DE102009056720A1 - Fahrzeuglenkungs-Steuervorrichtung und deren Verfahren - Google Patents

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Tatsuo Atsugi Matsumura
Mitsuo Atsugi Sasaki
Toru Atsugi Takahashi
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

Eine Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung weist einen Lenkmechanismus (10), um lenkbare Räder (11, 11) eines Fahrzeugs gemäß einer Lenkkraft zu lenken, einen Elektromotor (1), der angesteuert wird, um die Lenkkraft für den Lenkmechanismus (10) bereitzustellen, einen Lenkumfang-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer manipulierten Variablen des Elektromotors (1), einen PWM-Steuerungsabschnitt (24) zur Erzeugung eines PWM-Steuerungssignals, um den Elektromotor (1) auf einer Basis der manipulierten Variablen des Elektromotors (1) anzutreiben, einen Inverter (13b) zur Zuführung von elektrischer Energie an den Elektromotor (1) gemäß dessen auf dem PWM-Steuerungssignal basierenden Einschaltvorgängen und einen Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) zur Steuerung einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals auf, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf zumindest zwei vorgegebene festgelegte Frequenzen (fc1, fc2) zumindest entweder entsprechend einem Antriebszustand des Elektromotors (1) oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs einstellt, wobei eine der vorgegebenen festgelegten Frequenzen (fc1, fc2) bestimmt ist, um Störungen im Inverter zu reduzieren und die andere der vorgegebenen festgelegten Frequenzen (fc1, fc2) bestimmt ist, um einen Schaltverlust im Inverter (13b) zu verringern.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • (1) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren, das einen Elektromotor ansteuert, um eine Lenkkraft einem Lenkmechanismus bereitzustellen, der lenkbare Fahrzeugräder lenkt.
  • (2) Beschreibung des Standes der Technik
  • In einem Fall, bei dem ein Elektromotor mittels einer PWM-(Pulsbreitenmodulation)Steuerung eines Inverters angetrieben wird, werden Störungen aufgrund von Schaltvorgängen des Inverters gemäß einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals erzeugt. Um die Störungen im Inverter zu reduzieren, ist es effektiv, eine Trägerfrequenz auf eine nicht hörbare Frequenz einzustellen, die höher als eine hörbare Frequenz ist. Jedoch besteht ein Problem darin, dass, falls sich die Trägerfrequenz des Inverters erhöht, eine Frequenz der Schaltvorgänge im Inverter dadurch erhöht wird und ein Schaltverlust dadurch ansteigt. Da hierbei, wie oben beschrieben, eine Kompromissbeziehung zwischen einer Reduzierung der Störungen und einer Reduzierung des Schaltverlusts besteht, ist ein Modus-Auswahlschalter zur Auswahl, ob eine höhere Bedeutung auf einen geringen Verlust oder eine geringes Geräusch gelegt wird, z. B. in einer Technik vorgesehen, die in einer japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008-22671 vom 31. Januar 2008 beschrieben wurde.
  • Die in der oben genannten japanischen Patentanmeldung beschriebene Technik besteht darin, dass ein Antriebsmotor zum Antrieb der Antriebsräder eines Hybridfahrzeugs durch die PWM-Steuerung des Inverters angesteuert wird und ein Fahrmodus des Hybridfahrzeugs zwischen einem Modus für ein geringes Geräusch, bei dem eine größere Bedeutung auf ein niedriges Geräuschniveau gelegt wird, und einem Modus für eine hohe Kraftstoffersparnis, bei dem eine größere Bedeutung auf eine große Kraftstoffeinsparung gelegt wird, wählbar ist.
  • In anderen Worten, falls ein Fahrer des Fahrzeugs den Modus für ein niedriges Geräusch über den Modus-Auswahlschalter wählt, wird die Trägerfrequenz höher eingestellt, um die Störungen des Inverters zu reduziert, und falls der Modus für eine hohe Kraftstoffeinsparung über den Modus-Auswahlschalter gewählt wird, wird die Trägerfrequenz niedriger eingestellt, um den Schaltverlust im Inverter zu mindern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei der in der oben genannten veröffentlichten japanischen Patentanmeldung beschriebenen Technik wählt der Fahrer des Fahrzeugs den Fahrmodus aus. Wenn diese Technik daher lediglich auf eine Lenkungs-Steuerungsvorrichtung angewendet würde, könnte die Trägerfrequenz gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs nicht adäquat eingestellt werden. In einem Fall eines Fahrmanövers zur Vermeidung einer Objektkollision oder bei einer Langsamfahrt, bei der eine hohe Leistungsabgabe für den Elektromotor erforderlich ist, der eine Lenkkraft erzeugt, besteht die Möglichkeit, dass dieses Erfordernis aufgrund des Schaltverlusts im Inverter nicht erfüllt werden kann.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, den Schaltverlust des Inverters zu verringern, wenn eine hohe Leistungsabgabe des Elektromotors erforderlich ist, der die Lenkkraft erzeugt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 17. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung bereitgestellt mit einem Lenkmechanismus, um lenkbare Räder eines Fahrzeugs gemäß einer Lenkkraft zu lenken; mit einem Elektromotor, der angesteuert wird, um die Lenkkraft für den Lenkmechanismus bereitzustellen; mit einem Lenkumfang-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer manipulierten Variablen des Elektromotors; mit einem PWM-Steuerungsabschnitt zur Erzeugung eines PWM-Steuerungssignals, um den Elektromotor auf einer Basis der manipulierten Variablen des Elektromotors anzutreiben; mit einem Inverter zur Zuführung von elektrischer Energie an den Elektromotor gemäß dessen auf dem PWM-Steuerungssignal basierenden Einschaltvorgängen; und mit einem Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt zur Steuerung einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals; wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf zumindest zwei vorgegebene festgelegte Frequenzen zumindest entweder entsprechend einem Antriebszustand des Elektromotors oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs einstellt, wobei eine der vorgegebenen festgelegten Frequenzen bestimmt ist, um Störungen im Inverter zu reduzieren und die andere der vorgegebenen festgelegten Frequenzen bestimmt ist, um einen Schaltverlust im Inverter zu verringern.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeuglenkungs-Steuerungsverfahren mit folgenden Schritten bereitgestellt: Bereitstellen eines Lenkmechanismus, um lenkbare Räder eines Fahrzeugs gemäß einer Lenkkraft zu lenken; Bereitstellen eines Elektromotors, der angesteuert wird, um die Lenkkraft für den Lenkmechanismus bereitzustellen; Berechnen einer manipulierten Variablen des Elektromotors; Erzeugen eines PWM-Steuerungs- bzw. Regelungssignals, um den Elektromotor auf einer Basis der manipulierten Variablen des Elektromotors anzutreiben; Bereitstellen eines Inverters zur Zuführung von elektrischer Energie an den Elektromotor gemäß dessen Einschaltvorgängen auf der Basis des PWM-Steuerungssignals; und Steuern einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals, wobei die Trägerfrequenz während der Steuerung der Trägerfrequenz auf zumindest zwei vorgegebene festgelegte Frequenzen zumindest entweder entsprechend einem Antriebszustand des Elektromotors oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt wird, wobei eine der vorgegebenen festgelegten Frequenzen bestimmt ist, um Störungen im Inverter zu reduzieren und die andere der vorgegebenen festgelegten Frequenzen bestimmt ist, um einen Schaltverlust im Inverter zu verringern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
  • Darin zeigt: 1 eine Ansicht eines Aufbaus einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, bei der eine Fahrzeugsteuerungs-Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist.
  • 2 eine schematische Darstellung, die ein detailliertes Funktionsdiagramm einer in 1 gezeigten Steuereinheit veranschaulicht.
  • 3 eine detaillierte Ansicht eines in 1 gezeigten Inverters.
  • 4A und 4B jeweils eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Drehzahl ω und einem Drehmoment (N-T-Kennlinie) im in 1 gezeigten Elektromotor und ein Trägerfrequenz-Kennfeld bei der ersten in 1 gezeigten Ausführungsform veranschaulichen.
  • 5 eine grafische Darstellung, die ein Drehmoment und eine Drehzahl ω (N-T-Kennlinie) bei der ersten Ausführungsform sowie die N-T-Kennlinie des Elektromotors in vergleichenden Beispielen veranschaulicht.
  • 6 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 7 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Primärstrom Ib und der N-T-Kennlinie des Elektromotors im Fall der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 8 eine grafische Darstellung, die eine Trägerfrequenz des Elektromotors und den Primärstrom im Fall der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 9 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung.
  • 10 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Eingangsspannung, einem Drehmoment und einer Drehzahl ωin des Elektromotors in einem Fall der dritten in 9 dargestellten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 11 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Trägerfrequenz und einer Eingangsspannung Vi bei der in 9 dargestellten dritten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 12 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Drehzahl des Elektromotors und einem Integrationswert der q-Achsen-Stromabweichung bei der in 12 dargestellten vierten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 14 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und einem Integrationswert ∫ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung bei der in 12 dargestellten vierten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 15 ein detailliertes Blockschaltbild der Steuereinheit im Fall einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 16 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Drehzahl ω des Elektromotors und einem d-Achsen-Sollstrom des Elektromotors veranschaulicht.
  • 17 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Trägerfrequenz bzw. einem Absolutwert des d-Achsen-Sollstroms |Id*| veranschaulicht.
  • 18 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit bei einer sechsten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 19 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Trägerfrequenz und einer Modulationsrate M bei der in 18 gezeigten sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 20 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild in der Steuereinheit bei einer siebten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 21 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und einer Fahrgeschwindigkeit v bei der in 20 dargestellten siebten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 22 eine Konfigurationsansicht des Funktions-Blockschaltbilds der Steuereinheit bei einer achten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 23 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und der Fahrgeschwindigkeit v im Falle der achten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 24 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit im Falle einer neunten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 25 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und einer Lenkgeschwindigkeit ωv im Fall der neunten Ausführungsform veranschaulicht.
  • 26 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit im Fall einer zehnten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 27 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und einer Lenkgeschwindigkeit ωv veranschaulicht.
  • 28 ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit als elfte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 29(A) und 29(B) jeweils eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Trägerfrequenz und der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs beziehungsweise zwischen der Trägerfrequenz und der Lenkgeschwindigkeit ωs im Fall der elften in 28 gezeigten Ausführungsform veranschaulichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, bei der eine Fahrzeuglenkungs-Steuerungseinrichtung als erste bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist.
  • Die in 1 dargestellte elektrische Servolenkungsvorrichtung ist ein so genannter Unterstützungsmoment-Typ, bei dem ein Unterstützungsmoment, das durch einen Elektromotor 1 erzeugt wird, der durch elektrische Energie eines Dreiphasen-Wechselstroms angetrieben wird, über einen Drehzahlminderer 2 auf eine Lenkspindel 3 übertragen wird. Ein Lenkrad 4, das als Einheit zusammen mit der Lenkspindel 3 gedreht wird, ist an einem Ende der Lenkspindel 3 vorgesehen. Andererseits ist eine Ritzelwelle 5 mit dem anderen Ende der Lenkspindel 3 über ein Universalgelenk 6 verbunden.
