die
man durch Aufsummieren der Kompensationssteuergrößen vor der Multiplikation
mit der Steuerverstärkung
erhält,
in der Richtung entgegen der Richtung des Lenkdrehmoments wirkt.
Daher wird die Kompensationssteuergröße, welche der Lenkbetätigung widerspricht,
ausreichend verringert, so dass der Lenkvorgang nicht behindert
wird, wenn das Lenkdrehmoment wie in dem Fall groß ist, in
dem der Fahrer absichtlich lenkt. Nebenbei arbeitet die Kompensationssteuerung
in dem Fall, in dem die Absicht des Fahrers, zu lenken, gering und
das Lenkdrehmoment klein ist, geeignet so, dass eine gewünschte Drehmomentkompensation
durchgeführt
werden kann.
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Zudem
kann diese elektrische Servolenkvorrichtung weiterhin einen Abschnitt
zur Erfassung einer Abnormität
aufweisen, die eine Abnormität
des Abschnitts zur Aufnahme der Drehmomentinformation erfasst, und
einen Abschnitt zur Umschalten der Drehmomentinformation, der auf
Lenkdrehmomentinformation umschaltet, die man erhält, indem
man ein größtes Lenkdrehmoment,
das auf das Lenkrad wirkt, auf Null setzt, wenn eine Abnormität des Abschnitts
zur Aufnahme der Drehmomentinformation von dem Abschnitt zur Erfassung
der Abnormität
erfasst wird.
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Weiterhin
kann die Lenkzustandsinformation in dieser elektrischen Servolenkvorrichtung
ein Lenkwinkel des Lenkrads oder eine Lenkwinkelgeschwindigkeit
des Lenkrads sein.
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Die
Fahrzeugzustandsinformation in dieser elektrischen Servolenkvorrichtung
kann ein Grad der Abweichung von einer Spur sein, der auf der Grundlage
einer Positionsbeziehung zwischen einem Fahrzeug und einer Mittellinie
einer Straße
berechnet wird.
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Wenn
eine Abnormität
des Abschnitts zur Aufnahme von Drehmomentinformationen von dem Abschnitt
zur Erfassung der Abnormität
nach dieser elektrischen Servolenkvorrichtung erfasst wird, schaltet
der Abschnitt zur Umschaltung der Drehmomentinformation auf die
Lenkdrehmomentinformation, die man durch Festlegen der Größe des Lenkdrehmoments
auf Null erhält.
Daher kann der Betrieb der elektrischen Servolenkvorrichtung so
fortgesetzt werden, dass das Kompensationsdrehmoment auf das Lenkrad
wirkt, das nur durch die Kompensationssteuerung verursacht wird.
Genauer gesagt kann eine Zielhilfssteuergröße aus der Kompensationssteuergröße gefunden
werden, die auf der Grundlage der Lenkzustandsinformation außer der
Lenkdrehmomentinformation oder der Fahrzeugzustandsinformation berechnet
wurde, während
die Basishilfssteuergröße auf Null
gehalten wird, indem die Größe des Lenkdrehmoments
auf Null festgelegt wird, und dann kann das elektrische Stellglied
auf der Grundlage der Zielhilfssteuergröße angetrieben und gesteuert
werden. Daher wird die Funktion der elektrischen Servolenkvorrichtung
selbst in dem Fall nicht vollständig gestoppt,
in dem eine Abnormität
des Abschnitts zur Aufnahme der Drehmomentinformation erfasst wird, sondern
das Hilfsdrehmoment durch die Kompensationssteuerung kann immer
noch bereitgestellt werden.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren
einer elektrischen Servolenkvorrichtung. Noch konkreter bezieht
sich der zweite Aspekt auf ein Steuerverfahren einer elektrischen
Servolenkvorrichtung, die ein Lenkhilfsdrehmoment erzeugt, indem
ein elektrisches Stellglied in Übereinstimmung
mit der Lenkbetätigung
eines Lenkrads angetrieben wird. Das Steuerverfahren der elektrischen
Servolenkvorrichtung umfasst den Schritt des Aufnehmens von Lenkdrehmomentinformationen
bezüglich
des Lenkdrehmoments, die durch die Lenkbetätigung des Lenkrads eingegeben wird,
den Schritt des Aufnehmens von Lenkzustandsinformationen bezüglich eines
Lenkzustands außer der
Lenkdrehmomentinformation oder einer Fahrzeugzustandsinformation
bezüglich
eines Fahrzeugzustands, den Schritt der Berechnung einer Basishilfssteuergröße auf der
Grundlage mindestens der Lenkdrehmomentinformation, den Schritt
der Berechnung einer Vielzahl von Kompensationssteuergrößen zur
Kompensation der Basishilfssteuergröße auf der Grundlage der Lenkzustandsinformation
oder der Fahrzeugzustandsinformation; den Schritt der Berechnung
einer Zielhilfssteuergröße durch
Vereinen der Basishilfssteuergröße und der
Vielzahl von Kompensationssteuergrößen; den Schritt des Antriebs
und der Steuerung des elektrischen Stellglieds auf der Grundlage
der Zielhilfssteuergröße; und
den Schritt der Korrektur der Kompensationssteuergrößen durch
Multiplikation der Vielzahl von Kompensationssteuergrößen mit
einer gemeinsamen Steuerverstärkung,
die sich in Übereinstimmung
mit der Lenkdrehmomentinformation ändert, oder durch Aufsummieren
der Vielzahl von Kompensationssteuergrößen und Multiplikation der
aufsummierten Kompensationssteuergrößen mit der Steuerverstärkung.
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
mit Bezug auf die beigefügten
Figuren deutlicher, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden,
um ähnliche
Elemente wiederzugeben, und wobei:
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1 ein
schematisches Schaubild einer elektrischen Servolenkvorrichtung
eines Fahrzeugs in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 ein
funktionelles Blockschaubild ist, das Funktionen einer elektronischen
Steuereinheit in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
zeigt;
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3 ein
Ablaufplan ist, der ein Hilfssteuerprogramm wiedergibt;
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4 eine
Veranschaulichung ist, die eine Basishilfsabbildung wiedergibt,
um ein Basishilfsdrehmoment zu berechnen;
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5 ein
charakteristisches Schaubild ist, das eine Beziehung zwischen dem
Lenkdrehmoment und dem Basishilfsdrehmoment in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
zeigt;
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6 eine
Veranschaulichung ist, welche eine Abbildung eines ersten Kompensationsdrehmoments
zur Berechnung eines ersten Kompensationsdrehmoments wiedergibt;
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7 eine
Veranschaulichung ist, die eine Abbildung eines zweiten Kompensationsdrehmoments
zeigt, um ein zweites Kompensationsdrehmoment zu berechnen;
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8 eine
Veranschaulichung ist, die eine Abbildung eines dritten Kompensationsdrehmoments zeigt,
um ein drittes Kompensationsdrehmoment zu berechnen;
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9 eine
Veranschaulichung ist, die eine Abbildung einer Drehmomentverstärkung wiedergibt, um
eine Steuerverstärkung
G zu berechnen;
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10 ein
charakteristisches Schaubild ist, das eine Beziehung zwischen dem
Lenkdrehmoment und der Steuerverstärkung G in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
zeigt; und
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11 ein
charakteristisches Schaubild ist, das eine Beziehung zwischen dem
Lenkdrehmoment und der Steuerverstärkung G in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel
zeigt.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 1 ist
ein schematisches Schaubild, das eine elektrische Servolenkvorrichtung
eines Fahrzeugs in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Diese
elektrische Servolenkvorrichtung des Fahrzeugs ist in groben Zügen aus
einem Mechanismus 10 für
das Lenken der Straßenräder aufgebaut, der
gelenkte Straßenräder in Übereinstimmung
mit dem Drehen oder Betätigen
eines Lenkrads einschlägt,
einem Elektromotor 15, der an dem Mechanismus 10 für das Lenken
der Straßenräder so montiert
ist, dass er ein Hilfslenkmoment erzeugt, und einer elektronischen
Steuereinheit 30, die den Betrieb des Elektromotors 15 in Übereinstimmung
mit dem gedrehten Zustand des Lenkrads steuert.
