DE102012215424A1

DE102012215424A1 - Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe

Info

Publication number: DE102012215424A1
Application number: DE201210215424
Authority: DE
Inventors: Motoaki Kataoka; Daiji Watanabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-03-07
Also published as: JP2013052793A; US20130060427A1; US8996251B2; FR2979606A1; FR2979606B1; JP5533822B2

Abstract

Ein Grundunterstützungsabschnitt 20 erzeugt einen Grundunterstützungsbefehl Tb* derart, dass eine Lenkreaktion in Übereinstimmung mit einer Straßenoberflächenreaktion auf eine Seite eines Lenkrads zurückkehrt. Ein Modifizierabschnitt 30 erzeugt einen Drehmoment-Modifizierbefehl Tr zum Modifizieren des Grundunterstützungsbefehls Tb* derart, dass eine instabile Bewegung eines Fahrzeugs geeignet konvergiert. Eine Summe jedes der Befehle Tb* und Tr wird zu einem endgültigen Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta. Der Grundunterstützungsabschnitt 20 schätzt eine Straßenoberflächenkraft auf der Grundlage des selbst erzeugten Grundunterstützungsbefehls Tb*, und ein Lenkdrehmoment Ts wird tatsächlich erfasst. Ein Solllenkdrehmoment Ts* wird auf der Grundlage der geschätzten Kraft Tx erzeugt, und der Grundunterstützungsbefehl Tb* wird auf der Grundlage einer Abweichung des soll Lenkdrehmoments Ts* und des Lenkdrehmoments Ts erzeugt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe, die ein elektrisches Lenkhilfesystem steuert, welches einen Lenkvorgang (ein Lenken) eines Fahrzeugs durch einen Motor unterstützt.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Damit ein Motor eine geeignete Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang (einem Lenken) eines Fahrzeugs erzeugt, berechnet eine Steuereinrichtung (eine elektronische Steuereinheit bzw. ECU) die Unterstützungslenkkraft auf der Grundlage verschiedener Beaufschlagungen, die auf eine Lenkwelle durch den Lenkvorgang des Fahrers einwirken, wie beispielsweise ein Lenkdrehmoment und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und steuert den Motor auf der Grundlage der berechneten Unterstützungslenkkraft an.
Das bekannte elektrische Lenkhilfesystem steuert den Motor grundlegend so, dass die Unterstützungslenkkraft, die durch den Motor zugeführt wird, größer wird, wenn das Lenkdrehmoment größer wird.
Wenn der Fahrer ein Lenkrad dreht, wird die Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit dem angewandten Lenkdrehmoment erzeugt, so dass der Lenkvorgang leichter wird.
Es ist jedoch schwierig, dem Fahrer nur durch Ermitteln der Unterstützungslenkkraft auf der Grundlage des Lenkdrehmoments über das Lenkrad einen korrekten Eindruck von der Reaktion zwischen der Straße und Rädern zu vermitteln.
In anderen Worten ist es schwierig, ein Solllenkdrehmoment in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft zu konfigurieren und die Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit dem Solllenkdrehmoment zu erzeugen (d. h., das Solllenkdrehmoment in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft zu realisieren), um dem Fahrer das Lenkbetätigungsgefühl in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft zu vermitteln.
Andererseits ist eine Technik, die einen Motor auf der Grundlage einer Abweichung eines Solllenkdrehmoments von einem tatsächlichen Lenkdrehmoment steuert, in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nummer 2004-203089 offenbart.
Mit der in der Druckschrift '089 offenbarten Technik wird eine Kraft (d. h. eine Straßenoberflächenreaktion), die einem Reifen vermittelt wird, durch Anfordern eines Ausgangsdrehmoments aus einer Summe eines tatsächlichen Lenkdrehmoments (von dem Fahrer aufgebrachtes Drehmoment) und eines Unterstützungsdrehmoments (von dem Motor aufgebrachtes Drehmoment) erhalten.
Dann wird das Solllenkdrehmoment in Übereinstimmung mit dem erhaltenen Ausgangsdrehmoment (der Straßenoberflächenreaktionskraft) konfiguriert.
Dadurch kann das Solllenkdrehmoment eindeutig bestimmt werden.