  • Die Ritzelwelle 5 bildet zusammen mit einer Zahnstange 7 ein Lenkgetriebe 8 einer so genannten Zahnstangenlenkung. Wenn das Lenkrad 4 also zusammen mit der Ritzelwelle 5 gedreht wird, wird eine Drehbewegung der Ritzelwelle 5 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 7 umgewandelt und rechte und linke gelenkte Räder 11, 11, die Vorderräder eines Kraftfahrzeugs sind, werden über einen Verbindungsmechanismus 10 in Form eines Lenkmechanismus gelenkt, der aus Spurstangen 9, 9 zusammengesetzt ist, die mit linken und rechten Enden der Zahnstange 7 verbunden sind. In 1 kennzeichnen die Bezugszeichen 12, 12 Staubmanschetten und linke und rechte Enden der Zahnstange 7 und linke und rechte Spurstangen 9, 9 sind jeweils durch Universalgelenke (nicht dargestellt) miteinander verbunden, die im Inneren der Staubmanschetten 12, 12 vorgesehen sind.
  • Ein manuell ausführbares Lenkmoment eines Fahrers des Fahrzeugs zum Drehen des Lenkrads 4 wird durch einen Drehmomentsensor 4a erfasst, der um die Lenkspindel 3 befestigt ist. Eine Steuereinheit 13 treibt den Elektromotor 1 auf der Basis einer Ausgabe eines im Elektromotor eingebauten Koordinatenumwandlers bzw. Resolvers 1a zusätzlich zu einer Ausgabe des Drehmomentsensors 4a an. Dadurch erzeugt der Elektromotor 1 ein Unterstützungsmoment, das das manuelle ausführbare Lenkmoment sekundär unterstützt und dieses Unterstützungsmoment wird als Lenkkraft über die Lenkspindel 3 und das Lenkgetriebe 8 auf einen Verbindungsmechanismus 10 übertragen.
  • 2 zeigt ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der in 1 dargestellten Steuereinheit 13. Wie aus 2 ersichtlich, umfasst die Steuereinheit 13: einen Hauptsteuerungsabschnitt 13a, der ausgelegt ist, um PWM-Steuersignale PWMu, PWMv und PWMw zu erzeugen, um den Elektromotor 1 basierend auf den Ausgaben des Drehmomentsensors 12 und des Resolvers 1a anzutreiben; einen Inverter 13b, der elektrische Energie von einer Batterie 14 als Energieversorgung dem Elektromotor 1 gemäß den Schaltvorgängen auf der Basis der PWM-Steuersignale PWMu, PWMv und PWMw zuführt. Hierbei sei angemerkt, dass die Batterie 14 am Inverter 13b über ein Kabel 14a angeschlossen ist.
  • Wie aus 3 ersichtlich, umfasst der Inverter 13b einen U-Phasenzweig 15u, einen V-Phasenzweig 15v und einen W-Phasenzweig 15w. Jeder Zweig 15u, 15v und 15w ist so aufgebaut, dass hochseitige FET's (Feldeffekttransistoren) 16u, 16v und 16w seriell mit niederseitigen FET's 17u, 17v und 17w verbunden sind, wobei die FET's Schaltelemente sind. Die Enden der jeweiligen Zweige 15u, 15v und 15w, die an den hochseitigen FET's angeordnet sind, sind mit der Batterie 14 verbunden. Demgegenüber sind die anderen Enden der jeweiligen Zweige 15u, 15v und 15w, die an den niederseitigen FET's 17u, 17v und 17w angeordnet sind, geerdet. Mittelpunkte zwischen den hochseitigen FET's 16u, 16v und 16w und den niederseitigen FET's 17u, 17v und 17w sind jeweils an Spulen der entsprechenden Phasen U, V und W des Elektromotors angeschlossen. Wie aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, stellt der Inverter 13b die elektrische Energie des Dreiphasen-Wechselstroms dem Elektromotor 1 gemäß den Schaltvorgängen der jeweiligen FET's bereit.
  • Nachfolgend wird ein Aufbau eines Hauptsteuerungsabschnitts 13a mit Bezug auf 2 erläutert. Wie in 2 dargestellt, steuert der Hauptsteuerungsabschnitt 13a den Elektromotor 1 über eine Vektorsteuerung unter Verwendung eines Rotations-Bezugssystems mit einer q-Achse, die eine Drehrichtung des Elektromotors 1 darstellt, und einer d-Achse, die senkrecht zur q-Achse verläuft.
  • Ein Unterstützungsmoment-Berechnungsabschnitt 18 des Hauptsteuerungsabschnitts 13a berechnet ein Soll-Unterstützungsmoment TA auf der Basis der Ausgabe des Drehmomentsensors 4a und gibt ein Soll-Unterstützungsmoment TA an einen Sollstrom-Berechnungsabschnitt 19 aus.
  • Der Sollstrom-Berechnungsabschnitt 19 berechnet Sollströme Id*, Iq* der d-Achse und q-Achse auf einer Basis der Drehzahl ω des Elektromotors 1, und zwar die Drehzahl ω eines Rotors (nicht dargestellt) im Elektromotor 1 und gibt die Sollströme Id*, Iq* an einen ersten d-Achsen-Berechnungsschaltkreis 23d und einen ersten q-Achsen-Berechnungsschaltkreis 23q aus, die Stromabweichungs-Berechnungsabschnitte sind. Genauer gesagt wird eine Drehzahl ω auf der Basis einer Ausgabe des Resolvers 1a berechnet. Das heißt ein Drehposition-Berechnungsabschnitt 21 berechnet eine Drehposition θ des Rotors (nicht dargestellt) im Elektromotor 1 auf der Basis der Ausgabe des Resolvers 1a und ein Drehzahl-Berechnungs-(Ermittlungs-)abschnitt 22 berechnet die Drehzahl ω durch Differenzieren der Drehposition θ.
  • Hierbei sei angemerkt, dass, wie allgemein bekannt, ein q-Achsen-Sollstrom Iq* ein Strom mit einer q-Achsenkomponente in der Vektorsteuerung ist, bei dem das Rotations-Bezugssystem verwendet wird und der dazu dient, eine Größe des im Elektromotor 1 erzeugten Drehmoments zu steuern, und ein d-Achsen-Sollstrom Id* ein Strom mit einer d-Achsenkomponente in der Vektorsteuerung ist, bei dem das Rotations-Bezugssystem verwendet wird und der dazu dient, um ein Feld des Elektromotors 1 zu schwächen. Mit anderen Worten führt der Sollstrom-Berechnungsabschnitt 19 eine so genannte Feldschwächungssteuerung aus, um das Feld des d-Achsen-Sollstroms Id* durch eine Erhöhung des d-Achsen-Sollstroms Id* zusammen mit einem Anstieg der Drehzahl θ des Elektromotors 1 zu schwächen.
  • Der erste d-Achsen-Berechnungsabschnitt 23d berechnet danach eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId durch eine Subtraktion eines in den Elektromotor 1 fließenden d-Achsen-Iststroms Id vom d-Achsen-Sollstrom Id* und gibt diese d-Achsen-Stromabweichung ΔId an einen d-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20d aus, der ein Berechnungsabschnitt einer manipulierten Variablen ist. Andererseits berechnet der erste q-Achsen-Berechnungsabschnitts 23q eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq durch eine Subtraktion eines in den Elektromotor 1 fließenden q-Achsen-Iststrom Iq von einem q-Achsen-Sollstrom Iq* und gibt diese q-Achsen-Stromabweichung ΔIq an einen d-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20q aus, der ein Berechnungsabschnitt einer manipulierten Variablen ist. Die d-Achsen- und q-Achsen-Istströme Id, Iq sind eine Umwandlung der dem Elektromotor 1 zugeführten Dreiphasen-Erregungsströmme Iu, Iv und Iw in einem Dreiphasen-/Zweiphasen-Transformationsabschnitt 25.
  • Genauer gesagt werden die U-Phasen- und V-Phasen-Erregungsströme Iu, Iv aus den Dreiphasen-Erregungsströmen Iu, Iv und Iw von Iststrom-Sensoren 25u, 25v erfasst. Andererseits wird der Erregungsstrom Iw der W-Phase im Dreiphasen-/Zweiphasen-Transformationsabschnitt 25 basierend auf der U-Phase und V-Phase der Erregungsströme Iu, Iv berechnet.
  • Der d-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20d berechnet eine d-Achsen-Soll-Versorgungsspannung Vd* und der q-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20q berechnet eine q-Achsen-Soll-Versorgungsspannung Vq* jeweils durch eine sogenannte PI-Steuerung (Proportional-Integral-Steuerung). Genauer gesagt berechnet der d-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20d eine d-Achsen-Soll-Versorgungsspannung Vd* durch eine Proportional-Integral-Berechnung, bei der ein proportionaler Term der d-Achsen-Stromabweichung ΔId multipliziert mit einer proportionalen Verstärkung Kp zu einem Integralwert der d-Achsen-Stromabweichung ΔId addiert wird, der mit einer integralen Verstärkung Ki an einem zweiten d-Achsen-Berechnungsabschnitt 24d multipliziert wird. Andererseits berechnet der q-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20q eine q-Achsen-Soll-Versorgungsspannung Vq* durch eine Proportional-Integral-Berechnung, bei der ein proportionaler Term der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq multipliziert mit einer proportionalen Verstärkung Kp zu einem Integralwert der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq addiert wird, der mit einer integralen Verstärkung Ki an einem zweiten q-Achsen-Berechnungsabschnitt 24q multipliziert wird.
  • Danach werden die d-Achsen und q-Achsen-Soll-Versorgungsspannungen Vd*, Vq* mittels eines gegenseitigen Interferenzspannungs-Kompensationsabschnitt 26 auf korrigierte Soll-Versorgungsspannungen Vd**, Vq** korrigiert, um eine gegenseitige Interferenz zwischen dem d-Achsenstrom und dem q-Achsenstrom zu verhindern. Die korrigierten Soll-Versorgungsspannungen Vd**, Vq** werden an den PWM-Steuerungsabschnitt ausgegeben. Genauer gesagt berechnet der gegenseitige Interferenzspannungs-Kompensationsabschnitt 26 Kompensationsspannungen in der d-Achse und der q-Achse auf einer Basis der Istströme Id, Iq und der Drehzahl ω des Elektromotors 1 und addiert diese Kompensationsspannungen in der d-Achse und der q-Achse zu den d-Achsen- bzw. q-Achsen-Soll-Versorgungsspannungen Vd*, Vq* um die korrigierten d-Achsen- und q-Achsen-Soll-Versorgungsspannungen Vd**, Vq** zu erhalten.