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Der
Mechanismus 10 für
das Lenken der Straßenräder ist
ein Mechanismus zum Lenken bzw. Einschlagen linker und rechter Vorderräder FW1, FW2
in Übereinstimmung
mit der Drehbetätigung
des Lenkrads 11 und umfasst eine Lenkwelle 12,
deren oberes Ende mit dem Lenkrad 11 verbunden ist, so dass
es integriert mit dem Lenkrad 11 dreht. Ein Ritzel 13 ist
mit einem unteren Ende der Lenkwelle 12 so verbunden, dass
es zusammen mit der Welle 12 dreht. Das Ritzel 13 greift
in Zahnstangenzähne,
die auf einer Zahnstange 14 gebildet sind, wodurch ein Zahnrad-/Zahnstangenmechanismus
erzeugt wird. Die linken und rechten Vorderräder FW1, FW2 sind lenkbar mit
zwei entgegengesetzten Enden der Zahnstange 14 über Spurstangen
und Scharnierarme verbunden. Das linke Vorderrad FW1 und das rechte
Vorderrad FW2 werden in Überein stimmung mit
der Bewegung der Zahnstange 14 in ihrer Axialrichtung,
die durch die Drehung der Lenkwelle 12 um ihre Achse verursacht
wird, im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn eingeschlagen.
Daher ist der Mechanismus 10 für das Lenken der Straßenräder aus
dem Lenkrad 11, der Lenkwelle 12, dem Zahnrad-/Zahnstangenmechanismus 13, 14,
den Spurstangen, den Scharnierarmen usw. aufgebaut.
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Der
Elektromotor 15 zur Lenkunterstützung ist an der Zahnstange 14 montiert.
Der Elektromotor 15 kann in der Erfindung als ein elektrisches
Stellglied betrachtet werden. Der Elektromotor 15 ist in dieser
Ausführungsform
ein bürstenloser
Motor, der ein Dreiphasenmotor mit Permanentmagneten ist. Eine drehende
Welle des Elektromotors 15 ist mit der Zahnstange 14 über einen
Kugelschraubenmechanismus 16 so verbunden, dass Leistung übertragen werden
kann. Durch eine Drehung der drehenden Welle unterstützt der
Elektromotor 15 das Einschlagen der linken und rechten
Vorderräder
FW1, FW2. Der Kugelschraubenmechanismus 16 arbeitet als Drehzahlverringerer
und Umwandler einer Dreh- in eine Linearbewegung; genauer gesagt
verringert der Mechanismus 16 die Drehzahl des Elektromotors 15 und
wandelt die Drehung in eine Linearbewegung um und überträgt diese
an die Zahnstange 14. Anstelle der Montage des Elektromotors 15 an
der Zahnstange 14 kann der Elektromotor 15 an
der Lenkwelle 12 so montiert sein, dass die Drehung des
Elektromotors 15 über
eine Drehzahlverringerung an die Lenkwelle 12 übertragen
wird und somit die Lenkwelle 12 um ihre Achse antreibt.
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Die
Lenkwelle 12 ist mit einem Lenkdrehmomentsensor 21 versehen.
Der Lenkdrehmomentsensor 21 gibt ein Signal in Übereinstimmung
mit dem Lenkdrehmoment aus, das durch den schwenkenden Betrieb bzw.
das Drehen des Lenkrads 11 eingegeben wird, um auf die
Lenkwelle 12 zu wirken. Der Wert des Lenkdrehmoments, der
von dem Signal erfasst wird, das von dem Lenkdrehmomentsensor 21 ausgegeben
wird, wird nachstehend als Lenkdrehmoment Th bezeichnet. Bezüglich des
Lenkdrehmoments Th wird die Betätigungsrichtung
des Lenkrads 11 auf der Grundlage des Vorzeichens des Werts
des Lenkdrehmoments Th erkannt, d.h., ob sein Wert negativ oder
positiv ist. Nach dieser Ausführungsform der
Erfindung nimmt das Lenkdrehmoment Th einen positiven Wert an, wenn
der Fahrer das Lenkrad 11 im Uhrzeigersinn dreht. Umgekehrt
nimmt das Lenkdrehmoment Th einen negativen Wert an, wenn der Fahrer
das Lenkrad 11 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Das Lenkdrehmoment
Th kann in der Erfindung als Lenkdrehmomentinformation betrachtet
werden. Nebenbei bemerkt kann der Lenkdrehmomentsensor 21 in
der Erfindung als ein Abschnitt zur Aufnahme einer Lenkdrehmomentinformation
angesehen werden.
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Der
Lenkdrehmomentsensor 21 besteht beispielsweise aus zwei
Sätzen
von (nicht gezeigten) Drehwertsensoren, welche den Verwindungswinkel eines
Dreh- bzw. Torsionsstabs umfassen, der in der Lenkwelle 12 vorgesehen
ist. Die Drehwertsensoren sind an zwei entgegengesetzten Enden des
Torsionsstabs so vorgesehen, dass sie jeweils die Drehwinkel erfassen.
Daher kann das Lenkdrehmoment Th aus dem Unterschied zwischen den
Drehwinkeln erfasst werden, die von den zwei Drehwertsensoren erfasst
werden. Jeder Drehwertsensor umfasst einen Drehwertrotor, der zusammen
mit dem Torsionsstab dreht, und einen Drehwertstator, der an einer
Fahrzeugkarosserieseite so befestigt ist, dass der Drehwertgeber
dem Drehwertrotor gegenüberliegt.
Der Drehwertrotor ist mit einer Primärwicklung versehen, die eine
Anregespule ist, während
der Drehwertstator mit einem Paar von Sekundärwicklungen versehen ist, die
gegeneinander um π/2
phasenverschoben sind, welche Erfassungsspulen sind. Wenn die Primärwindung
durch ein Sinuswellensignal erregt wird, geben die Sekundärwindungen
zwei unterschiedliche induzierte Spannungssignale in Übereinstimmung
mit dem Drehwinkel aus.
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Anstelle
der Montage des Lenkdrehwinkelsensors 21 an der Lenkwelle 12 kann
der Lenkdrehwinkelsensor 21 so an der Zahnstange 14 montiert sein,
dass das Lenkdrehmoment Th aus der Größe der Verformung der Zahnstange 14 in
der Richtung ihrer Achse erfasst wird.
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Der
Elektromotor 15 ist mit einem Drehwinkelsensor 23 versehen.
Dieser Drehwinkelsensor 23 ist in den Elektromotor 15 eingebaut
und gibt ein Erfassungssignal in Übereinstimmung mit der Drehwinkelposition
eines Rotors des elektrischen Motors 15 aus. Beispielsweise
besteht der Drehwinkelsensor 23 aus einem Drehwertsensor
wie vorstehend beschrieben. Das Erfassungssignal von dem Drehwinkelsensor 23 wird
verwendet, um den Drehwinkel und die Drehwinkelgeschwindigkeit des
Elektromotors 15 zu berechnen. Der Drehwinkel des Elektromotors 15, der
proportional zum Lenkwinkel des Lenkrads 11 ist, wird auch
als der Lenkwinkel des Lenkrads 11 verwendet. Die Drehwinkelgeschwindigkeit
des Elektromotors 15, die proportional zu der Lenkwinkelgeschwindigkeit
des Lenkrads 11 ist, wird auch als die Lenkwinkelgeschwindigkeit
des Lenkrads 11 verwendet.
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Nachstehend
wird der Wert des Lenkwinkels des Lenkrads 11, der aus
dem Abgabesignal des Drehwinkelsensors 23 erfasst wird,
der Lenkwinkel θ genannt,
und der Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit, den man durch Differenzieren
des Lenkwinkels θ nach
der Zeit erhält,
wird als die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω bezeichnet. Der Lenkwinkel θ und die
Lenkwinkelgeschwindigkeit ω können als
erfindungsgemäße Lenkzustandsinformation
betracht werden. Zudem kann der Drehwinkelsensor 23 als ein
erfindungsgemäßer Abschnitt
zur Aufnahme anderer Information angesehen werden. Der Lenkwinkel θ gibt den
Lenkwinkel des Lenkrads 11 in der Richtung des Uhrzeigersinns
und der Richtung des Gegenuhrzeigersinns mit Bezug auf eine neutrale bzw.
Nullposition des Lenkrads 11 auf der Grundlage der positiven
und negativen Vorzeichen des Werts des Lenkwinkels θ wieder.
In dieser Ausführungsform wird
die neutrale Position des Lenkrads 11 als "0" angenommen, und der Lenkwinkel in der
Richtung des Uhrzeigersinns aus der neutralen Position wird durch einen
positiven Wert angezeigt, und der Lenkwinkel in der Richtung entgegen
dem Uhrzeigersinn aus der neutralen Position wird durch einen negativen
Wert angezeigt.