Daher kann das Solllenkdrehmoment, dessen Änderung (d. h. Änderung der Straßenoberflächenreaktionskraft) durch das ausgangsseitige Drehmoment kompensiert wird, durch Berücksichtigen von Einflüssen von Reibung und Trägheit, die dem Lenkdrehmoment überlagert werden, wenn zum Beispiel das Lenkrad abrupt gedreht wird, oder durch Modifizieren auf der Grundlage eines Fahrzeugbewegungszustands konfiguriert werden.
Obwohl bei der in der Druckschrift '089 offenbarten Technik das Solllenkdrehmoment unter Berücksichtigung der Straßenoberflächenreaktion konfiguriert wird, wird jedoch das Unterstützungsdrehmoment auf der Grundlage eines auf das Lenkrad angewandten Drehmoments, welches grundlegend als Lenkdrehmoment bezeichnet wird, erzeugt.
Obwohl das erforderliche Drehmoment an der Welle unterdrückt werden kann (d. h. der Lenkvorgang leicht gemacht werden kann), kann daher die Konvergenz bzw. das Einlenken des Fahrzeugs bzw. Bringen des Verhaltens des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einem gewünschten Verhalten nicht gewährleistet werden, weil eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors (eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Lenkwelle) zum Beispiel in einer Situation, in der eine Verdrehung zunimmt, wenn das Lenkrad in eine Neutralstellung zurückgeführt wird, oder in einer Situation, in der das Lenkrad mit wenigen Drehungen in die Neutralstellung zurückkehrt, wenn sich die Hände des Fahrers nach dem Lenken von dem Lenkrad lösen, nicht geeignet gesteuert werden kann.
Obwohl dies insbesondere dann zufriedenstellend ist, wenn zum Beispiel das Lenkrad kräftig gedreht wird, wird zum Beispiel die Drehung der Welle in einer in die Neutralstellung zurückkehrenden Richtung beschleunigt, weil die Verdrehung der Welle zurückdreht, wenn das Lenkrad zurückdreht, und dadurch auch das Unterstützungsdrehmoment abnimmt, und wird daher die Stabilität und die Konvergenz bzw. das Einlenkverhalten des Fahrzeugs verschlechtert.
Obwohl es für den Fahrer gut ist, wenn das Lenkrad stark betätigt wird, wird eine Bewegung des Fahrzeugs empfindlich, und wird es schwer, in die gewünschte Richtung einzulenken, wenn eine auf das Lenkrad angewandte Kraft verringert wird, oder sich die Hände von dem Lenkrad lösen, so dass dem Fahrer ein Gefühl von Unsicherheit vermittelt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher wird.
Daher wird ein Gewährleisten der Betriebsstabilität des gesamten Fahrzeugs auf geeignete Weise (ein Realisieren der geeigneten Fahrzeugbewegungscharakteristiken bzw. -Eigenschaften) mit der in der Druckschrift '089 offenbarten Technik nicht erzielt.
Daher muss der Fahrer auf eine Vibrationskraft ansprechen, die auf das Lenkrad übertragen wird, wenn eine Bewegung des Fahrzeugs instabil ist, und besteht daher eine Möglichkeit einer Interferenz mit dem Fahrvorgang.
Falls eine Dämpfung verwendet wird, um eine Konvergenz zu gewährleisten, wird ein Widerstand vermittelt, wenn das Lenkrad zurückgeführt bzw. zurückgedreht wird, und verbessert sich die Konvergenz, jedoch wird auch ein Widerstand vermittelt, wenn das Lenkrad weit gedreht wird, so dass ein Lenkempfinden für den Fahrer verschlechtert wird.
Falls Steueraktionen für die Zeit des Drehens bzw. die Zeit des Zurückdrehens des Lenkrads geändert werden, um das vorstehend erwähnte Problem zu vermeiden, kann die Steuerverarbeitung sehr kompliziert werden, und kann eine Konformität zwischen denselben schwierig werden.