  • Ein PWM-Steuerungsabschnitt 27 wandelt die korrigierten d-Achsen- und q-Achsen-Soll-Versorgungsspannungen Vd**, Vq** durch einen Vergleich eines dreieckigen Trägerwellensignals C, das von einem später beschriebenen Träger-Erzeugungsabschnitt 28 erzeugt wird, mit einer Dreiphasen-Soll-Versorgungsspannung in Dreiphasen-Soll-Versorgungsspannungen um, um die pulsierten Dreiphasen-Steuerungssignale PWMu, PWMv und PWMw zu erzeugen und an den Inverter 13b auszugeben. Die jeweiligen FET's des Inverters 13b führen die Schaltvorgänge durch die PWM-Steuerungssignale PWMu, PWMv und PWMw aus, so dass die elektrische Energie dem Elektromotor 1 zugeführt wird. Der Elektromotor 1 erzeugt ein Unterstützungsmoment gemäß einem Soll-Unterstützungsmoment TA.
  • Die Erzeugung des Trägerssignals C durch den Träger-Erzeugungsabschnitt 28, der ein Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt ist, wird nachfolgend auf der Basis von 4A und 4B beschrieben. Hierbei sei angemerkt, dass 4A eine grafische Darstellung zeigt, die eine N-T-Kennlinie (Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie) des Elektromotors 1 veranschaulicht. 4B zeigt ein Trägerfrequenz-Kennfeld zur Festlegung einer Trägerfrequenz des Trägersignals C. Wie aus 4A ersichtlich, stellt der Elektromotor 1 ein maximal erzeugbares Drehmoment in einem konstanten Drehmomentbereich A1 bereit, der ein Bereich mit niedriger Drehzahl ist, die gleichgroß oder niedriger als eine Basis-Drehzahl ω1 ist. Darüber hinaus wird in einem Drehzahlbereich A2, in dem die Drehzahl ω des Elektromotors über der Basisdrehzahl ω1 liegt, das erzeugbare Drehmoment ω zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl reduziert. In diesem Drehzahlbereich A2 erzeugt der Elektromotor 1 eine maximale Leistungsabgabe. Da der Elektromotor 1 mit der Lenkspindel 3 über den Drehzahlminderer 2 verbunden ist, ist es selbstverständlich, dass die Drehzahl ω des Elektromotors 1 proportional zur Drehzahl einer Lenkgeschwindigkeit, d. h. der Drehgeschwindigkeit des Lenkrads 4 eingestellt wird. Darüber hinaus ist das Drehzahl-Reduktionsverhältnis des Drehzahlminderers 2 und eine Kennlinie des Elektromotors 1 bei dieser Ausführungsform für einen Bereich der Lenkgeschwindigkeit von 200°/s bis 400°/s ausgewählt, das eine hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert, um dem Drehzahlbereich A2 mit einer Umwandlung der Lenkgeschwindigkeit auf die Drehzahl des Elektromotors 1 zu entsprechen. Ein Grund, der eine hohe Leistungsabgabe für den Elektromotor 1 erfordert, wenn die Lenkgeschwindigkeit von 200°/s bis 400°/s reicht, besteht darin, dass die Lenkgeschwindigkeit, deren Bereiche zuvor beschrieben wurden, der Lenkgeschwindigkeit während einer Zeitspanne entspricht, bei der der Lenkvorgang zur Vermeidung einer Objektkollision durchgeführt wird.
  • Danach stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 28 die Trägerfrequenz, wie in 4B dargestellt, auf eine erste festgelegte Frequenz fc1 ein, die eine nicht hörbare Frequenz ist, die höher als eine hörbare Frequenz ist, um die gemäß den Schaltvorgängen des Inverters 13b erzeugten Störungen im konstanten Drehzahlbereich A1 zu reduzieren, der einem üblicherweise verwendeten Bereich während einer normalen Fahrzeugfahrt entspricht. Andererseits ist im Drehzahlbereich A2 die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erforderlich und die Trägerfrequenz wird niedriger als die im konstanten Drehzahlbereich A1 eingestellt, um einen Schaltverlust im Inverter 13b zu reduzieren. Ein mittlerer Geschwindigkeitsbereich A3, der gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene festgelegte Drehzahl ω2 im Drehzahlbereich A2 ist, ist als stufenweiser Trägerfrequenz-Reduzierungsbereich festgelegt. Im mittleren Geschwindigkeitsbereich A3 wird die Trägerfrequenz zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl ω stufenweise reduziert. Darüber hinaus wird in einem Hochgeschwindigkeitsbereich A4, der die festgelegte Drehzahl ω2 überschreitet, die Trägerfrequenz auf eine zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt, die die hörbare Frequenz ist. Hierbei sei angemerkt, dass von den ersten und zweiten festgelegten Frequenzen die erste Frequenz vorzugsweise auf 20 kHz eingestellt ist bzw. die zweite Frequenz vorzugsweise auf 10 kHz eingestellt ist, wobei ein Gleichgewicht zwischen den Störungen im Inverter 13b und dem Schaltverlust im Inverter 13b berücksichtigt ist.
  • 5 zeigt N-T-Kennlinien (Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien), bei denen C1 die N-T-Kennlinie bei dieser Ausführungsform gekennzeichnet, C2 die N-T-Kennlinie in einem ersten Vergleichsbeispiels kennzeichnet, bei dem die Trägerfrequenz auf die erste festgelegte Frequenz fc1 selbst in einem ersten Vergleichsbeispiel eingestellt ist, bei dem die Trägerfrequenz auf die erste festgelegte Frequenz fc1 selbst im Drehzahlbereich A2 eingestellt ist, bzw. C3 kennzeichnet die N-T-Kennlinie in einen zweiten Vergleichsbeispiel unter der Annahme, dass der Schaltverlust nicht vorliegt. Wie in 5 dargestellt, ist bei dieser Ausführungsform im konstanten Drehmomentbereich A1, der keine hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert, der Anstieg des Schaltverlusts im konstanten Drehmomentbereich A1 zulässig und die Störungen im Inverter 13b werden durch das Einstellen der Trägerfrequenz auf die erste festgelegte Frequenz fc1 reduziert. Andererseits kann im Drehzahlbereich A2, der die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert, der Schaltverlust nicht zugelassen werden. Daher wird die Trägerfrequenz auf einen Bereich bis zur zweiten festgelegten Frequenz fc2 reduziert. Dadurch wird der Schaltverlust im Inverter 13b reduziert und das durch den Elektromotor 1 erzeugbare Drehmoment auf einen höheren Wert als dem beim ersten Vergleichsbeispiel C2 erhöht. Somit können bei dieser Ausführungsform die Störungen des Inverters 13b durch die Einstellung der Trägerfrequenz auf die nicht hörbare Frequenz im konstanten Drehmomentbereich A1 reduziert werden, der keine hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert. Im Drehzahlbereich A2, der die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert, wird der Schaltverlust durch eine Reduzierung der Trägerfrequenz bis zur hörbaren Frequenz im Drehzahlbereich A2 gemindert, der die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert, so dass die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 gesteigert werden kann.
  • Da die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 verbessert wird, kann ferner die Verwendung eines kleineren Elektromotors bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung ermöglicht werden. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung kann dadurch leichter und kompakter werden. Außerdem kann die elektrische Servolenkungsvorrichtung bei einem relativ großen Fahrzeug verwendet werden.
  • Zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorzügen, kann die Trägerfrequenz zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl ω im mittleren Geschwindigkeitsbereich A3 stufenweise reduziert werden. Eine Verschlechterung eines Lenkgefühls aufgrund einer abrupten (sprunghaften) Änderung der Trägerfrequenz kann verhindert werden.
  • Zudem wird der Antriebszustand des Elektromotors 1 basierend auf der Drehzahl ω ermittelt, die basierend auf der Ausgabe (dem Signal) des im Elektromotor 1 eingebauten Resolvers 1a berechnet wird, und eine Neuinstallation eines Sensors zur Erfassung eines Antriebszustand des Elektromotors 1 ist nicht erforderlich. Demzufolge ist die Verwendung des Resolvers 1a als kosteneffektiv anzusehen.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 6 zeigt ein detailliertes Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit 13, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung darstellt. Bei der in 6 dargestellten zweiten Ausführungsform ist ein Stromsensor 29 installiert, um den durch das Kabel 14a fließenden Primärstrom Ib zu erfassen, und ein Träger-Erzeugungsabschnitt 30, der den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt darstellt, stellt die Trägerfrequenz basierend auf dem vom Sensor 29 empfangenen Primärstrom Ib ein. Hierbei sei angemerkt, dass die anderen Teile die gleichen wie bei der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform sind.
  • 7 zeigt eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl ω und dem Primärstrom Ib zusammen mit einer N-T-(Drehzahl-Drehmoment-)Kennlinie des Elektromotors 1 in einem Fall veranschaulicht, bei dem der Elektromotor 1 mit einem erzeugbaren maximalen Drehmoment angetrieben wird,. Wie in 7 dargestellt, erhöht sich der Primärstrom Ib zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl ω des Elektromotors 1 oder der Leistungsabgabe des Elektromotors 1. Mit anderen Worten erfolgt bei der zweiten Ausführungsform eine Ermittlung basierend auf dem Primärstrom Ib, ob Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft. Falls ermittelt wird, dass der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, wird die Trägerfrequenz niedriger als in einem Fall eingestellt, bei dem der Elektromotor im konstanten Drehmomentbereich A1 läuft.
  • Wie in 8 gezeigt, stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 30 die Trägerfrequenz auf die erste festgelegte Frequenz fc1 in einem Fall ein, bei dem der Primärstrom Ib gleichgroß oder geringer als ein vorgegebener erster Strom Ib1 ist. Andererseits wird die Trägerfrequenz in einem Fall, bei dem der Primärstrom Ib über einem vorgegebenen festgelegten Strom Ib2 liegt, auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt. Zudem wird die Trägerfrequenz in einem Fall, bei dem der Primärstrom Ib über dem ersten festgelegten Strom Ib1 und gleichgroß oder geringer als der zweite festgelegte Strom Ib2 ist, eingestellt, sich zusammen mit dem Anstieg des Primärstroms Ib stufenweise zu verringern. Hierbei ist selbstverständlich anzumerken, dass der erste festgelegte Strom Ib1 und der zweite festgelegte Strom Ib2 entsprechend dem Drehzahlbereich A2 festgelegt sind.
  • Wenn der Elektromotor 1 mit einer Drehzahl ω des zweiten Drehzahlbereichs A2 und während der hohen Leistungsabgabe des Elektromotors 1 läuft, bei die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 hoch ist, wird die Trägerfrequenz daher niedriger als die eingestellt, bei der die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 niedrig ist. Mit anderen Worten ist selbst in einem Fall, bei dem der Elektromotor 1 mit einer Drehzahl ω des zweiten Drehzahlbereichs A2 läuft, die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 selbst in einem Fall relativ niedrig, bei dem die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 gering ist. Daher ist der Primärstrom Ib gleichgroß oder niedriger als der erste festgelegte Strom Ib1 und die Trägerfrequenz wird auf der ersten festgelegten Frequenz fc1 beibehalten. Obwohl die Elektromotor 1 mit einer Drehzahl ω des zweiten Drehzahlbereichs A2 läuft, kann mit anderen Worten in einem Fall, bei dem die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 gering ist, der Anstieg des Schaltverlusts zugelassen werden. Daher wird die Trägerfrequenz auf der ersten festgelegten Frequenz fc1 beibehalten, um die Störungen des Inverters 13b zu unterdrücken.