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Als
Nächstes
wird die elektronische Steuereinheit 30 beschrieben, die
den Betrieb des Elektromotors 15 steuert. Die elektronische
Steuereinheit 30 umfasst als ein Hauptkomponententeil einen
Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. besteht,
und umfasst außerdem
eine Antriebsschaltung für
den Elektromotor 15. Die elektronische Steuereinheit 30 ist
mit dem Lenk drehmomentsensor 21, dem Drehwinkelsensor 23 und
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 verbunden, und
liest Erfassungssignale aus den Sensoren ein. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 gibt
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aus, das die Fahrgeschwindigkeit
v des Fahrzeugs wiedergibt. Die Fahrgeschwindigkeit v, die von dem
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 erfasst wird, kann als
die erfindungsgemäße Fahrzeugzustandsinformation
angesehen werden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 kann
als ein erfindungsgemäßer Abschnitt zur
Aufnahme anderer Information angesehen werden. Zudem ist die elektronische
Steuereinheit 30 mit der Vorrichtung 25 zur Steuerung
des Spurhaltens (nachstehend als "Spurhalte-ECU 25" bezeichnet) verbunden
und liest daraus ein Spurhaltesteuersignal ein, das den Grad L der
Abweichung des Fahrzeugs von der Spur wiedergibt.
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Die
Spurhalte-ECU 25 ist mit einer (nicht gezeigten) bildaufnehmenden
Kamera (beispielsweise einer Stereokamera) und einer Bildbearbeitungsvorrichtung
und ähnlichen
Teilen versehen und erfasst die linken und rechen Spurmarkierungslinien
vor dem Fahrzeug, um die Situation auf der Spur vor dem Fahrzeug
und den Zustand des Fahrzeugs auf der Spur zu erfassen. Beispielsweise
wird aus den linken und rechten Spurmarkierungslinien eine virtuelle Straßenmittellinie
als eine Zielfahrlinie berechnet und dann der Radius der Krümmung der
Straßenmittellinie,
die seitliche Verschiebungsgröße, die
der Betrag der seitlichen Verschiebung der Position des Schwerpunkts
des Fahrzeugs relativ zu der Straßenmittellinie ist, und der
Ausrichtungswinkel des Fahrzeugs, der der Winkel zwischen der Richtung
des Fahrzeugs und der Richtung der Bildung der Straßenmittellinie ist,
festgestellt. Dann wird eine Lenkwinkelkorrekturgröße aus einer
Fahrzeugzustandsgleichung berechnet, die Parameter wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, die
Gierrate, usw. umfasst, um das Fahrzeug dazu zu veranlassen, von
der derzeitigen Position des Fahrzeugs entlang der Straßenmittellinie
zu fahren.
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Die
Spurhalte-ECU 25 gibt das Spurhaltesteuersignal aus, das
den Grad L der Abweichung des Fahrzeugs von der Spur proportional
zu der Lenkwinkelkorrekturgröße wiedergibt.
Bezüglich
des Grads L der Spurabweichung wird ein positiver Wert festgelegt,
wenn der Lenkwinkel im Uhrzeigersinn korrigiert werden muss, und
ein negativer Wert wird festgelegt, wenn der Lenkwinkel im Gegenuhrzeigersinn
korrigiert werden muss. Dieser Grad L der Spurabweichung, den man
von der Spurhalte-ECU 25 erhält, kann als eine erfindungsgemäße Fahrzeugzustandsinformation
betrachtet werden. Nebenbei bemerkt kann die Spurhalte-ECU 25 erfindungsgemäß als ein
Abschnitt zur Aufnahme anderer Information betrachtet werden. Bezüglich der
Technologie zum Spurhalten für
Fahrzeuge sind verschiedene Techniken bekannt, und eine beliebige
Technik kann in dieser Ausführungsform
verwendet werden. Um die Rechenlast zu verringern, kann beispielsweise
ein Wert proportional zu der Größe der seitlichen
Verlagerung oder des Ausrichtungswinkels des Fahrzeugs als der Grad
L der Spurabweichung verwendet werden.
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Als
Nächstes
wird die elektronische Steuereinheit 30 genau beschrieben. 2 ist
ein Gesamtblockschaubild der elektronischen Steuereinheit 30, das
funktionelle Blöcke
umfasst, die Funktionen des Mikrocomputers wiedergeben, die durch
Ausführung von
Programmen realisiert werden. Die elektronische Steuereinheit 30 umfasst
einen Abschnitt 31 zur Berechnung eines Basishilfsdrehmoments,
der ein Basishilfsdrehmoment als eine Basishilfssteuergröße berechnet,
und einen Abschnitt 32 zur Berechnung eines ersten Kompensationsdrehmoments,
einen Abschnitt 33 zur Berechnung eines zweiten Kompensationsdrehmoments
und einen Abschnitt 34 zur Berechnung eines dritten Kompensationsdrehmoments, die
Kompensationsdrehmomente als drei Kompensationssteuergrößen berechnen.
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Der
Abschnitt 31 zur Berechnung des Basishilfsdrehmoments liest
das Lenkdrehmoment Th und die Fahrzeuggeschwindigkeit v ein und
berechnet ein Basishilfsdrehmoment Tas mit Bezug auf eine in 4 gezeigte
Basishilfsabbildung. Diese Basishilfsabbildung ist eine Abbildung,
in welcher das Basishilfsdrehmoment Tas in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment
Th separat für
individuelle repräsentative
Fahrzeuggeschwindigkeiten v festgelegt wird und in dem Abschnitt 31 zur
Berechnung des Basishilfsdrehmoments gespeichert ist. Das Basishilfsdrehmoment
Tas wird so festgelegt, dass es mit einem Anstieg des Lenkdrehmoments
Th steigt. Weiterhin wird eine Beziehung des Basishilfsdrehmoments
Tas zum Lenkdrehmoment Th wie in 5 gezeigt
in solcher Weise festgelegt, dass das Basishilfsdrehmoment Tas dann
insgesamt kleinere Werte annimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
v größer wird.
Obwohl in dieser Ausführungsform
das Basishilfsdrehmoment Tas durch die Verwendung der Basishilfsabbildung
berechnet wird, ist es auch zulässig,
an Stelle der Basishilfsabbildung eine Funktion vorzubereiten, die
das Basishilfsdrehmoment Tas definiert, das sich in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Lenkdrehmoment Th ändert, und
die Funktion zu nutzen, um das Basishilfsdrehmoment Tas zu berechnen.
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Der
Abschnitt 32 zur Berechnung des ersten Kompensationsdrehmoments
liest ein Drehwinkelsignal ein, das von dem Drehwinkelsensor 23 als
ein Signal ausgegeben wird, das den Drehwinkel θ des Lenkrads 11 wiedergibt,
und berechnet ein erstes Kompensationsdrehmoment T1 mit Bezug auf
eine erste Kompensationsdrehmomentabbildung, die in 6 gezeigt
ist. Diese Abbildung eines ersten Kompensationsdrehmoments ist eine
Abbildung, in der das erste Kompensationsdrehmoment T1 in Übereinstimmung
mit dem Lenkwinkel θ festgelegt
wird, und wird in dem Abschnitt 32 zur Berechnung des ersten Kompensationsdrehmoments
gespeichert. Das erste Kompensationsdrehmoment T1 dient dazu, ein Rückdrehmoment
zu verursachen, welches das Lenkrad 11 dazu veranlasst,
in die Neutralposition zurückzukehren,
und wird auf einen Wert festgelegt, der größer wird, je größer der
Ausschlag (der Absolutwert) des Lenkwinkels θ ist. Nebenbei wird ein oberer
Grenzwert mit Bezug auf das erste Kompensationsdrehmoment T1 festgelegt.
In einem Bereich, in dem die Größe des Lenkwinkels θ größer als
ein vorbestimmter Winkel ist, wird das erste Kompensationsdrehmoment
T1 auf einen konstanten Wert beschränkt. Im Übrigen wird in dieser Beschreibung
die Größe des Absolutwerts
erörtert,
wenn die Größe eines
Werts mit einer Richtungsgradcharakteristik erörtert wird.
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Der
Abschnitt 33 zur Berechnung eines zweiten Kompensationsdrehmoments
liest ein Signal, das die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω des Lenkrads 11 wiedergibt,
die durch Ableiten des Lenkwinkels θ nach der Zeit berechnet wird,
und berechnet ein zweites Kompensationsdrehmoment T2 mit Bezug auf
eine zweite Abbildung eines Kompensationsdrehmoments, die in 7 gezeigt
ist. Diese Abbildung des zweiten Kompensationsdrehmoments ist eine Abbildung,
in der das zweite Kompensationsdrehmoment T2 in Übereinstimmung mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω festgelegt
ist, und wird in dem Abschnitt 33 zur Berechnung des zweiten
Kompensationsdrehmoments gespeichert. Dieses zweite Kompensationsdrehmoment
T2 dient dazu, ein geeignetes Reibgefühl an dem Lenkrad 11 zu
vermitteln, und wird auf einen konstanten Wert festgelegt, der in
eine Richtung gegen die Lenk- bzw. Einschlagrichtung des Lenkrads 11 wirkt.