Als eine der Technologien zum geeigneten Sicherstellen einer Betriebsstabilität und als eine Technologie zum Verringern eines plötzlichen Empfindens eines Zurückkehrens, wenn das Lenkrad zurückgedreht wird, und Erhöhen der Konvergenz der Fahrzeugrichtung ohne Beeinträchtigen des Empfindens bei dem Drehen des Lenkrads ist andererseits zum Beispiel eine Konvergenzsteuertechnologie, die eine grundlegende Unterstützungslenkkraft (ein Grundunterstützungsdrehmoment) auf der Grundlage des Lenkdrehmoments und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet, ein Modifikationsdrehmoment zum Modifizieren des Grundunterstützungsdrehmoments auf der Grundlage des Lenkdrehmoments und der Motorgeschwindigkeit (der Winkelgeschwindigkeit) berechnet, und das Grundunterstützungsdrehmoment mit dem Modifikationsdrehmoment modifiziert, bekannt (vgl. beispielsweise die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2010-264913 ).
Das heißt, während das Lenkdrehmoment ein physikalischer Wert ist, in welchem der Betriebszustand des Lenkrads durch den Fahrer widergespiegelt wird, ist die Motorgeschwindigkeit ein physikalischer Wert, in welchem auch der Einfluss der Straßenoberflächenreaktion zusätzlich zu dem Vorgang des Drehens des Lenkrads durch den Fahrer widergespiegelt wird.
Daher kann auf der Grundlage des Lenkdrehmoments und der Motorgeschwindigkeit ein Steuerungsmechanismus aufgebaut werden, der die Konvergenzsteuerung derart realisieren kann, dass das Betriebsempfinden nicht beeinträchtigt wird, wenn das Lenkrad gedreht wird, und wird das plötzliche Gefühl des Zurückkehrens des Lenkrads in die Neutralstellung aufgrund der Straßenoberflächenreaktion verringert, wenn das Lenkrad zurückgedreht wird.
Daher wird in der Druckschrift '913 auf der Grundlage des Lenkdrehmoments und der Motorgeschwindigkeit eine geeignete Stabilität (geeignete Fahrzeugbewegungscharakteristik) des gesamten Fahrzeugs durch verhindern, dass das Lenkempfinden des Fahrers beeinträchtigt wird, wenn das Lenkrad gedreht und zurückgedreht wird, durch Erzeugen der Unterstützungskompensationsgröße auf unterschiedliche Weise, wenn das Lenkrad gedreht wird und wenn das Lenkrad zurückgedreht wird, und Modifizieren des Grundunterstützungsdrehmoments durch die bzw. mit der Unterstützungskompensationsgröße realisiert.
Verschiedene Technologien zum geeigneten Sicherstellen der Betriebsstabilität sind vorgeschlagen, und eine Drehmomentmodifikationstechnologie, die auf eine Verringerung häufiger Korrekturvorgänge und eine Betriebszyklusminderung durch Realisieren einer Fahrzeugbewegung, die für die Absicht des Fahrers geeignet ist bzw. der Absicht des Fahrers entspricht, abzielt, ist zum Beispiel in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nummer 2007-22373 offenbart.
Mit dieser Technologie wird ein Fahrzeugbewegungszustand auf der Grundlage einer Summe des Grundunterstützungsdrehmoments und des Lenkdrehmoments geschätzt, und wird eine das Grundunterstützungsdrehmoment modifizierende Drehmomentgröße so erzeugt, dass die Charakteristiken bzw. Eigenschaften wie gewünscht werden.
Dann wird, um eine Realisierung der Charakteristiken der Lenkreaktion in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenreaktion und eine Realisierung der geeigneten Betriebsstabilität (geeigneter Fahrzeugbewegungscharakteristik) des gesamten Fahrzeugs in Einklang zu bringen, daran gedacht, die Kombination der in zum Beispiel den vorstehend erwähnten Druckschriften '089 und '913 offenbarten Technologien zu versuchen.
Im Einzelnen kann ein wie in 14 gezeigter Steuerungsmechanismus aufgebaut werden.
Bei dem in 14 gezeigten Steuerungsmechanismus gibt ein Stromrückkopplungsabschnitt (Feedback- bzw. FB-Abschnitt) 142 eine Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit einem Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta an eine Lenkwelle durch Ansteuern eines Motors 110 durch Anlegen einer Ansteuerspannung Vd in Übereinstimmung mit einem dem Motor 110 zugeführten Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta.
In einem gesteuerten Objekt (einem Lenksystemmechanismus) 100 von der Lenkwelle zu Rädern werden eine Motorgeschwindigkeit ω, die eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 110 ist, und ein Lenkdrehmoment Ts erfasst.