  • Mit anderen Worten können bei der zweiten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung im Wesentlichen die gleichen Effekte wie die der ersten Ausführungsform erreicht werden. Darüber hinaus kann eine geeignetere Einstellung der Trägerfrequenz durch eine präzisere Bestimmung des Betriebszustandes des Elektromotors 1 erreicht werden.
  • Mit anderen Worten können bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung im Wesentlichen die gleichen Effekte wie die bei der ersten Ausführungsform erreicht werden. Darüber hinaus kann eine geeignetere Einstellung der Trägerfrequenz durch eine präzisere Bestimmung des Antriebzustands des Elektromotors 1 erfolgen.
  • Hierbei sei angemerkt, dass, obwohl die Trägerfrequenz gemäß dem Primärstrom Ib eingestellt wird, die Trägerfrequenz natürlich sowohl entsprechend der Drehzahl ω des Elektromotors 1 als auch dessen Primärstroms Ib eingestellt werden kann.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 9 zeigt ein Funktions-Blockschaltbild der Steuereinheit 13, das eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Spannungssensor 31 zur Erfassung einer dem Inverter 13b zugeführten Eingangsspannung Vi ist, wie in 9 dargestellt, bei der dritten Ausführungsform installiert. Die Trägerfrequenz wird durch einen Träger-Erzeugungsabschnitt 32 gemäß einer Ausgabe des Spannungssensors 31 eingestellt, der den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt bildet. Die anderen Teile sind im Wesentlichen die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform.
  • 10 zeigt eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl ω und der Eingangsspannung Vi zusammen mit der N-T-Kennlinie des Elektromotors 1 in einem Fall veranschaulicht, bei dem der Elektromotor 1 mit dem maximal erzeugbaren Drehmoment angetrieben wird. Wenn sich, wie in 10 dargestellt, die Drehzahl ω des Elektromotors 1 oder dessen Leistungsabgabe erhöht, wird der durch einen Kabelstrang 14a fließende Strom groß, so dass sich ein Spannungsabfallbetrag im Kabelstrang 14a vergrößert und sich die Eingangsspannung Vi demzufolge verringert. Auf diese Weise wird somit die Eingangsspannung Vi gemäß der Drehzahl ω des Elektromotors 1 oder dessen Leistungsabgabe verändert. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Ermittlung, ob der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, oder nicht, auf einer Basis der Eingangsspannung Vi. In einem Fall, bei dem der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 angetrieben wird, wird die Trägerfrequenz niedriger als die eingestellt, bei der der Elektromotor 1 in konstanten Drehmomentbereich A1 angetrieben wird.
  • Wie insbesondere in 11 dargestellt, wird die Trägerfrequenz auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 in einem Fall eingestellt, bei dem die Eingangsspannung Vi gleichgroß oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Spannung Vi1 ist. Andererseits wird die Trägerfrequenz in einem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vi größer als eine vorgegebene zweite festgelegte Spannung Vi2 ist, auf die erste festgelegte Spannung Vi1 eingestellt. Darüber hinaus reduziert der Träger-Erzeugungsabschnitt 32 die Trägerfrequenz zusammen mit einer Abnahme der Eingangsspannung Vi in einem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vi größer als die erste festgelegte Spannung Vi1 ist und gleichgroß oder niedriger als die zweite festgelegte Spannung Vi2 ist. Natürlich werden die erste festgelegte Spannung Vi1 und die zweite festgelegte Spannung Vi2 entsprechend dem Drehzahlbereich A2 eingestellt.
  • Während einer hohen Leistungsabgabe des Elektromotors 1, bei der die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 groß ist, während der Elektromotor 1 auf einer Drehzahl ω im Drehzahlbereich A2 angetrieben wird, stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 32 bei dieser dritten Ausführungsform daher die Trägerfrequenz auf die gleiche Weise wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform niedriger als die Trägerfrequenz während einer Zeitspanne ein, bei der die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 niedrig ist. Die im Wesentlichen gleichen Effekte wie die während der niedrigen Leistungsabgabe des Elektromotors 1 können erreicht werden.
  • Hierbei sei angemerkt, dass die Trägerfrequenz bei dieser Ausführungsform durch den Träger-Erzeugungsabschnitt 32 gemäß der Eingangsspannung Vi eingestellt wird. In einem Fall, bei dem sich die Eingangsspannung Vi aufgrund einer Spannungsänderung entsprechend einer Verschlechterung der Batterie 14 und entsprechend eines vermuteten Ladezustands verändert, kann die Trägerfrequenz zur präziseren Ermittlung des Antriebszustands des Elektromotors 1 jedoch gemäß einer Differenz zwischen einer Spannung in der Batterie 14 und der Eingangsspannung Vi eingestellt werden, d. h. die Trägerfrequenz kann gemäß einem Spannungsabfall im Kabelstrang 14a eingestellt werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Bei einer in 12 dargestellten vierten bevorzugten Ausführungsform stellt ein Träger-Erzeugungsabschnitt 33, der den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt darstellt, die Trägerfrequenz auf der Basis eines Integrationswerts ∫ΔIqdt einer vom PI-Steuerungsabschnitt 20q berechneten q-Achsen-Stromabweichung bei der q-Achsen-Stromabweichung ein, die am q-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt 20q berechnet wurde.
  • 13 zeigt eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl ω und dem Integrationswert ∫ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung zusammen mit der N-T-Kennlinie des Elektromotors 1 in einem Fall, bei dem der Elektromotor 1 mit dem maximalen erzeugbaren Drehmoment betrieben wird, veranschaulicht. Wenn sich die Drehzahl ω des Elektromotors 1 oder die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erhöht, steigt der Integrationswert ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung, wie in 13 dargestellt, aufgrund einer Ausgangssättigung bei der Drehzahl ω im Drehzahlbereich A2 an. Dann erhöht sich der Integrationswert ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung zusammen mit einem weiteren Anstieg der Drehzahl ω des Elektromotors 1. Auf diese Weise verändert sich der Integrationswert ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung somit entsprechend der Drehzahl ω des Elektromotors 1. Demzufolge erfolgt bei der fünften Ausführungsform die Bestimmung, ob der Elektromotor 1 in Drehzahlbereich A2 läuft, auf der Basis des Integrationswerts ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung. Wenn der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, wird die Trägerfrequenz niedriger als die eingestellt, als wenn der Elektromotor 1 im konstanten Drehmomentbereich A1 läuft.
  • Wie in 14 dargestellt, stellt ein Träger-Erzeugungsabschnitt 34 die Trägerfrequenz auf die erste festgelegte Frequenz fc1 in einem Fall ein, bei dem der Integrationswert ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene festgelegte Stromabweichung Iq1 ist. Andererseits wird die Trägerfrequenz in einem Fall, bei dem der Integrationswert ΔIqdt der q-Achsen-Stromabweichung über der vorgegebenen zweiten festgelegten Stromabweichung Iq2 liegt, auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt. Darüber hinaus stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 34 die Trägerfrequenz so ein, dass sie sich zusammen mit dem Anstieg des Integrationswerts ΔIqdt in einem Fall stufenweise reduziert, bei dem der Integrationswert ΔIqdt über der ersten festgelegten Stromabweichung Iq1 liegt und gleichgroß oder niedriger als die zweite festgelegte Stromabweichung Iq2 ist. Selbstverständlich werden die erste festgelegte Stromabweichung Iq1 und die zweite festgelegte Stromabweichung Iq2 entsprechend dem Drehzahlbereich A2 eingestellt.
  • Wenn der Elektromotor 1 mit einer Drehzahl ω im Drehzahlbereich läuft und die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 hoch ist (die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 groß ist) wird die Trägerfrequenz bei der vierten Ausführungsform somit auf die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform niedriger als in einem Fall eingestellt, bei dem die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 gering ist. Daher können im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei der zweiten Ausführungsform erreicht werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Bei der in 15 dargestellten fünften Ausführungsform verändert ein Träger-Erzeugungsabschnitt 34 als Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf einer Basis eines d-Achsen-Sollstroms Id*. Die anderen Teile sind die gleichen wie die, die bei der ersten Ausführungsform dargestellt sind.
  • Hierbei sei angemerkt, dass ein d-Achsen-Sollstrom Id* ein so genannter Feldschwächungsstrom ist, der sich zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl ω des Elektromotors 1 erhöht. Bei dieser Ausführungsform berechnet der Sollstrom-Berechnungsabschnitt 19 den d-Achsen-Sollstrom Id* gemäß der nachfolgenden Gleichung. Id* = (ω – ωd) × Id* × Steuerungskoeffizient
  • In der oben angegebenen Gleichung bedeutet ωd eine Feldschwächungssteuerungs-Anfangsdrehzahl, um die Feldschwächungssteuerung zu starten. Mit anderen Worten erzeugt der Sollstrom-Berechnungsabschnitt 19 den d-Achsen-Sollstrom Id* in einem Fall, bei dem die Drehzahl ω des Elektromotors 1 über der Feldschwächungssteuerungs-Anfangsdrehzahl ωd liegt.
  • 16 zeigt eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Drehzahl ω und dem d-Achsen-Sollstrom Id* zusammen mit der N-T-Kennlinie des Motors 1 in einem Fall veranschaulicht, bei dem der Elektromotor 1 mit dem maximal erzeugbaren Drehmoment angetrieben wird. Mit Bezug auf 16 wird der d-Achsen-Sollstrom Id* detaillierter erläutert. Die Drehzahl ω des Elektromotors 1 erhöht sich und hat eine Feldschwächungssteuerungs-Anfangsdrehzahl ωd erreicht, die auf die Drehzahl des Drehzahlbereichs A2 eingestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Feldschwächungssteuerung gestartet und ein Absolutwert |Id*| des d-Achsen-Sollstroms erhöht sich zusammen mit dem Anstieg der Drehzahl ω des Elektromotors 1 ab der Feldschwächungssteuerungs-Anfangsdrehzahl ωd. Auf die oben beschriebene Art und Weise wird der d-Achsen-Sollstrom Id* gemäß der Drehzahl ω des Elektromotors 1 verändert. Bei der fünften Ausführungsform erfolgt eine Ermittlung, ob der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, basierend auf dem d-Achsen-Sollstrom Id*. In einem Fall, bei dem der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, wird die Trägerfrequenz niedriger als die eingestellt, bei der der Elektromotor 1 im konstanten Drehmomentbereich A1 läuft.
  • Wie in 17 dargestellt, stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 34 die Trägerfrequenz auf die erste festgelegte Frequenz fc1 in einem Fall ein, bei dem der Absolutwert |Id*| des d-Achsen-Sollstroms gleichgroß wie oder kleiner als der erste vorgegebene festgelegte Sollstrom Id1 ist. Wenn der Absolutwert |Id*| des d-Achsen-Sollstroms andererseits über dem vorgegebenen zweiten festgelegten Sollstrom Id2 liegt, wird die Trägerfrequenz auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt. Darüber hinaus stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 34 die Frequenz so ein, dass sie sich zusammen mit dem Anstieg des Absolutwerts |Id*| des d-Achsen-Sollstroms stufenweise in einem Fall verringert, bei dem der Absolutwert |Id*| des d-Achsen-Sollstroms über dem ersten festgelegten Sollstrom Id1 liegt und gleichgroß wie oder geringer als der zweite Sollstrom Id2 ist. Natürlich entsprechen beide festgelegte Sollströme Id1, Id2 dem Drehzahlbereich A2.