Im übrigen
reicht es aus, dass der Berechnungsabschnitt in dem Abschnitt 33 zur Berechnung
des zweiten Kompensationsdrehmoments vorgesehen ist, obwohl ein
Berechnungsabschnitt, der die Lenkgeschwindigkeit ω durch Ableiten
des Lenkwinkels θ mit
Bezug auf die Zeit berechnet, nicht in den Figuren gezeigt ist.
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Der
Abschnitt 34 zur Berechnung des dritten Kompensationsdrehmoments
liest das Spurhaltesignal ein, das den Grad L der Spurabweichung
wiedergibt, der durch die Spurhalte-ECU 25 ausgegeben wird,
und berechnet ein drittes Kompensationsdrehmoment T3 mit Bezug auf
eine dritte Kompensationsdrehmomentabbildung, die in 8 gezeigt
ist. Diese dritte Kompensationsdrehmomentabbildung ist eine Abbildung,
in der das dritte Kompensationsdrehmoment T3 in Übereinstimmung mit dem Grad
der Spurabweichung L festgelegt ist, und wird in dem Abschnitt 34 zur
Berechnung des dritten Kompensationsdrehmoments gespeichert. Das
dritte Kompensationsdrehmoment T3 dient dazu, ein solches Lenkdrehmoment
abzugeben, dass das Fahrzeug dazu veranlasst wird, entlang der Straßenmittellinie
zu fahren, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs (die Fahrposition,
die Fahrtrichtung) von der Straßenmittellinie abweicht.
Das dritte Kompensationsdrehmoment T3 wird auf einen Wert gesetzt,
der größer wird,
je größer der
Wert des Grads L der Spurabweichung ist. Wenn daher eine Lenkwinkelkorrektur
im Uhrzeigersinn benötigt
wird, wird das dritte Kompensationsdrehmoment T3 in der Richtung
des Uhrzeigersinns in einer Größe festgelegt,
die mit der Größe der Lenkwinkelkorrektur übereinstimmt.
Wenn eine Lenkwinkelkorrektur in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns
benötigt
wird, wird das dritte Kompensationsdrehmoment T3 auf eine Größe in der
Richtung des Gegenuhrzeigersinns festgelegt, die mit der Größe der Lenkwinkelkorrektur übereinstimmt.
Mit Bezug auf das dritte Kompensationsdrehmoment T3 wird ebenfalls
ein oberer Grenzwert festgelegt. Falls die Größe des Grads L der Spurabweichung
größer oder gleich
einem vorab bestimmten Wert ist, wird das dritte Kompensationsdrehmoment
T3 auf einen konstanten Wert beschränkt.
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Die
elektronische Steuereinheit 30 weist weiterhin einen Abschnitt 35 zur
Berechnung der Addition des Kompensationsdrehmoments, einen Abschnitt 36 zur
Berechnung der Steuerverstärkung, und
einen Abschnitt 37 zur Multiplikation der Verstärkung auf.
Der Abschnitt 35 zur Berechnung der Addition des Kompensationsdrehmoments
addiert das zweite Kompensationsdrehmoment T2, das von dem Abschnitt 33 zur
Berechnung des zweiten Kompensationsdrehmoments berechnet wird,
zu dem dritten Kompensationsdrehmoment T3, das von dem Abschnitt 34 zur
Berechnung des dritten Kompensationsdrehmoments berechnet wird,
und gibt das Ergebnis der Addition (T2 + T3) an den Abschnitt 36 zur Berechnung
der Steuerverstärkung
und den Abschnitt 37 zur Multiplikation der Verstärkung aus.
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Der
Abschnitt 36 zur Berechnung der Steuerverstärkung liest
das Ergebnis der Addition (T2 + T3) ein, das von dem Abschnitt 35 zur
Berechnung der Addition des Kompensationsdrehmoments ausgegeben
wurde, und bestimmt, ob die Richtung des Drehmoments, die durch
den aufsummierten Wert (T2 + T3) gezeigt ist, gleich oder entgegen
der Richtung des Lenkdrehmoments Th ist, das von dem Lenkdrehmomentsensor 21 erfasst
wird. Dann berechnet der Abschnitt 36 zur Berechnung der
Steuerverstärkung
eine Steuerverstärkung
G, welche die Größe der Kompensationssteuerung
auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Th und der Fahrzeuggeschwindigkeit
v korrigiert.
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Die
Steuerverstärkung
G wird mit Bezug auf eine Abbildung einer Drehmomentverstärkung berechnet,
die in 9 gezeigt ist. Die Abbildung der Drehmomentverstärkung ist
eine Abbildung, in welcher die Steuerverstärkung G in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment
Th separat für
einzelne repräsen tative
Fahrzeuggeschwindigkeiten v festgelegt und in dem Abschnitt 36 zur
Berechnung der Steuerverstärkung
gespeichert ist. Die Steuerverstärkung
G verringert sich, wenn sich das Lenkdrehmoment Th entweder in der
Richtung des Uhrzeigersinns oder des Gegenuhrzeigersinns erhöht. Wenn das
Lenkdrehmoment Th größer oder
gleich einem vorab bestimmten Wert ist, wird die Steuerverstärkung G
auf den Wert "0" gesetzt. Nebenbei
bemerkt wird die Beziehung der Steuerverstärkung G zum Lenkdrehmoment
Th so festgelegt, dass die Steuerverstärkung G insgesamt kleinere
Werte annimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner ist. Nebenbei
bemerkt wird die Steuerverstärkung
G auf einen Wert "1" festgelegt, wenn
die Größe des Lenkdrehmoments
Th 0 Nm (Newtonmeter) in einem höchsten
Geschwindigkeitsbereich ist. Obwohl in der Ausführungsform die Steuerverstärkung G
durch die Verwendung einer Drehmomentverstärkungsabbildung berechnet wird,
ist es auch zulässig,
eine Funktion vorzubereiten, welche die Steuerverstärkung G definiert,
die sich in Übereinstimmung
mit dem Lenkdrehmoment Th und der Fahrzeuggeschwindigkeit v ändert, statt
die Abbildung der Drehmomentverstärkung zu verwenden, und diese
Funktion zu nutzen, um die Steuerverstärkung G zu berechnen.
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Wenn
die Richtung des Drehmoments, die durch den aufsummierten Wert (T2
+ T3) gezeigt wird, der durch den Abschnitt 35 zur Berechnung
der Addition des Kompensationsdrehmoments ausgegeben wird, die gleiche
Richtung wie die des Lenkdrehmoments Th ist, das von dem Lenkdrehmomentsensor 21 erfasst
wird, führt
der Abschnitt 36 zur Berechnung der Steuerverstärkung nicht
die Berechnung der Steuergröße G auf
der Grundlage der Abbildung der Drehmomentverstärkung durch, sondern legt den Wert
der Steuerverstärkung
G auf 1 (G = 1) fest.
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Der
Abschnitt 36 zur Berechnung der Steuerverstärkung gibt
die festgelegte Steuerverstärkung
G an den Abschnitt 37 zur Multiplikation der Verstärkung aus.
Der Abschnitt 37 zur Multiplikation der Verstärkung korrigiert
den Wert des Kompensationssteuerdrehmoments durch Multiplikation
des aufsummierten Werts (T2 + T3) des zweiten Kompensationsdrehmoments
T2 und des dritten Kompensationsdrehmoments T3, der von dem Abschnitt 35 zur
Berechnung der Addition des Kompensationsdrehmoments ausgegeben
wird, mit der Steuerverstärkung G,
die von dem Abschnitt 36 zur Berechnung der Steuerverstärkung ausgegeben
wird. In dem Fall jedoch, in dem die Richtung des Drehmoments, das durch
den aufsummierten Wert (T2 + T3) gezeigt ist, der von dem Abschnitt 35 zur
Berechnung der Addition des Kompensationsdrehmoments ausgegeben wird,
die gleiche wie die Richtung des Lenkdrehmoments Th ist, das von
dem Lenkdrehmomentsensor 21 ausgegeben wird, wird die Korrektur
des Kompensationssteuerdrehmoments nicht durchgeführt, weil in
diesem Fall die Steuerverstärkung
G auf 1 festgelegt wird (G = 1).