Der Stromrückkopplungsabschnitt 142 erfasst einen Strom, der in den Motor 110 fließt (einen Motorstrom Im), und führt einer Stromrückkopplungssteuerung (eine FB-Steuerung) so aus, dass der Wert des Stroms zu einem Sollstrom (einem Wert, der mit dem Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta übereinstimmt) wird.
Dann schätzt auf der Grundlage des erfassten Motorstroms Im und des Lenkdrehmoments Ts ein Kraftschätzer bzw. eine Kraftschätzeinrichtung 121 eine Straßenoberflächenkraft (eine Straßenoberflächenreaktion), und erzeugt eine geschätzte Kraft Tx als einen Schätzwert oder geschätzten Wert.
Dann erzeugt ein Grundunterstützungsabschnitt 120 einen Grundunterstützungsbefehl Tb* auf der Grundlage der geschätzten Kraft Tx.
Der Grundunterstützungsabschnitt 120 weist im Einzelnen einen Sollerzeugungsabschnitt 122, der ein Solllenkdrehmoment Ts* auf der Grundlage der geschätzten Kraft Tx erzeugt, eine Abweichungsberechnungseinrichtung 123, die die Differenz (die Drehmomentabweichung) zwischen dem Lenkdrehmoment Ts und dem Solllenkdrehmoment Ts* berechnet, und eine Steuereinrichtung 124, die einen Grundunterstützungsbefehl Tb* zum Steuern des Motors 110 (d. h., es wird eine Drehmoment-Rückkopplungssteuerung durchgeführt) auf der Grundlage der Drehmomentabweichung erzeugt, so dass das Lenkdrehmoment Ts mit dem Solllenkdrehmoment Ts* übereinstimmt, auf.
Somit wird durch Steuern des Motors 110 mittels des erhaltenen Grundunterstützungsbefehls Tb* eine Realisierung der Charakteristiken der Lenkreaktion in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenreaktion möglich.
Das heißt, der Sollerzeugungsabschnitt 122 konfiguriert das Solllenkdrehmoment Ts* in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft relativ zu der Straßenoberflächenreaktion, die die Kraftschätzeinrichtung 121 geschätzt hat.
Dann kann der Fahrer die Antwort bzw. Reaktion gemäß der Straßenoberflächenkraft spüren, weil die Steuereinrichtung 124 die Drehmoment-Rückkopplungssteuerung derart durchführt, dass das tatsächliche Lenkdrehmoment Ts gleich dem Solllenkdrehmoment Ts* wird.
Andererseits weist ein Modifizierabschnitt bzw. Modifikationsabschnitt 130 einen Drehmoment-Modifizierabschnitt bzw. -Modifikationsabschnitt 131 auf, der einen Drehmoment-Modifizierbefehl bzw. -Modifikationsbefehl Tr auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Ts und der Motorgeschwindigkeit ω erzeugt, und die Konvergenzsteuerung realisiert.
Eine bestimmte Zusammensetzung und Funktion des Drehmoments-Modifizierabschnitt 131 sind dieselben wie die einer Steuereinrichtung, die in der vorstehend erwähnten Druckschrift '913 offenbart ist.
Daher wird zurzeit durch Modifizieren des Grundunterstützungsbefehl Tb durch den Drehmoment-Modifizierbefehl Tr, der in dem Modifizierabschnitt 130 erhalten wird (hier werden beide mit einem Addierer 141 addiert), und falls das Modifikation Ergebnis als der Unterstützungs-Drehmomentbefehl Ta an den Stromrückkopplungsabschnitt 142 gegeben wird, ein Realisieren der geeigneten Betriebsstabilität (geeigneter Fahrzeugbewegungscharakteristiken) des gesamten Fahrzeugs möglich.
Es besteht jedoch zumindest ein großes Problem bei dem in 14 gezeigten Steuerungsmechanismus.
Das Problem besteht darin, dass der Grundunterstützungsabschnitt 120 den Modifiziervorgang durch den Modifizierabschnitt 130 abbricht bzw. aufhebt.