  • Daher läuft der Elektromotor 1 bei der fünften Ausführungsform auf die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform mit der Drehzahl ω im Drehzahlbereich A2. Darüber hinaus wird während einer Zeitspanne, bei der die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 hoch ist, die Trägerfrequenz niedriger als zum Zeitpunkt eingestellt, bei dem die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 gering ist. Die im Wesentlichen gleichen Effekte wie die der zweiten Ausführungsform können erreicht werden.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Bei einer in 18 dargestellten sechsten Ausführungsform verändert ein Träger-Erzeugungsabschnitt 35, der den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt darstellt, die Trägerfrequenz gemäß einer Modulationsrate M, die eine Basis zur Erzeugung der PWM-Steuersignale PWMu, PWMv und PWMw bereitstellt, d. h. er verändert die Trägerfrequenz gemäß der Soll-Versorgungsspannung des Elektromotors 1. Die anderen Teile sind die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform. Mit anderen Worten erhöht sich die Modulationsrate M, wenn sich die Drehzahl ω des Elektromotors 1 oder dessen Leistungsabgabe erhöht. Daher erfolgt bei der sechsten Ausführungsform die Ermittlung, ob der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, basierend auf der Modulationsrate M. In einem Fall, bei dem der Elektromotor 1 im Drehzahlbereich A2 läuft, wird die Trägerfrequenz niedriger als die eingestellt, als wenn der Elektromotor 1 im konstanten Drehmomentbereich A1 läuft.
  • Wie in 19 dargestellt, stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 35 die Trägerfrequenz auf eine erste festgelegte Frequenz fc1 in einem Fall ein, bei dem die Modulationsrate M gleichgroß wie oder niedriger als eine erste festgelegte Modulationsrate M1 ist, und stellt die Trägerfrequenz auf eine zweite festgelegte Frequenz fc2 in einem Fall ein, bei dem die Modulationsrate M über der zweiten festgelegten Modulationsrate M2 liegt. Darüber hinaus reduziert der Träger-Erzeugungsabschnitt 35 die Trägerfrequenz zusammen mit dem Anstieg der Modulationsrate M stufenweise. Selbstverständlich sind beide festgelegte Modulationsraten M1, M2 auf den Drehzahlbereich A2 eingestellt. Genauer gesagt ist die erste Modulationsrate M1 auf 100% bzw. die zweite Modulationsrate M2 auf 120% eingestellt.
  • Wenn der Elektromotor bei der zweiten Ausführungsform mit einer Drehzahl ω im Drehzahlbereich A2 und mit einer hohen Leistungsabgabe läuft, bei der die Drehmomenterzeugung des Elektromotors 1 hoch ist, wird die Trägerfrequenz somit auf die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform auf die niedrigere Trägerfrequenz als die während einer Zeit eingestellt, bei der die Drehmomenterzeugung hoch ist. Somit können die gleichen Effekte wie bei der zweiten Ausführungsform erreicht werden.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • 20 zeigt eine siebte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuerungs-Steuerungseinrichtung. Bei der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 36 zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs neu installiert. Bei der siebten Ausführungsform ändert ein Träger-Erzeugungsabschnitt 37, der den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt darstellt, die Trägerfrequenz basierend auf einer Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 36. Zusätzlich ist die Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 36 für den Unterstützungsmoment-Berechnungsabschnitt 18 vorgesehen. Der Unterstützungsmoment-Berechnungsabschnitt 18 erhöht das Soll-Unterstützungsmoment TA zusammen mit der Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit v. Hierbei sei angemerkt, dass die anderen Teile im Wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind.
  • Der Träger-Erzeugungsabschnitt 37 stellt die Trägerfrequenz bei der siebten Ausführungsform in einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit v1 ist, wie dies in 21 dargestellt ist auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 ein. In einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs über einer vorgegebenen zweiten festgelegten Fahrgeschwindigkeit v2 liegt, wird die Trägerfrequenz andererseits auf die erste festgelegte Frequenz fc1 eingestellt. Darüber hinaus reduziert der Träger-Erzeugungsabschnitt 37 die Trägerfrequenz zusammen mit der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit v in einem Fall stufenweise, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs über der ersten festgelegten Fahrgeschwindigkeit v1 liegt und gleichgroß oder niedriger als die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit v2 ist.
  • Während einer Langsamfahrt oder beim Stillstand des Fahrzeugs ist mit anderen Worten die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erforderlich, um das große Unterstützungsmoment zu erzeugen. Hierbei wird der Schaltverlust im Inverter 13b verringert, um die Trägerfrequenz zu reduzieren und die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 wird erhöht, um das große Unterstützungsmoment zusammen mit der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit v zu erzeugen. Es vorteilhaft, die erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit v1 und die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit v2 adäquat festzulegen und insbesondere unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der Fahrgeschwindigkeit v und der Lenkkraft kann die erste Fahrgeschwindigkeit v1 vorzugsweise auf 5 km/h bzw. die zweite Fahrgeschwindigkeit v2 auf 10 km/h festgelegt werden.
  • Daher ist bei der siebten Ausführungsform während der Langsamfahrt und während dem Stillstand des Fahrzeugs die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erforderlich. Die Trägerfrequenz wird niedrig eingestellt. Die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 kann verbessert werden. Andererseits ist während der Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs keine hohe Leistungsabgabe erforderlich. Während dieser Zeit wird die Trägerfrequenz hoch eingestellt und die Störungen des Inverters können verringert werden.
  • (Achte Ausführungsform)
  • Bei einer in 22 dargestellten achten bevorzugten Ausführungsform ist auf der Basis der siebten bevorzugten Ausführungsform zusätzlich der Spannungssensor 31 der dritten Ausführungsform hinzugefügt. Ein Träger-Erzeugungsabschnitt 38 verändert die Trägerfrequenz gemäß den Ausgaben des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 36 und des Spannungssensors 31. Die anderen Teile sind im Wesentlichen die gleichen wie die, die bei der siebten Ausführungsform beschrieben wurden.
  • Wie insbesondere in 23 dargestellt, reduziert der Träger-Erzeugungsabschnitt 38 die Trägerfrequenz zusammen mit dem Abfall der Eingangsspannung Vi in einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit v2 ist. Mit anderen Worten wird die Eingangsspannung V1 während der hohen Leistungsabgabe des Elektromotors 1, wie oben beschrieben, so reduziert, dass die Trägerfrequenz gemäß dieser Eingangsspannung Vi eingestellt wird.
  • Insbesondere in einem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vi über der zweiten eingestellten Spannung Vi2 liegt, ist die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erforderlich. Selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit v2 ist, wird daher die Trägerfrequenz auf der ersten festgelegten Frequenz fc1 beibehalten, um die Störungen des Inverters 13b zu reduzieren. In einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit v1 ist und die Eingangsspannung Vi gleichgroß wie oder niedriger als die erste festgelegte Spannung Vi1 ist, ist andererseits die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erforderlich. Daher wird die Trägerfrequenz auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt. Darüber hinaus wird in einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit v2 ist und die Eingangsspannung Vi über der ersten festgelegten Spannung Vi1 liegt und gleichgroß oder niedriger als die zweite festgelegte Spannung Vi2 ist, die Trägerfrequenz zusammen mit dem Abfall der Eingangsspannung Vi stufenweise reduziert.
  • Um die im Wesentlichen gleichen Vorzüge wie bei der siebten Ausführungsform zu erreichen, stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 38 bei der achten Ausführungsform daher die Trägerfrequenz gemäß der Eingangsspannung Vi zusätzlich zur Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs ein. Die Trägerfrequenz kann gemäß dem Fahrzustand (Betriebszustand) des Fahrzeugs adäquat eingestellt werden.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • Bei einer in 24 dargestellten neunten Ausführungsform sind ein Lenkwinkelsensor 39, der eine Drehposition θ des Lenkrads 4 erfasst, ein Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 40, der eine Lenkgeschwindigkeit ωs berechnet, die die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads 4 auf der Basis eines Lenkwinkels es ist, der die Ausgabe des Lenkwinkelsensors 39 ist, entsprechend eingebaut. Ein Träger-Erzeugungsabschnitt 41 verändert die Trägerfrequenz auf der Basis der Lenkgeschwindigkeit ωs. Die anderen Teile sind im Wesentlichen die gleichen wie die, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
  • Mit anderen Worten ist bei der hier beschriebenen neunten Ausführungsform in einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs z. B. bei einem Fahrmanöver zur Vermeidung einer Objektkollision hoch ist, die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erforderlich. Daher wird der Schaltverlust durch Einstellung der verringerten Trägerfrequenz reduziert. Folglich erhöht sich die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 während die Lenkgeschwindigkeit ωs in einem Fall während einer normalen Fahrt niedrig ist. Folglich werden die Störungen des Inverters 13b durch eine Einstellung einer erhöhten Trägerfrequenz reduziert.
  • Wie insbesondere in 23 dargestellt, stellt ein Träger-Erzeugungsabschnitt 41 die Trägerfrequenz auf die erste vorgegebene Frequenz fc1 in einem Fall ein, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs gleichgroß wie oder geringer als die vorgegebene erste festgelegte Lenkgeschwindigkeit ωs1 ist, und stellt Trägerfrequenz auf die vorgegebene zweite festgelegte Frequenz fc2 in einem Fall ein, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs über einer vorgegebenen zweiten Lenkgeschwindigkeit ωs2 liegt. Darüber hinaus reduziert der Träger-Erzeugungsabschnitt 41 die Trägerfrequenz zusammen mit dem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit ωs stufenweise in einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs über der ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit ωs1 liegt und gleichgroß wie oder geringer als die zweite festgelegte Lenkgeschwindigkeit ωs2 ist. Da die Lenkgeschwindigkeit ωs während dem Fahrmanöver zur Vermeidung einer Objektkollision von 200°/s bis 400°/s reicht, sollte in Bezug auf die Lenkgeschwindigkeiten ωs1, ωs2 beachtet werden, dass die erste festgelegte Lenkgeschwindigkeit ωs auf 200°/s und die zweite Lenkgeschwindigkeit ωs2 auf 300°/s festgelegt werden kann.
  • Gemäß der neunten bevorzugten Ausführungsform wird die Trägerfrequenz daher während einem Fahrmanöver zur Vermeidung einer Objektkollision, das die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 erfordert, niedrig eingestellt, um die Leistungsabgabe des Elektromotors 1 zu verbessern. Andererseits wird die Trägerfrequenz während der Normalfahrt hoch eingestellt, so dass die Störungen im Inverter 13b reduziert werden können.