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Die
elektronische Steuereinheit 30 weist einen Abschnitt 38 zur
Berechnung eines Zieldrehmoments auf. Dieser Abschnitt 38 zur
Berechnung eines Zieldrehmoments kann als ein erfindungsgemäßer Abschnitt
zur Berechnung einer Zielhilfssteuergröße angesehen werden. Der Abschnitt 38 zur
Berechnung des Zieldrehmoments liest das Basishilfsdrehmoment Tas
ein, das von dem Abschnitt 31 zur Berechnung des Basishilfsdrehmoments
berechnet wird, das erste Kompensationsdrehmoment T1, das von dem
Abschnitt 32 zur Berechnung des ersten Kompensationsdrehmoments
berechnet wird, und das korrigierte Kompensationsdrehmoment ((T2
+ T3)·G),
das durch den Abschnitt 37 zur Multiplikation der Verstärkung berechnet
wird, und berechnet dann den Gesamtwert. Dieser Gesamtwert wird
zu einem Zielhilfsdrehmoment T*. Dann wird der Elektromotor 15 auf
der Grundlage des Zielhilfsdrehmoments T* durch die nachstehend
erwähnten
funktionalen Abschnitte angetrieben und gesteuert.
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Die
elektronische Steuereinheit 30 weist einen Abschnitt 39 zur
Berechnung eines Zielstroms, einen Abschnitt 40 zur Berechnung
einer Abweichung eines elektrischen Stroms, einen Proportional-Integral-Regel-
bzw. -steuerabschnitt (PI-Steuerabschnitt) 41, einen Abschnitt 42 zur
Erzeugung einer PWM-(pulsbreitenmodulierten,
pulse width modulated) Spannung, und eine Inverterschaltung 43 auf.
Diese funktionalen Abschnitte können
in der Erfindung als Stellgliedsteuerabschnitte betrachtet werden.
Der Abschnitt 39 zur Berechnung eines Zielstroms liest
das Zielhilfsdrehmoment T* ein, das von dem Abschnitt 38 zur
Berechnung des Zieldrehmoments berechnet wurde, und berechnet ei nen
Zielstrom I*, der zu dem Zielhilfsdrehmoment T* proportional ist.
Der Abschnitt 40 zur Berechnung der Abweichung des elektrischen
Stroms liest den Zielstrom I* ein, der von dem Abschnitt 39 zur
Berechnung des Zielstroms berechnet wurde, und einen tatsächlichen Strom
Ix, der durch den Elektromotor 15 fließt, und berechnet eine Abweichung ΔI dazwischen
(= I* – Ix). Eine
Stromquellenleitung des Elektromotors 15 ist mit einem
Stromsensor 26 versehen. Daher berechnet der Abschnitt 40 zur
Berechnung der Abweichung des elektrischen Stroms den tatsächlichen
Strom Ix durch Eingabe eines Erfassungssignals des Stromsensors 26.
Das von dem Abschnitt 40 zur Berechnung der Abweichung
des elektrischen Stroms berechnete Signal der Abweichung ΔI wird an
den Proportional-Integralsteuerabschnitt (PI-Steuerabschnitt) 41 ausgegeben.
Der Proportional-Integralsteuerabschnitt 41 berechnet eine
Zielspannung V* auf der Grundlage der Abweichung ΔI so, dass
der tatsächliche
Strom Ix dem Zielstrom I* folgt, also so, dass die Abweichung ΔI Null wird.
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Die
Zielspannung V*, die von dem Proportional-Integralsteuerabschnitt 41 berechnet
wird, wird an den Abschnitt 42 zur Erzeugung der PWM-Spannung
ausgegeben. Der Abschnitt 42 zur Erzeugung der PWM-Spannung
gibt ein dreiphasiges PWM-Steuerspannungssignal an die Inverterschaltung 43 aus,
das der Zielspannung V* entspricht. Die Inverterschaltung 43 erzeugt
eine dreiphasige Anregespannung, welche dem PWM-Steuerspannungssignal
entspricht und gibt den Anregungsstrom über eine dreiphasige Stromquellenleitung
an den Elektromotor 15 ab. Daher werden die linken und
rechten Vorderräder
FW1, FW2 gelenkt, wobei das Lenken durch die Antriebskraft des Elektromotors 15 unterstützt wird.
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Die
elektronische Steuereinheit 30 umfasst weiterhin einen
Abschnitt 44 zur Erfassung einer Abnormität eines
Drehmomentsensors, die eine Abnormität des Lenkdrehmomentsensors 21 erfasst.
Der Abschnitt 44 zur Erfassung einer Abnormität des Drehmomentsensors
liest ein Ausgangssignal des Lenkdrehmomentsensors 21 ein
und bestimmt das Vorhandensein/Fehlen einer Abnormität des Lenkdrehmomentsensors 21 aus
dem Eingangsignal. In dieser Ausführungsform werden Drehwertsensoren als
der Lenkdrehmomentsensor 21 ver wendet. In dem Drehwertsensor
kommt es manchmal zu einem Bruch oder zu einem Isolierungsversagen
einer Windung. Daher überwacht
der Abschnitt 44 zur Erfassung der Drehmomentsensorabnormität die Amplitude
des Ausgangssignals jedes Drehwertsensors und bestimmt das Vorhandensein
einer Sensorabnormität,
wenn die Amplitude einen vorab bestimmten zulässigen Bereich verlässt. Weiterhin
erfasst der Abschnitt 44 zur Erfassung einer Drehmomentsensorabnormität eine Abnormität durch
Vergleichen der induzierten Spannungssignale von dem Paar von sekundären Wicklungen
des Drehwertsensors. Das Vorhandensein einer Sensorabnormität wird außerdem in
dem Fall bestimmt, in dem die Kombination der Zustände der
zwei Erfassungssignale widersprüchlich
ist, beispielsweise in dem Fall, in dem ein Sinuswellensignal von
einer der sekundären
Wicklungen ausgegeben wird, während
ein Konstantwertsignal von der anderen sekundären Wicklung ausgegeben wird.
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Wenn
eine Abnormität
des Lenkdrehmomentsensors 21 nicht erfasst wird, gibt der
Abschnitt 44 zur Erfassung einer Abnormität des Drehmomentsensors
einfach ein Signal aus, das das Lenkdrehmoment Th wiedergibt, das
von dem Lenkdrehmomentsensor 21 eingelesen wurde. Wenn
andererseits eine Abnormität
des Lenkdrehmomentsensors 21 erfasst wird, gibt der Abschnitt 44 zur
Erfassung der Abnormität
des Drehmomentsensors ein Signal aus, das widerspiegelt, dass der
Wert des Lenkdrehmoments Th Null ist (Th = 0). Das Ausgabesignal
des Abschnitts 44 zur Erfassung der Abnormität des Drehmomentsensors
wird als eine Lenkdrehmomentinformation Th an den Abschnitt 31 zur
Berechnung des Basishilfsdrehmoments und den Abschnitt 36 zur Berechnung
der Steuerverstärkung
eingelesen. Der vorstehend erwähnte
Berechnungsvorgang des Basishilfsdrehmoments Tas durch den Abschnitt 31 zur Berechnung
des Basishilfsdrehmoments und der vorstehend erwähnte Berechnungsvorgang der
Steuerverstärkung
G durch den Abschnitt 36 zur Berechnung der Steuerverstärkung basieren
daher auf dem Lenkdrehmoment Th, das durch das Ausgabesignal des
Abschnitts 44 zur Erfassung der Abnormität des Drehmomentsensors
wiedergegeben wird.
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Als
Nächstes
wird ein Gesamtvorgang der Assistenzsteuerung mit Bezug auf einen
Ablaufplan beschrieben, der durch die elektronische Steuereinheit 30 durchgeführt wird,
die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist. 3 gibt
ein von der elektronischen Steuereinheit 30 ausgeführtes Hilfssteuerprogramm
wieder, das als ein Steuerprogramm in dem ROM der elektronischen
Steuereinheit 30 gespeichert ist. Dieses Steuerprogramm
wird wiederholt mit einem vorab bestimmten kurzen Zyklus durchgeführt, während der
(nicht gezeigte) Zündschalter
eingeschaltet ist.