Das heißt, bei dem in 14 gezeigten Steuerungsmechanismus wird eine Kraftschätzung mit der Kraftschätzeinrichtung 121 auf der Grundlage des Motorstroms Im, der schließlich dem Motor zugeführt wird, durchgeführt.
Der Motorstrom Im entspricht bzw. spricht an oder reagiert auf den Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta, der durch den Drehmomentmodifizierbefehl Tr, den der Modifizierabschnitt 130 erzeugt hat, auf den Grundunterstützungsbefehl Tb*, den der Grundunterstützungsabschnitt 120 erzeugt hat, modifiziert wird.
Das heißt, die Kraftschätzeinrichtung 121 schätzt die Straßenoberflächenkraft unter Verwendung des Motorstroms Im als ein durch den Modifizierabschnitt 130 modifiziertes Ergebnis.
In anderen Worten wird dann, wenn zum Beispiel ein Lenkrad stark lenkbetätigt wird, der Grundunterstützungsbefehl Tb* so modifiziert, dass die Unterstützungslenkkraft durch die Konvergenzsteuerung in dem Modifizierabschnitt 130 abnimmt.
Dann fällt der Motorstrom Im um den Betrag der Modifikation ab, und fällt dadurch der durch die Kraftschätzeinrichtung 121 geschätzte Kraftwert (die geschätzte Kraft Tx) ebenfalls ab.
Wenn die geschätzte Kraft Tx abfällt, dann fällt auch das Solllenkdrehmoment Ts* ab, und nimmt dadurch der Grundunterstützungs-Steuerbefehl Tb* zu, d. h. die Unterstützungslenkkraft wird mit einer Tendenz zur Zunahme gesteuert, so dass das Lenkdrehmoment klein wird.
Infolgedessen wird die Konvergenzsteuerung durch den Modifizierabschnitt 130 nicht widergespiegelt (die Konvergenzsteuerung wird durch den Grundunterstützungsabschnitt 120 aufgehoben).
Somit ist die in 14 gezeigte Steuerungszusammensetzung in einer Realisierung der Charakteristiken oder Eigenschaften der Lenkreaktion in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenreaktion und in einer Realisierung der geeigneten Betriebsstabilität (geeigneter Fahrzeugbewegungscharakteristiken) des gesamten Fahrzeug inkompatibel.
Daher ist es schwierig, ein Fahr-Leistungsvermögen des Fahrzeugs zu steigern, d. h., es ist schwierig, dem Fahrer zu ermöglichen, das Fahrzeug intuitiv zu fahren und sich bei dem Betreiben des Fahrzeugs sicher zu fühlen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung erfolgte im Lichte der vorstehend beschriebenen Probleme, und ihr liegt als eine Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe zu schaffen, die eine Rückmeldung an den Fahrer über die Reaktion zwischen der Straße und dem Fahrzeug bereitstellen kann, während eine geeignete Stabilität für das Fahrzeug während dessen Bewegung sichergestellt wird.
Bei einer Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem ersten Aspekt beinhaltet sie Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe eine Eingangswelle, die mit einem Lenkrad eines Fahrzeugs verbunden ist und sich mit dem Lenkrad dreht, eine Eingangsübertragungseinrichtung, die gelenkte Räder des Fahrzeugs durch Übertragen einer Drehung der Eingangswelle auf die gelenkten Räder lenkt, eine Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung, die ein Lenkdrehmoment erfasst, welches ein Drehmoment ist, das auf die Eingangswelle in einer Achsendrehrichtung angewandt wird, und einen Motor, der eine Unterstützungslenkkraft für die Eingangswelle oder die Eingangsübertragungseinrichtung zum Unterstützen eines Vorgangs des Drehens des Lenkrads bereitstellt, wenn die gelenkten Räder durch einen Vorgang des Drehens des Lenkrads gelenkt werden.
Die Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe, die die Unterstützungslenkkraft durch Steuern des Motors steuert, ist in einem elektrischen Lenkhilfesystem bereitgestellt.