  • Bei der neunten Ausführungsform ist hierbei zu beachten, dass der Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 40 die Lenkgeschwindigkeit ωs auf der Basis der Ausgabe des Lenkwinkelsensors 39 berechnet. Jedoch ist diese Lenkgeschwindigkeit ωs proportional zur Drehzahl ω des Elektromotors 1. Daher ist es möglich, die Lenkgeschwindigkeit ωs auf der Basis der Drehzahl ω des Elektromotors 1 zu berechnen. In diesem Fall wird der Lenkwinkelsensor 39 nicht benötigt. Dadurch kann eine kompakte und gewichtsreduzierte Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung kosteneffizient bereitgestellt werden.
  • (Zehnte Ausführungsform)
  • Bei einer in 26 dargestellten zehnten bevorzugten Ausführungsform ist der Spannungssensor 31 aus der dritten Ausführungsform basierend auf der der neunten bevorzugten Ausführungsform neu installiert und der Träger-Erzeugungsabschnitt 42 verändert die Trägerfrequenz gemäß der Lenkgeschwindigkeit ωs bzw. der Eingangsspannung Vi. Hierbei sei angemerkt, dass die anderen Teile im Wesentlichen die gleichen wie die bei der beschriebenen neunten Ausführungsform sind.
  • Wie insbesondere bei 27 dargestellt, reduziert (oder verringert) der Träger-Erzeugungsabschnitt 38 die Trägerfrequenz in einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs gleichgroß wie oder höher als die erste festgelegte Lenkgeschwindigkeit ωs1 ist. Da während der hohen Leistungsabgabe des Elektromotors 1 die Eingangsspannung Vi abfällt, wird die Trägerfrequenz gemäß dieser Eingangsspannung Vi eingestellt.
  • In einem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vi über der zweiten festgelegten Spannung Vi2 liegt, ist die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 nicht erforderlich. Selbst wenn die Lenkgeschwindigkeit ωs über der ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit ωs1 liegt, wird die Trägerfrequenz daher auf der ersten festgelegten Frequenz fc1 beibehalten, um die Störungen des Inverters 13b zu reduzieren. In einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs gleichgroß wie oder geringer als die zweite Lenkgeschwindigkeit ωs2 ist und die Eingangsspannung Vi gleichgroß wie oder geringer als die erste festgelegte Spannung Vi1 ist, ist die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 andererseits nicht erforderlich. In diesem Fall wird die Trägerfrequenz auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt. In einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs über der ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit ωs1 liegt und die Eingangsspannung Vi über der ersten festgelegten Spannung Vi1 liegt und gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Spannung Vi2 ist, wird die Trägerfrequenz zusammen mit dem Abfall der Eingangsspannung Vi stufenweise reduziert.
  • Somit können bei der zehnten Ausführungsform im Wesentlichen die gleichen Vorzüge wie bei der oben beschriebenen neunten Ausführungsform erreicht werden. Ferner stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 42 die Trägerfrequenz zusätzlich zur Lenkgeschwindigkeit ωs gemäß der Eingangsspannung Vi ein. Somit kann die Trägerfrequenz gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs adäquater eingestellt werden.
  • (Elfte Ausführungsform)
  • Bei einer in 28 dargestellten elften Ausführungsform wird eine Kombination des bei der siebten Ausführungsform beschriebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 36 und dem bei der neunten Ausführungsform beschriebenen Lenkwinkelsensor 39 und Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 40 eingesetzt. Ein Träger-Erzeugungsabschnitt 43, der den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt darstellt, verändert die Trägerfrequenz gemäß der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs bzw. dessen Lenkgeschwindigkeit ωs. Die anderen Teile sind im Wesentlichen die gleichen wie die bei der oben beschriebenen siebten Ausführungsform.
  • Bei der in 29A und 29B beschriebenen elften Ausführungsform reduziert (oder verringert) der Träger-Erzeugungsabschnitt 43 die Trägerfrequenz zusammen mit dem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit ωs in einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit v2 ist. 29A zeigt eine grafische Darstellung, die ein Trägerfrequenz-Kennfeld mit der Fahrgeschwindigkeit v längs der Abszissenachse veranschaulicht. 29B zeigt eine grafische Darstellung, die ein Trägerfrequenz-Kennfeld mit der Lenkgeschwindigkeit ωs längs der Abszissenachse veranschaulicht.
  • In einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit ωs gleichgroß wie oder geringer als die erste eingestellte Lenkgeschwindigkeit ωs1 ist, ist die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 nicht erforderlich. Selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als zweite festgelegte Lenkgeschwindigkeit v2 ist, wird die Trägerfrequenz daher auf der ersten festgelegte Frequenz fc1 beibehalten, um die Störungen im Inverter zu reduzieren. Wenn die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit v1 ist und die Lenkgeschwindigkeit ωs über der zweiten festgelegten Lenkgeschwindigkeit ωs2 liegt, ist die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors 1 andererseits erforderlich. Daher wird Trägerfrequenz auf die zweite festgelegte Frequenz fc2 eingestellt. In einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die zweite eingestellte Fahrgeschwindigkeit v2 ist und die Lenkgeschwindigkeit ωs über der ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit ωs1 liegt und gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Lenkgeschwindigkeit ωs2 ist, wird die Trägerfrequenz ferner zusammen mit dem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit ωs stufenweise reduziert.
  • Bei der elften Ausführungsform können daher die gleichen Vorteile wie im Falle der siebten Ausführungsform erreicht werden. Außerdem stellt der Träger- Erzeugungsabschnitt 43 die Trägerfrequenz gemäß der Fahrgeschwindigkeit v und der Lenkgeschwindigkeit ωs ein. Somit kann eine adäquatere Einstellung der Trägerfrequenz gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs erreicht werden.
  • Daher können bei der elften Ausführungsform im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie die bei der siebten Ausführungsform erreicht werden. Ferner stellt der Träger-Erzeugungsabschnitt 43 die Trägerfrequenz gemäß der Lenkgeschwindigkeit ωs zusätzlich zur Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs ein. Daher kann die Trägerfrequenz adäquater gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt werden.
  • Nachfolgend wird eine aus den ersten bis elften Ausführungsformen erfasste technische Konzeption erläutert.
    • (1) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 3 ermittelt der Drehzahl-Ermittlungsabschnitt die Drehzahl des Elektromotors basierend auf einem Ausgabesignal eines im Elektromotor eingebauten Resolvers. Demzufolge ist ein neuer Sensor zur Erfassung der Drehzahl des Elektromotors nicht erforderlich, so dass eine günstige Herstellungs-Kosteneffizienz bereitgestellt wird.
    • (2) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner eine Energieversorgung, die mit dem Inverter über ein Kabel verbunden ist, um dem Inverter elektrische Energie zu zuführen und einen Spannungssensor zur Erfassung einer Eingangsspannung des Inverters auf, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz, wenn die Eingangsspannung des Inverters gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene festgelegte Spannung ist, in einem Fall niedriger als die einstellt, bei dem die Eingangsspannung über der vorgegebenen festgelegten Spannung liegt. Gemäß dem im Punkt (2) beschriebenen Aufbau erhöht sich eine Größe des Spannungsabfalls im Kabel gemäß einem Anstieg des Stroms durch das Kabel. Daher reduziert sich die Eingangsspannung des Inverters auf einen niedrigeren Wert als eine Energieversorgungsspannung. Dementsprechend erfolgt eine Ermittlung, ob der Elektromotor in einem Drehzahlbereich läuft, der höher als der im konstanten Drehmomentbereich ist auf der Basis der Eingangsspannung des Inverters. Folglich kann die Trägerfrequenz daher gemäß dem Antriebszustand des Elektromotors adäquat eingestellt werden.
    • (3) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 sind eine über das Kabel mit dem Inverter verbundene Gleichstromversorgung zur Zuführung der elektrischen Energie zum Inverter und ein Stromsensor zur Erfassung eines durch das Kabel fließenden Primärstroms eingebaut und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt stellt die Trägerfrequenz, wenn der Primärstrom über einem vorgegebenen festgelegten Strom liegt, niedriger als in einem Fall ein, bei dem der Primärstrom gleichgroß wie oder niedriger als der festgelegte Strom ist. Gemäß dem im Punkt (3) beschriebenen Aufbau erhöht sich der Primärstrom, wenn eine hohe Leistungsabgabe des Elektromotors erforderlich ist. Daher erfolgt eine Ermittlung, ob der Elektromotor im Drehzahlbereich läuft, der höher als der konstante Drehmomentbereich ist, auf der Basis des Primärstroms. Folglich kann die adäquate Trägerfrequenz daher gemäß dem Antriebszustand des Fahrzeugs eingestellt werden.
    • (4) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 ferner einen Sollstrom-Berechnungsabschnitt zur Berechnung eines dem Elektromotor zugeführten Sollstroms, einen Iststrom-Sensor zur Erfassung eines durch den Elektromotor fließenden Iststroms und einen Stromabweichungs-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer Stromabweichung auf, die eine Abweichung zwischen dem Sollstrom und dem Iststrom anzeigt und die eine Basis für die Berechnung der manipulierten Variablen des Elektromotors bereitstellt, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz, wenn die Stromabweichung über der vorgegebenen festgelegten Stromabweichung liegt, niedriger als in einem Fall eingestellt, bei dem die Stromabweichung gleichgroß wie oder niedriger als die festgelegte Stromabweichung ist. Da sich die Stromabweichung erhöht, wenn die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors abgerufen wird, erfolgt gemäß dem im Punkt (4) beschriebenen Aufbau eine Ermittlung auf der Basis der Stromabweichung, ob der Elektromotor im Drehzahlbereich läuft, der höher als der konstante Drehmomentbereich ist. Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau kann die Trägerfrequenz daher entsprechend dem Antriebszustand des Elektromotors adäquater eingestellt werden.
    • (5) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 ferner einen Sollstrom-Berechnungsabschnitt zur Berechnung eines q-Achsen-Sollstroms in Drehrichtung des Elektromotors im Rotations-Koordinatensystem und eines d-Achsen-Sollstroms senkrecht zur q-Achse im Bezugssystem auf, wobei sowohl der q-Achsen-Sollstrom als auch der d-Achsen-Sollstrom eine Basis der Berechnung der manipulierten Variablen bilden und der Sollstrom-Berechnungsabschnitt den d-Achsen-Sollstrom gemäß der Drehrichtung des Elektromotors verändert und die Feldschwächungssteuerung zur Schwächung des Felds des Elektromotors ausgeführt wird und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz basierend auf dem d-Achsen-Sollstrom einstellt. Gemäß dem im Punkt (5) beschriebenen Aufbau verändert sich der d-Achsen-Sollstrom gemäß der Drehzahl des Elektromotors. Daher erfolgt eine Ermittlung, ob der Elektromotor in einem Drehzahlbereich läuft, der höher als der konstante Drehmomentbereich ist, basierend auf dem d-Achsen-Sollstrom. Gemäß diesem Aufbau kann die Trägerfrequenz daher gemäß dem Antriebszustand des Motors adäquat eingestellt werden.