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Wenn
das Steuerprogramm startet, liest die elektronische Steuereinheit 30 zunächst im
Schritt S11 das Ausgabesignal des Lenkdrehmomentsensors 21 und
bestimmt aus dem Ausgabesignal, ob es ein Abnormität gibt,
die in dem Lenkdrehmomentsensor 21 auftritt. Dieser Vorgang
wird durch den Abschnitt 44 zur Erfassung der Abnormität des Drehmomentsensors
durchgeführt.
Wenn keine Abnormität erfasst
wird (NEIN in S11), wird das Ausgabesignal des Lenkdrehmomentsensors 21 als
Information eingelesen, welche das Lenkdrehmoment Th wiedergibt (S12).
Wenn andererseits eine Abnormität
des Lenkdrehmomentsensors 21 erfasst wird, wird der Wert des
Lenkdrehmoments Th auf Null gesetzt (Th = 0 N·m)(S13). Nebenbei bemerkt
kann der Vorgang des Schritts S11, der von dem Abschnitt 44 zur
Erfassung der Abnormität
des Drehmomentsensors durchgeführt
wird, als eine erfindungsgemäße Abnormitätserfassung
betrachtet werden. Die Vorgänge
der Schritte S12 und S13 können
als erfindungsgemäßer Abschnitt
zum Umschalten einer Drehmomentinformation betrachtet werden.
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Nachdem
das Lenkmoment Th in dieser Weise eingelesen wurde, liest die elektronische
Steuereinheit 30 in Schritt S14 den Lenkwinkel θ ein, also Information,
die durch den Lenkwinkelsensor 23 ausgegeben wurde, die
Fahrzeuggeschwindigkeit v, also Information, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
ausgegeben wurde, und den Grad L der Spurabweichung, also Information,
die von der Spurhalte-ECU 25 ausgegeben wurde. Anschließend berechnet
die elektronische Steuereinheit 30 das Zielhilfsdrehmoment
Tas aus dem Lenkdrehmoment Th und der Fahrzeuggeschwindigkeit v
unter Verwendung des Abschnitts 31 zur Berechnung des Basishilfsdrehmoments
(S15) und berechnet das erste Kompensationsdrehmoment T1 aus dem
Lenkwinkel θ unter
Verwendung des Abschnitts 32 zur Berechnung des ersten
Kompensationsdrehmoments (S16), und berechnet das zweite Kompensationsdrehmoment
T2 aus der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω unter Verwendung des Abschnitts 33 zur
Berechnung des zweiten Kompensationsdrehmoments (S17) und berechnet
das dritte Kompensationsdrehmoment T3 aus dem Grad L der Spurabweichung
unter Verwendung des Abschnitts 34 zur Berechnung des dritten Kompensationsdrehmoments
(S18).
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Anschließend berechnet
die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S19 den Gesamtwert
(T2 + T3) des zweiten Kompensationsdrehmoments T2 und des dritten
Kompensationsdrehmoments T3 und bestimmt, ob die Drehrichtung auf
der Grundlage des Gesamtwerts (T2 + T3) dieselbe wie die Drehrichtung des
Lenkdrehmoments Th ist. Das aufsummierte Kompensationsdrehmoment
wirkt in der Drehrichtung des Uhrzeigersinns, wenn der Wert (T2
+ T3) des aufsummierten Kompensationsdrehmoments ein positiver Wert
ist, und wirkt in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns, wenn der
Wert (T2 + T3) ein negativer Wert ist. Wenn in Schritt S20 eine
negative Entscheidung gefällt
wird (NEIN), d.h., wenn die Richtung des aufsummierten Kompensationsdrehmoments
der Richtung des Lenkdrehmoments Th entgegengesetzt ist, geht die
elektronische Steuereinheit 30 zu den Schritten S21 und
S22 weiter.
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In
Schritt S21 berechnet die elektronische Steuereinheit 30 die
Steuerverstärkung
G aus dem Lenkdrehmoment Th und die Fahrzeuggeschwindigkeit v aus
der Abbildung der Drehmomentverstärkung. Nachfolgend multipliziert
die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S22 den Gesamtwert
(T2 + T3) des zweiten Kompensationsdrehmoments T2 und des dritten
Kompensationsdrehmoments T3 mit der Steuerverstärkung G und legt den Wert ((T2
+ T3)·G),
der durch Multiplikation mit der Steuerverstärkung G korrigiert wird, als
ein neues Kompensationsdrehmoment (T2 + T3) fest. Wenn in Schritt
S20 eine zustimmende Entscheidung gefällt wird (JA), d.h., wenn die
Richtung des aufsummierten Kompensationsdrehmoments gleich der Richtung
des Lenkdrehmoments Th ist, übergeht
die elektronische Steuereinheit 30 den Vorgang der Schritte
S21 und S22. Der Vorgang der Schritte S19, S20, S21 und S22 ist ein
Vorgang, der durch den Abschnitt 35 zur Berechnung der
Addition des Kompensationsdrehmoments, den Abschnitt 36 zur
Berechnung der Steuerverstärkung
und den Abschnitt 37 zur Berechnung der Multiplikation
der Verstärkung
durchgeführt
wird.
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Nachdem
die Korrektur des zweiten Kompensationsdrehmoments T2 und des dritten
Kompensationsdrehmoments T3 durch die gemeinsame Steuerverstärkung wie
vorstehend beschrieben abgeschlossen ist, berechnet die elektronische
Steuereinheit 30 in Schritt S23 ein Zielhilfsdrehmoment
T* durch Addieren des Basishilfsdrehmoments Tas, des ersten Kompensationsdrehmoments
T1 und der zweiten und dritten Kompensationsdrehmomente T2, T3,
die durch die Steuerverstärkung
G korrigiert werden (T* = Tas + T1 + T2 + T3). Der Vorgang des Schritts
S23 wird durch den Abschnitt 38 zur Berechnung des Zieldrehmoments
durchgeführt.
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Nachfolgend
legt die elektronische Steuereinheit 30 in Schritt S24
einen Zielstrom I* aus dem Zielhilfsdrehmoment T* fest. In Schritt
S25 erfasst die elektronische Steuereinheit 30 den tatsächlichen Strom
Ix, der durch den Elektromotor 15 fließt, und berechnet eine Abweichung ΔI des tatsächlichen Stroms
Ix aus dem Zielstrom I* (ΔI
= (I* – Ix)).
In Schritt S26 legt die elektronische Steuereinheit 30 eine
Zielspannung V* aus der Abweichung ΔI (= I* – Ix) fest, die auf den Elektromotor 15 wirkt.
Nachdem die Zielspannung V* festgelegt ist, erzeugt die elektronische
Steuereinheit 30 Dreiphasen-PWM-Steuersignale UU, VU, WV,
welche der Zielspannung V* entsprechen, und gibt die Signale an
die Inverterschaltung 43 aus.
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Der
Vorgang des Schritts S24 ist ein Vorgang, der von dem Abschnitt 39 zur
Berechnung des Zielstroms durchgeführt wird. Der Vorgang des Schritts
S25 ist ein Vorgang, der durch den Abschnitt 40 zur Berechnung
der Abweichung des elektrischen Stroms durchgeführt wird. Der Vorgang des Schritts S26
ist ein Vorgang, der von dem Abschnitt 41 zur Proportional-/Integralregelung
(PI- Regelabschnitt) 41 durchgeführt wird.
Der Vorgang des Schritts S27 ist ein Vorgang, der von dem Abschnitt 42 zur
Erzeugung der PWM-Spannung durchgeführt wird. Dieses Hilfssteuerprogramm
wird wiederholt mit einer vorab bestimmten kurzen Zykluszeit durchgeführt. Daher wird
der Elektromotor 15 so angetrieben und gesteuert, dass
der Mechanismus 10 zum Lenken des Straßenrads stets ein Hilfsdrehmoment
in Übereinstimmung
mit dem Lenkdrehmoment Th, der Fahrzeuggeschwindigkeit v, dem Lenkwinkel θ, der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω und dem
Grad L der Spurabweichung erfährt.
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In Übereinstimmung
mit der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung
nach dieser Ausführungsform
berechnet die elektronische Steuereinheit 30 das Basishilfsdrehmoment
Tas aus dem Lenkdrehmoment Th und der Fahrzeuggeschwindigkeit v
und berechnet die drei Kompensationsdrehmomente T1 bis T3 zur Kompensation
des Basishilfsdrehmoments Tas und findet ein Zielhilfsdrehmoment
T* durch Aufsummieren der Drehmomente. Die Kompensationsdrehmomente
sind das erste Kompensationsdrehmoment T1, um ein Rückdrehmoment
zu verursachen, das das Lenkrad 11 dazu nötigt, in
die Neutralposition zurückzukehren, das
zweite Kompensationsdrehmoment T2, um an dem Lenkrad 11 ein
geeignetes Reibgefühl
zu vermitteln, und das dritte Kompensationsdrehmoment T3 in Übereinstimmung
mit dem Grad L der Spurabweichung, das eine solche Hilfe gibt, dass
das Fahrzeug der Spurmitte folgt.