    • (6) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung erzeugt gemäß Anspruch 5 der Sollstrom-Berechnungsabschnitt den d-Achsen-Sollstrom in einem Fall, bei dem die Drehzahl des Elektromotors über einer vorgegebenen Feldschwächungssteuerungs- Anfangsdrehzahl liegt und die Feldschwächungssteuerungs-Anfangsdrehzahl wird in einem Drehzahlbereich eingestellt, in dem die Drehzahl höher als der konstante Drehmomentbereich ist. Da die Feldschwächungssteuerungs-Anfangsdrehzahl im Drehzahlbereich eingestellt wird, in dem die Drehzahl höher als im konstanten Drehmomentbereich ist, kann eine Ermittlung, ob der Elektromotor in einem Bereich läuft der höher als der konstanten Drehmomentbereich ist, gemäß dem im Punkt (5) beschriebenen Aufbau adäquater erfolgen.
    • (7) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung stellt der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt gemäß Anspruch 2 die Trägerfrequenz, wenn eine Modulationsrate der PWM-Steuerung im PWM-Steuerungsabschnitt über einer vorgegebenen festgelegten Rate der Modulation liegt, niedriger als in einem Fall ein, bei dem die Modulationsrate gleichgroß wie oder niedriger als die festgelegte Modulationsrate ist. Da sich die Modulationsrate erhöht, wenn die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors erforderlich ist, erfolgt gemäß dem im Punkt (7) beschriebenen Aufbau eine Ermittlung, ob der Elektromotor im Drehzahlbereich läuft, der höher als der konstante Drehmomentbereich ist, basierend auf der Modulationsrate. Demzufolge kann die adäquate Einstellung der Trägerfrequenz gemäß dem Antriebszustand des Elektromotors erfolgen.
    • (8) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 stellt der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf eine nicht hörbare Frequenz ein, die höher als eine hörbare Frequenz ist, wenn der Elektromotor im konstanten Drehmomentbereich angetrieben wird. Da gemäß dem im Punkt (8) beschriebenen Aufbau die Trägerfrequenz auf die nicht hörbare Frequenz im konstanten Drehmomentbereich eingestellt wird, der die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors nicht erfordert, ist der Anstieg beim Schaltverlust zulässig morgen. Demzufolge können die Störungen des Inverters, die beim Antrieb des Elektromotors involviert sind, reduziert werden.
    • (9) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5 weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner ein Lenkrad, das mit den Lenkmechanismus verbunden ist, und einen Lenkgeschwindigkeits-Ermittlungsabschnitt zur Ermittlung der Lenkgeschwindigkeit auf, die die Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads ist, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz zusammen mit dem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit in einem Fall reduziert, bei dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist. Da sich gemäß dem im Punkt (9) beschriebenen Aufbau die für den Elektromotor erforderliche Leistungsabgabe zusammen mit dem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit erhöht, kann die Trägerfrequenz unter Berücksichtigung der Lenkgeschwindigkeit adäquater eingestellt werden. Gemäß dem im Punkt (9) beschriebenen Aufbau kann die adäquatere Einstellung daher entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgen.
    • (10) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5 weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner eine Gleichstromversorgung, von der dem Inverter elektrische Energie zugeführt wird, der über ein Kabel mit der Gleichstromversorgung verbunden ist, und einen Spannungssensor zur Erfassung einer Eingangsspannung des Inverters auf, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz zusammen mit dem Abfall der Eingangsspannung in einem Fall reduziert, bei dem die Fahrgeschwindigkeit gleichgroß wie oder niedriger als die festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist. Da sich das erzeugbare Drehmoment des Elektromotors gemäß dem im Punkt (10) beschriebenen Aufbau reduziert, wenn die Eingangsspannung abfällt, wird die Trägerfrequenz unter Berücksichtigung der Eingangsspannung zusätzlich zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt.
    • (11) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 5 stellt der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf die nicht hörbare Frequenz, die höher als die hörbare Frequenz ist, in einem Fall ein, bei dem die Fahrgeschwindigkeit über der festgelegten Fahrgeschwindigkeit liegt. Gemäß dem im Punkt (11) beschriebenen Aufbau ist in einem Fall, bei dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs über der festgelegten Fahrgeschwindigkeit liegt, die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors nicht erforderlich. Daher wird die Trägerfrequenz in diesem Fall auf die nicht hörbare Frequenz eingestellt, die den Anstieg beim Schaltverlust zulässt. Die zusammen mit dem Antrieb des Elektromotors erzeugten Störungen des Inverters können reduziert werden.
    • (12) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6 berechnet der Lenkgeschwindigkeits-Ermittlungsabschnitt die Lenkgeschwindigkeit basierend auf einer Ausgabe eines Lenksensors zur Erfassung einer Drehposition des Lenkrads. Gemäß dem im Punkt (12) beschriebenen Aufbau kann die Lenkgeschwindigkeit auf einfache Weise erfasst werden.
    • (13) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6 weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und zur Ausgabe der erfassten Fahrgeschwindigkeit an den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt auf und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt reduziert die Trägerfrequenz zusammen mit der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit in einem Fall, bei dem die Lenkgeschwindigkeit im vorgegebenen festgelegten Bereich der Lenkgeschwindigkeit liegt. Da die erforderliche Leistungsabgabe des Elektromotors sich gemäß dem im Punkt (13) beschriebenen Aufbau zusammen mit der Verringerung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht, wird die Trägerfrequenz unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zusätzlich zur Lenkgeschwindigkeit eingestellt. Daher kann die Trägerfrequenz gemäß dem im Punkt (13) beschriebenen Aufbau gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs adäquater eingestellt werden.
    • (14) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6 weist die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner eine mit dem Inverter über ein Kabel verbundene Energieversorgung zur Zuführung von elektrischer Energie an den Inverter und einen Spannungssensor zur Erfassung einer Eingangsspannung des Inverters und zur Ausgabe der erfassten Eingangsspannung an den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt auf, und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt reduziert die Trägerfrequenz zusammen mit dem Abfall der Eingangsspannung. Da Eingangsspannung gemäß dem im Punkt (14) beschriebenen Aufbau abfällt, reduziert sich das vom Elektromotor erzeugbare Drehmoment. Daher wird die Trägerfrequenz unter Berücksichtigung der Eingangsspannung zusätzlich zur Lenkgeschwindigkeit eingestellt. Gemäß diesem Aufbau kann die Trägerfrequenz daher adäquater eingestellt werden.
    • (15) Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 6 stellt der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf die nicht hörbare Frequenz ein, die höher als die hörbare Frequenz ist, wenn die Lenkgeschwindigkeit gleichgroß wie oder niedriger als die festgelegte Lenkgeschwindigkeit ist.
  • Demzufolge wird die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors in einem Fall nicht angefordert, bei dem die Lenkgeschwindigkeit gleichgroß wie oder niedriger als die festgelegte Lenkgeschwindigkeit ist und die hohe Leistungsabgabe des Elektromotors nicht erforderlich ist. In diesem Fall wird die Trägerfrequenz auf die nicht hörbare Frequenz einstellt, die den Anstieg beim Schaltverlust zulässt, so dass die beim Antrieb des Elektromotors involvierten Störungen des Inverters reduziert werden können.
  • Diese Patentanmeldung basiert auf einer früheren japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2009-071555 , die am 24. März 2009 in Japan eingereicht wurde. Die gesamten Inhalte dieser japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2009-071555 werden hiermit durch Bezugnahme miteinbezogen. Obwohl die Erfindung zuvor mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten. Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
  • Zusammenfassend ist festzustellen: eine Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung weist einen Lenkmechanismus, (10), um lenkbare Räder (11, 11) eines Fahrzeugs gemäß einer Lenkkraft zu lenken, einen Elektromotor (1), der angesteuert wird, um die Lenkkraft für den Lenkmechanismus (10) bereitzustellen, eine Lenkumfang-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer manipulierten Variablen des Elektromotors (1), einen PWM-Steuerungsabschnitt (24) zur Erzeugung eines PWM-Steuerungssignals, um den Elektromotor (1) auf einer Basis der manipulierten Variablen des Elektromotors (1) anzutreiben, einen Inverter (13b) zur Zuführung von elektrischer Energie an den Elektromotor (1) gemäß dessen auf dem PWM-Steuerungssignal basierenden Einschaltvorgängen; und einen Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) zur Steuerung einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals auf, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf zumindest zwei vorgegebene festgelegte Frequenzen (fc1, fc2) zumindest entweder entsprechend einem Antriebszustand des Elektromotors (1) oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs einstellt, wobei eine der vorgegebenen festgelegten Frequenzen (fc1, fc2) bestimmt ist, um Störungen im Inverter zu reduzieren und die andere der vorgegebenen festgelegten Frequenzen (fc1, fc2) bestimmt ist, um einen Schaltverlust im Inverter (13b) zu verringern. BEZUGSZEICHENLISTE
    1 Elektromotor
    1a Resolver
    2 Drehzahlminderer
    3 Lenkspindel
    4 Lenkrad
    4a Drehmomentsensor
    5 Ritzelwelle
    6 Universalgelenk
    7 Zahnstange
    8 Lenkgetriebe
    9 Spurstange
    10 Verbindungsmechanismus
    11 gelenkte Räder
    12 Staubmanschette
    13 Steuereinheit
    13a Hauptsteuerungsabschnitt
    13b Inverter
    14 Batterie
    14a Kabelstrang
    15u, 15v, 15w U-, V-W-Phasenzweig
    16u, 16v, 16w hochseitige Feldeffekttransistoren
    17u, 17v, 17w niederseitige Feldeffekttransistoren
    18 Unterstützungsmoment-Berechnungsabschnitt
    19 Sollstrom-Berechnungsabschnitt
    20d d-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt
    20q q-Achsen-PI-Steuerungsabschnitt
    21 Drehposition-Berechnungsabschnitt
    22 Drehzahl-Berechnungsabschnitt
    23d d-Achsen-Sollstrom-Berechnungsschaltkreis
    23q q-Achsen-Sollstrom-Berechnungsschaltkreis
    24
    25 Dreiphasen/Zweiphasen-Transformationsabschnitt
    25u, 25v Iststrom-Sensoren
    26 gegenseitiger Interferenzspannungs-Kompensationsabschnitt
    27 PWM-Steuerungsabschnitt
    29 Stromsensor
    31 Spannungssensor
    28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43 Träger-Erzeugungsabschnitt bzw. Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt
    36 Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
    39 Lenkwinkelsensor
    40 Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2008-22671 [0002]
    • - JP 2009-071555 [0110, 0110]

Claims (17)

  1. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung, – mit einem Lenkmechanismus, (10), um lenkbare Räder (11, 11) eines Fahrzeugs gemäß einer Lenkkraft zu lenken; – mit einem Elektromotor (1), der angesteuert wird, um die Lenkkraft für den Lenkmechanismus (10) bereitzustellen; – mit einem Lenkumfang-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer manipulierten Variablen des Elektromotors (1); – mit einem PWM-Steuerungsabschnitt (24) zur Erzeugung eines PWM-Steuerungssignals, um den Elektromotor (1) auf einer Basis der manipulierten Variablen des Elektromotors (1) anzutreiben; – mit einem Inverter (13b) zur Zuführung von elektrischer Energie an den Elektromotor (1) gemäß dessen auf dem PWM-Steuerungssignal basierenden Einschaltvorgängen; und – mit einem Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) zur Steuerung einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals; wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf zumindest zwei vorgegebene festgelegte Frequenzen (fc1, fc2) zumindest entweder entsprechend einem Antriebszustand des Elektromotors (1) oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs einstellt, wobei eine der vorgegebenen festgelegten Frequenzen (fc1, fc2) bestimmt ist, um Störungen im Inverter zu reduzieren und die andere der vorgegebenen festgelegten Frequenzen (fc1, fc2) bestimmt ist, um einen Schaltverlust im Inverter (13b) zu verringern.