-
Die
elektronische Steuereinheit 30 multipliziert das zweite
Kompensationsdrehmoment T2 und das dritte Kompensationsdrehmoment
T3 mit der gemeinsamen Steuerverstärkung G, um die zweiten und
dritten Kompensationsdrehmomente in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment
Th und der Fahrzeuggeschwindigkeit v zu korrigieren. In dieser Ausführungsform
wird der Gesamtwert (T2 + T3) des zweiten Kompensationsdrehmoments
T2 und des dritten Kompensationsdrehmoments T3 mit der Steuerverstärkung G
multipliziert. Diese Steuerverstärkung
G ist eine Variable, die durch das Lenkdrehmoment Th und die Fahrzeuggeschwindigkeit
v festgelegt ist und die einen Wert annimmt, der sich zwischen 0
und 1 bewegt und so wirkt, dass sie das Kompensationsdrehmoment
verringert. Dann führt die
elektronische Steuereinheit 30 nur dann, wenn der Gesamtwert
(T2 + T3) der zwei Kompensationsdrehmomente in die Richtung entgegen
der Richtung der Lenkung wirkt, die von dem Fahrer durchgeführt wird
(der Lenkdrehmomentrichtung), eine Korrektur durch Multiplikation
der Kompensationsdrehmomente T2, T3 mit der Steuerverstärkung G
so durch, dass das Kompensationsdrehmoment verringert wird.
-
In
einer Situation, in der das Lenkdrehmoment groß ist, wie in einer Situation,
in der der Fahrer absichtlich lenkt, wird der Wert der Steuerverstärkung G
auf "0" oder einen kleinen
Wert in der Nähe von "0" festgelegt, so dass der Wert des korrigierten Kompensationsdrehmoments
(T2 + T3) sehr klein ist und ein Kompensationsdrehmoment, das der
Intention des Fahrers widerspricht, nicht erzeugt wird. In dieser
Ausführungsform
werden die Kompensationsdrehmomente T2, T3 bezüglich des zweiten Kompensationsdrehmoments
T2, das ein Reibgefühl
am Lenkrad 11 vermittelt, und des dritten Kompensationsdrehmoments
T3, welches das Fahrzeug so führt, dass
es der Mitte der Spur folgt, durch Wiederspiegeln der Absicht des
Fahrers auf kleine Werte festgelegt, wenn die von dem Fahrer ausgeübte Betätigungskraft
am Lenkrad groß ist.
Daher behindern diese Kompensationsdrehmomente T2, T3 nicht die Betätigung des
Lenkrads durch den Fahrer.
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In
einer Situation, in welcher die Absicht des Fahrers zu lenken, gering
ausgeprägt
und das Lenkdrehmoment klein ist, wird der Wert der Steuerverstärkung G
auf den Wert "1" oder auf einen großen Wert
in der Nähe
des Werts "1" festgelegt, so dass ein
geeignetes Kompensationsdrehmoment so wirkt, dass ein gutes Lenkreibgefühl erhalten
wird und das Fahrzeug in einer Richtung geführt wird, welche der Spur folgt.
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In
dem Fall, in dem der Gesamtwert (T2 + T3) der beiden Kompensationsdrehmomente
in die Richtung wirkt, welche dieselbe wie die Lenkrichtung des
Fahrers ist (die Lenkdrehmomentrichtung), d.h., wenn der Gesamtwert
(T2 + T3) als ein Drehmoment in einer solchen Richtung berechnet
wird, dass es die Lenkbetätigung
durch den Fahrers unterstützt,
vermeidet die elektronische Steuereinheit 30 die Multiplikation
des Kompensationsdrehmoments T2, T3 mit der Steuerverstärkung G
und korrigiert daher das Kompensationsdrehmoment nicht. In dieser
Ausführungsform
wird die Steuerverstärkung
G in diesem Fall auf G = 1 festgelegt, so dass im Wesentlichen keine
Korrektur durchgeführt
wird. Daher wird das Kompensationsdrehmoment nicht auf einen kleinen Wert
korrigiert, und der Effekt der Kompensationssteuerung kann ausreichend
erhalten werden.
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In
einer Situation beispielsweise, in welcher der Fahrer das Lenkrad
im Uhrzeigersinn betätigt, wird
das dritte Kompensationsdrehmoment T3 als eine Lenkunterstützung aus
dem Signal von der Spurhalte-ECU 25 berechnet, das im Uhrzeigersinn wirkt.
Wenn zudem der Wert des dritten Kompensationsdrehmoments T3 größer als
der Wert des zweiten Kompensationsdrehmoments T2 ist, wird die Richtung
des Gesamtwerts (T2 + T3) der Kompensationsdrehmomente gleich wie
die Lenkrichtung des Fahrers. In einer solchen Situation erlaubt
die elektronische Steuereinheit 30, dass die Kompensationsdrehmomente
ohne weitere Verarbeitung wirken. D.h., das Kompensationsdrehmoment
(T2 + T3) wird nicht zur Korrektur durch die Steuerverstärkung G
verringert. Daher kann der Fahrer durch das Kompensationsdrehmoment
(T2 + T3) bei der Anpassung der Richtung des Fahrzeugs in eine geeignete
Richtung unterstützt
werden, ohne ein Unbehagen oder etwas Ähnliches zu fühlen.
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Zudem
wird in der ersten Kompensationssteuerung aus den drei Kompensationssteuerungen die
Multiplikation mit der Steuerverstärkung G nicht durchgeführt und
die Multiplikation mit der gemeinsamen Steuerverstärkung G
in den beiden anderen Kompensationssteuerungen wird durchgeführt. Daher
tritt keine Interferenz bzw. gegenseitige Störung zwischen den Kompensationssteuerungen
auf, obwohl drei Kompensationssteuerungen gleichzeitig durchgeführt werden.
Man nehme beispielsweise ein Steuersystem an, in dem Steuerverstärkungen
separat für
jede der Kompensationssteuerungen festgelegt werden, und wobei die
Steuerverstärkungen
sich abhängig
von der Lenkinformation oder der Fahrzeuginformation einzeln ändern. In
diesem Steuersystem leidet eine Kombination der Kompensationssteuerungen
manchmal an Interferenzen dazwischen, was zum Versagen dabei führt, ein
gutes Lenkgefühl zu
erhalten, weil die Kompensationssteuerungen die Kompensationssteuergrößen unabhängig voneinander
berechnen.
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In Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
werden dagegen die Kompensationssteuergrößen unter Verwendung einer
gemeinsamen Steuerverstärkung
G korrigiert, so dass die Kompensationssteuerungen nicht miteinander
interferieren. Daher ist die Anpassung der individuellen Kompensationssteuerungen
leicht, und eine Erhöhung
der Mannstunden durch die Anpassung wird nicht verursacht. Außerdem erhält man ein
gutes Lenkgefühl.
Zudem kann die ROM-Kapazität der elektronischen
Steuereinheit 30 zur Kostenverringerung reduziert werden, weil
die Arten der Steuerverstärkungen
weniger werden. Zudem wirkt das Drehmoment, das das Lenkrad 11 in
die Neutralposition zurückdreht,
stets so, dass gute Lenkeigenschaften und gute Stabilität erhalten werden,
weil die Multiplikationskorrektur durch die Steuerverstärkung nicht
für das
erste Kompensationsdrehmoment durchgeführt wird.
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Zudem
wird die Steuerverstärkung
G festgelegt, indem die Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit
v ebenso wie das Lenkdrehmoment Th einbezogen werden. Daher kann
eine geeignete Kompensationssteuergröße ohne Interferenz zwischen
Kompensationssteuerungen berechnet werden, weil die Steuerverstärkung G
durch die Fahrzeuggeschwindigkeit v korrigiert wird. Die Steuerverstärkung G
wird auf einen Wert korrigiert, der größer wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
v größer ist, wie
in 10 gezeigt. Daher wird das Reibgefühl des Lenkrads 11 während Fahrten
mit hoher Geschwindigkeit vergleichsweise groß, und das Geradeausfahrverhalten
verbessert sich. Nebenbei bemerkt wird auch das Kompensationsdrehmoment
für die Spurabweichung
des Fahrzeugs vergleichsweise hoch, und die Stabilität verbessert
sich.
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Andererseits
wird die Steuerverstärkung
G während
Fahrten mit niedriger Geschwindigkeit auf einen kleinen Wert korrigiert,
so dass sich das Reibgefühl
verringert und die Betätigung
des Lenkrads leicht wird. Zudem wird das Kompensationsdrehmoment
für die
Spurabweichung des Fahrzeugs klein, so dass das Kompensationsdrehmoment
nicht exzessiv wirkt, um das Fahrzeug zu veran lassen, der Spur zu
folgen. Als ein Ergebnis kann ein gut ausgewogenes Kompensationssteuerdrehmoment
in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten werden.
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Die
Steuerverstärkung
G kann in Übereinstimmung
mit dem Lenkwinkel θ wie
in 11 gezeigt korrigiert werden. In diesem Beispiel
wird die Steuerverstärkung
G auf einen Wert korrigiert, der größer wird, je kleiner der Lenkwinkel θ ist. In Übereinstimmung
mit diesem Beispiel wird die Absicht des Fahrers wiedergegeben,
so dass das Kompensationsdrehmoment nicht beträchtlich auf die Betätigung durch
den Fahrer wirkt, während
der Fahrer das Lenkrad 11 dreht. Andererseits wirkt während einer Geradeausfahrt
ein Kompensationsdrehmoment vorzugsweise so, dass ein geeignetes
Reibgefühl
erhalten wird und das Fahrzeug in einer geeigneten Richtung geführt wird.
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In
der Ausführungsform
wird die Assistenzsteuerung fortgesetzt, wobei der Wert des Lenkdrehmoments
Th auf Null gesetzt wird (Th = 0), wenn eine Abnormität des Lenkdrehmomentsensors 21 erfasst wird.
In diesem Fall erhält
man das Rückkehrdrehmoment
(erstes Kompensationsdrehmoment T1), welches das Lenkrad 11 in
die Neutralposition zurückdreht,
das Drehmoment (zweites Kompensationsdrehmoment T2), das dem Lenkrad 11 ein
Reibgefühl vermittelt,
und das Drehmoment (drittes Kompensationsdrehmoment T3), das das
Fahrzeug dazu veranlasst, entlang der Straßenmitte zu fahren, obwohl
der Wert des Basishilfsdrehmoments Tas Null wird (Tas = 0). D.h.,
die Assistenzsteuerung nur auf der Grundlage der Kompensationssteuerung
kann fortgesetzt werden. Daher können
die Funktionen der elektrischen Servolenkvorrichtung voll realisiert
werden.
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Obwohl
vorstehend eine Ausführungsform der
Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebene Ausführungsform
begrenzt, sondern kann verschiedene Formen und Arten ohne Abweichung
von dem in den Ansprüchen
niedergelegten Grundgedanken der Erfindung annehmen. Beispielsweise
ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, dass die Information,
wie der Lenkwinkel θ,
die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω und der
Grad L der Spur abweichung eingelesen wird, um die drei Kompensationssteuergrößen zu berechnen, obwohl
dies in dieser Ausführungsform
so ist. Beispielsweise ist es auch zulässig, eine Steuerbefehlsinformation
aufzunehmen, die durch ein anderes Fahrzeugsteuersystem erzeugt
wird, wie ein VSC (Fahrzeugstabilitätssteuerung, Vehicle Stability
Control), und eine Kompensationssteuergröße in Koordination mit der
Steuerbefehlsinformation zu berechnen.
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Die
Anzahl der Abschnitte zur Berechnung der Kompensationssteuergrößen, welche
die Kompensationssteuergrößen berechnen,
ist nicht auf drei beschränkt,
sondern kann zwei, vier oder mehr sein. Zudem können die Abschnitte zur Berechnung
der Kompensationssteuergrößen zur
Korrektur mittels der Multiplikation mit einer gemeinsamen Steuerverstärkung konzipiert
sein, oder die Abschnitte zur Berechnung der Kompensationssteuergröße können in eine
Gruppe von Abschnitten zur Berechnung der Kompensationssteuergröße unterteilt
sein, die für
die Multiplikation mit der gemeinsamen Steuerverstärkung konzipiert
sind, und eine Gruppe von Abschnitten zur Berechnung der Kompensationssteuergröße, die
nicht für
die Multiplikation mit der Steuerverstärkung konzipiert sind. Zudem
ist die Anzahl von Gruppen, die für die Multiplikation mit einer
gemeinsamen Steuergröße konzipiert
sind, nicht auf eins beschränkt,
sondern kann auch zwei oder mehr sein.
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Obwohl
die Ausführungsform
einen Aufbau annimmt, in dem die Kompensationssteuergrößen aufsummiert
werden, um die Kompensationssteuergrößen (Kompensationsdrehmomente)
zu korrigieren, und die aufsummierte Kompensationssteuergröße mit der
Steuerverstärkung
G multipliziert wird, ist es auch zulässig, die Kompensationssteuergrößen individuell
zu korrigieren, indem jede von ihnen mit einer Steuerverstärkung G
multipliziert wird. Genauer gesagt werden das zweite Kompensationsdrehmoment
T2 und das dritte Kompensationsdrehmoment T3 separat korrigiert,
indem jedes davon mit der Steuerverstärkung G multipliziert wird,
wenn die zwei Kompensationsdrehmomente T2, T3, die in der Ausführungsform
verwendet werden, als ein Beispiel genutzt werden, und die korrigierten
Kompensationssteuergrößen (T2·G und
T3·G)
werden an den Abschnitt 38 zur Berechnung des Zieldrehmoments ausgegeben.
In diesem Fall ist ebenfalls die nachstehende Anordnung ratsam.
Wenn die Richtung der Wirkung des Gesamtwerts (T2 + T3) der zwei
Kompensationsdrehmomente T2, T3 sich von der Richtung der Wirkung
des Lenkdrehmoments unterscheidet, wird die Korrektur durch die
Multiplikation mit der Steuerverstärkung G durchgeführt. Wenn
die Richtung der Wirkung des Gesamtwerts (T2 + T3) gleich wie die
Richtung der Wirkung des Lenkdrehmoments ist, wird die Korrektur
durch die Multiplikation mit der Steuerverstärkung G nicht durchgeführt.
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In
der Erfindung ist die Lenkzustandsinformation eine Information,
welche den Zustand des Lenkens, wie das Lenkdrehmoment, den Lenkwinkel, die
Lenkwinkelgeschwindigkeit usw. wiedergibt, und jede dieser Informationen
kann verwendet werden. Nebenbei bemerkt umfasst die Fahrzeugzustandsinformation
nicht nur die Information, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit, die
Fahrzeuglängsbeschleunigung,
die Querbeschleunigung, die senkrechte Beschleunigung, die Gierrate
usw. wiedergibt, sondern auch Information über Befehle zur Steuerung des Fahrzeugzustands
oder Ähnliches,
welche durch ein Fahrzeugsteuersystem erzeugt werden, wie den Grad
L der Spurabweichung, und jede beliebige aus diesen Informationen
kann verwendet werden.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf derzeit als bevorzugt angesehene Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es verständlich,
dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen oder
Aufbauten beschränkt
ist. Stattdessen ist es beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene
von den Ansprüchen
umfasste Modifizierungen und äquivalente
Anordnungen abdeckt.
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Zusammenfassend
leistet die Erfindung Folgendes:
Ein erstes Kompensationsdrehmoment
T1, ein zweites Kompensationsdrehmoment T2 und ein drittes Kompensationsdrehmoment
T3 werden zu einem Basishilfsdrehmoment Tas addiert. In diesem Fall werden
das zweite Kompensationsdrehmoment T2 und das dritte Kompensationsdrehmoment
T3 korrigiert, indem sie mit einer gemeinsamen Steuerverstärkung G
multipliziert werden, die durch das Lenkdrehmoment Th und die Fahrzeuggeschwindigkeit
v bestimmt wird. Daher tritt keine Interferenz zwischen den Kompensationssteuerungen
auf, weil die zwei Kompensationssteuergrößen durch Multiplikation mit der
gemeinsamen Steuerverstärkung
G korrigiert werden. Zudem wird die Multiplikation mit der Steuerverstärkung G
vermieden, wenn die Richtung, in welcher das Gesamtergebnis (T2
+ T3) des zweiten Kompensationsdrehmoments T2 und des dritten Kompensationsdrehmoments
T3 vor der Korrektur wirkt, die gleiche Richtung ist wie diejenige,
in die das Lenkdrehmoment Th wirkt.