  2. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz in einem Fall einstellt, bei dem der Elektromotor (1) in einem Drehzahlbereich angetrieben wird, der höher als die Drehzahl in einem konstanten Drehmomentbereich ist, in dem das maximal erzeugbare Drehmoment niedriger als die Trägerfrequenz in einem Fall ist, bei dem der Elektromotor (1) im konstanten Drehmomentbereich angetrieben wird.
  3. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner aufweist: einen Drehzahl-Ermittlungsabschnitt zur Bestimmung der Drehzahl des Elektromotors (1) und den Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf der Basis einer Ausgabe des Drehzahl-Ermittlungsabschnitts einstellt.
  4. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) einen stufenweisen Trägerfrequenz-Reduzierungsbereich festlegt, in dem die Trägerfrequenz zusammen mit einem Anstieg der Drehzahl des Elektromotors (1) im Drehzahlbereich stufenweise reduziert wird, in dem die Drehzahl des Elektromotors (1) höher als im konstanten Drehmomentbereich ist.
  5. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) einstellt, wenn die Drehzahl des Elektromotors (1) gleichgroß wie oder niedriger als eine Basisdrehzahl im konstanten Drehmomentbereich ist und die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) einstellt, wenn die Drehzahl des Elektromotors (1) über einer vorgegebenen festgelegten Drehzahl in einem höheren Drehzahlbereich als dem konstanten Drehzahlbereich liegt, wobei die vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) auf eine nicht hörbare Frequenz, eingestellt wird, die höher als eine hörbare Frequenz ist, auf die die vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) eingestellt wird.
  6. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) ferner einen Eingangsstrom-Erfassungsabschnitt aufweist, um einen Primärstrom zu erfassen, der von einer Gleichstromversorgung in den Inverter (13b) fließt und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz als vorgegebene erste festgelegte Frequenz einstellt, wenn der Primärstrom gleichgroß wie oder niedriger als ein vorgegebener erster festgelegter Strom ist, als vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) einstellt, wenn der Primärstrom über einem vorgegebenen zweiten festgelegten Strom liegt, und sich zusammen mit einem Anstieg des Primärstroms stufenweise reduziert, wenn der Primärstrom über dem vorgegebenen ersten festgelegten Strom liegt und gleichgroß wie oder niedriger als der vorgegebene zweite festgelegte Strom ist, wobei die vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) niedriger als die vorgegebene erste festgelegte Frequenz ist.
  7. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) ferner einen Eingangsspannungs-Erfassungsabschnitt aufweist, um eine Eingangsspannung zu erfassen, die dem Inverter (13b) geführt wird, und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc29 einstellt, wenn die Eingangsspannung gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Spannung ist, die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) einstellt, wenn die Eingangsspannung über der vorgegebenen zweiten Spannung liegt, und die Trägerfrequenz einstellt, sich zusammen mit einem Anstieg der Eingangsspannung stufenweise in einem Fall zu reduzieren, bei dem die Eingangsspannung über der vorgegebenen ersten festgelegten Spannung liegt und gleich groß oder niedriger als die vorgegebene zweite festgelegte Spannung ist.
  8. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Lenkumfang-Berechnungsabschnitt einen q-Achsen-Stromabweichungs-Integrationswert-Berechnungsabschnitt zur Berechnung eines q-Achsen-Stromabweichungs-Integrationswerts des Elektromotors (1) aufweist und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz basierend auf dem q-Achsen-Stromabweichungs-Integrationswert des Elektromotors (1) einstellt, wobei der q-Achsen-Stromabweichungs-Integrationswert sich gemäß der Drehzahl des Elektromotors (1) verändert.
  9. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Lenkumfang-Berechnungsabschnitt aufweist: einen d-Achsen-Sollstrom-Berechnungsabschnitt zur Berechnung eines d-Achsen-Sollstroms auf der Basis der Drehzahl des Elektromotors (1) und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz basierend auf dem d-Achsen-Sollstrom einstellt.
  10. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der PWM-Steuerungsabschnitt (27) aufweist: einen Modulationsraten-Berechnungsabschnitt zur Berechnung einer Modulationsrate, die eine Basis für die Erzeugung des PWM-Steuerungssignals im PWM-Steuerungsabschnitt (27) bereitstellt, und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz basierend auf der Modulationsrate einstellt, wobei die Modulationsrate sich gemäß der Drehzahl des Elektromotors (1) verändert.
  11. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner aufweist: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) einstellt, wenn die Fahrgeschwindigkeit gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist, die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) einstellt, wenn die Fahrgeschwindigkeit über der vorgegebenen zweiten festgelegten Fahrgeschwindigkeit liegt, und die Trägerfrequenz einstellt, sich zusammen mit einer Abnahme der Fahrgeschwindigkeit stufenweise zu reduzieren, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs über der vorgegebenen ersten festgelegten Fahrgeschwindigkeit liegt und gleichgroß oder niedriger als die vorgegebene zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist.
  12. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner einen Spannungserfassungsabschnitt zur Erfassung einer dem Inverter (13b) zugeführten Eingangsspannung aufweist und wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf die vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) einstellt, selbst wenn die Eingangsspannung über einer vorgegebenen zweiten Festgelegtenspannung liegt und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die vorgegebene zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist, und die Trägerfrequenz auf die vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) einstellt, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist und die Eingangsspannung gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Spannung ist, wobei die vorgegebene zweite festgelegte Frequenz (fc2) niedriger als die vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) ist.
  13. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner einen Lenkgeschwindigkeits-Ermittlungsabschnitt zur Ermittlung einer Lenkgeschwindigkeit aufweist, die eine Drehzahl des Lenkrads basierend auf einem Lenkwinkel eines Lenkwinkelsensors ist, wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals basierend auf der Lenkgeschwindigkeit steuert und der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene erste festgelegte Frequenz (fc1) einstellt, wenn die Lenkgeschwindigkeit gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Lenkgeschwindigkeit ist, die Trägerfrequenz einstellt, wenn die Lenkgeschwindigkeit über einer vorgegebenen zweiten festgelegten Lenkgeschwindigkeit liegt, die Trägerfrequenz einstellt, sich zusammen mit dem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit stufenweise zu reduzieren, wenn die Lenkgeschwindigkeit über der vorgegebenen ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit liegt und gleichgroß wie oder niedriger als die vorgegebene zweite festgelegte Lenkgeschwindigkeit ist.
  14. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Lenkgeschwindigkeit auf der Basis der Drehzahl des Elektromotors berechnet wird.
  15. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Lenkgeschwindigkeits-Ermittlungsabschnitt einen Lenkgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt mit einem Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Lenkwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs und einen Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt aufweist, der die Lenkgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Lenkwinkel berechnet und wobei die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner einen Eingangsspannungs-Erfassungsabschnitt aufweist, der eine dem Inverter zugeführte Eingangsspannung erfasst und wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf einer vorgegebenen ersten festgelegten Frequenz beibehält, selbst wenn die Lenkgeschwindigkeit über der vorgegebenen ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit liegt und in einem Fall, bei dem die Eingangsspannung über einer vorgegebenen zweiten festgelegten Spannung liegt, und die Trägerfrequenz auf eine vorgegebene zweite festgelegte Frequenz in einem Fall einstellt, bei dem die Eingangsspannung gleichgroß wie oder niedriger als eine vorgegebene erste festgelegte Spannung ist und die Lenkgeschwindigkeit über einer vorgegebenen zweiten Lenkgeschwindigkeit liegt, und die Trägerfrequenz einstellt, sich stufenweise in einem Fall zu reduzieren, beidem die Lenkgeschwindigkeit über der ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit liegt und die Eingangsspannung über der ersten festgelegten Spannung liegt und gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Spannung ist.
  16. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Lenkgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt einen Lenkgeschwindigkeits-Ermittlungsabschnitt mit einem Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Lenkwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs und einen Lenkgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt zur Berechnung der Lenkgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf einer Basis des Lenkwinkels aufweist und wobei die Fahrzeuglenkungs-Steuerungsvorrichtung ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst und wobei der Trägerfrequenz-Steuerungsabschnitt (28, 30, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 41, 42, 43) die Trägerfrequenz auf einer vorgegebenen ersten festgelegten Frequenz beibehält, selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit in einem Fall ist, bei dem die Lenkgeschwindigkeit gleichgroß wie oder niedriger als die erste festgelegte Lenkgeschwindigkeit ist, die Trägerfrequenz auf die zweite festgelegte Frequenz in einem Fall einstellt, bei dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die vorgegebene erste festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist und die Lenkgeschwindigkeit weit über der zweiten festgelegten Lenkgeschwindigkeit liegt, und sich zusammen mit einem Anstieg der Lenkgeschwindigkeit in einem Fall stufenweise verringert, bei dem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gleichgroß wie oder niedriger als die zweite festgelegte Fahrgeschwindigkeit ist und die Lenkgeschwindigkeit über der vorgegebenen ersten festgelegten Lenkgeschwindigkeit liegt und gleichgroß wie oder niedriger als die vorgegebene zweite festgelegte Lenkgeschwindigkeit ist
  17. Fahrzeuglenkungs-Steuerungsverfahren, das folgende Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Lenkmechanismus, um lenkbare Räder eines Fahrzeugs gemäß einer Lenkkraft zu lenken; – Bereitstellen eines Elektromotors, der angesteuert wird, um die Lenkkraft für den Lenkmechanismus bereitzustellen; – Berechnen einer manipulierten Variablen des Elektromotors; – Erzeugen eines PWM-Steuerungssignals, um den Elektromotor auf einer Basis der manipulierten Variablen des Elektromotors anzutreiben; – Bereitstellen eines Inverters zur Zuführung von elektrischer Energie an den Elektromotor gemäß dessen Einschaltvorgängen auf der Basis des PWM-Steuerungssignals; und – Steuern einer Trägerfrequenz des PWM-Steuerungssignals, wobei die Trägerfrequenz während der Steuerung der Trägerfrequenz auf zumindest zwei vorgegebene festgelegte Frequenzen zumindest entweder entsprechend einem Antriebszustand des Elektromotors oder einem Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt wird, wobei eine der vorgegebenen festgelegten Frequenzen bestimmt ist, um Störungen im Inverter zu reduzieren und die andere der vorgegebenen festgelegten Frequenzen bestimmt ist, um einen Schaltverlust im Inverter zu verringern.
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