Die Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe beinhaltet weiter eine Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung, die eine Grundunterstützungsgröße zum Unterstützen des Vorgangs des Drehens des Lenkrads auf der Grundlage des durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoments derart erzeugt, dass sich das Lenkdrehmoment in Übereinstimmung mit einer Straßenoberflächenkraft, die von einer Straßenoberfläche auf die gelenkten Räder übertragen wird, ändert, eine Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung, die eine Unterstützungskompensationsgröße zum Modifizieren der Grundunterstützungsgröße, die durch die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung berechnet wird, derart erzeugt, dass eine Aktion der gelenkten Räder auf vorbestimmte Aktionscharakteristiken anspricht, eine Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung, die eine modifizierte Unterstützungsgröße durch Modifizieren der durch die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Grundunterstützungsgröße mit der durch die Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Unterstützungskompensationsgröße erzeugt, und eine Motoransteuereinrichtung, die den Motor auf der Grundlage der modifizierten Unterstützungsgröße aus der Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung ansteuert.
Die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung weist eine Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung, welche die Straßenoberflächenkraft auf der Grundlage des durch die Grundunterstützungsgröße erfassten Lenkdrehmoments und des durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoments, die beide erzeugte Ergebnisse der Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung selbst sind, schätzt, eine Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung, die auf der Grundlage der geschätzten Kraft, die die Straßenoberflächenkraft ist, die durch die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung geschätzt wurde, ein Solllenkdrehmoment berechnet, das ein gewünschter Wert des Lenkdrehmoments ist, und eine Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung, die die Grundunterstützungsgröße zum Steuern des Motors derart berechnet, dass das durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfasste Lenkdrehmoment mit dem durch die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung berechneten Solllenkdrehmoment übereinstimmt, auf.
In Übereinstimmung mit der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe wie vorstehend erwähnt wird die Funktion zum Konfigurieren des Solllenkdrehmoments in Übereinstimmung mit der durch Schätzen der Straßenoberflächenkraft geschätzten Kraft innerhalb einer Schleife (der Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinheit) geschlossen, und ist die Funktion von der Unterstützungskompensationsgrößen-Berechnungseinheit in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel getrennt, so dass eine Interferenz bzw. gegenseitige Beeinflussung zwischen der Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung und der Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung minimiert (oder komplett entfernt) werden kann.
Hierdurch kann ein Bereitstellen einer geeigneten Lenkreaktion in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft durch die Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinheit und ein Realisieren einer geeigneten Betriebsstabilität (geeigneter Fahrzeugbewegungscharakteristiken) für das Fahrzeug durch die Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung in Einklang gebracht werden, und kann daher das Fahr-Leistungsvermögen des Fahrzeugs verbessert werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem zweiten Aspekt extrahiert die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung ein Element eines im Voraus aus einer Summe der Grundunterstützungsgröße und des Lenkdrehmoments konfigurierten Frequenzbands, und gibt den Bestandteil des extrahierten Frequenzbands als die geschätzte Kraft aus.
Somit kann durch Erhalten der geschätzten Kraft beispielsweise eine unnötige Frequenzkomponente, wie beispielsweise ein Bestandteil eines Bands, das der Fahrer des Fahrzeugs als unschön empfindet, entfernt werden, und kann nur eine Frequenzkomponente, die an den Fahrer zu übertragen ist, übertragen werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem dritten Aspekt ist/beträgt das Frequenzband 10 Hz oder weniger.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem vierten Aspekt berechnet die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment auf der Grundlage der durch die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung geschätzten Kraft derart, dass je größer die geschätzte Kraft wird, desto größer auch das Solllenkdrehmoment wird.
Durch Berechnen des Solllenkdrehmoments auf diese Weise kann die Lenkreaktionskraft in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft geeignet auf die Seite des Lenkrads (die Fahrerseite) übertragen werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem fünften Aspekt berechnet die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment derart, dass sich das Solllenkdrehmoment relativ zu der geschätzten Kraft logarithmisch ändert.
Zu einem Erzeugen des Solllenkdrehmoments in logarithmischer Form relativ zu der geschätzten Kraft kann gesagt werden, sozusagen, dass dieses eine Technik basierend auf einem menschlichen Wahrnehmungsmodell ist, das die Größe zeigt, die die Lenkreaktionskraft relativ zu der Straßenoberflächenkraft haben sollte.
Daher kann dem Fahrer durch Berechnen des Solllenkdrehmoments in logarithmischer Form relativ zu der geschätzten Kraft ein natürliches Lenkgefühl vermittelt werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem sechsten Aspekt weist das elektrische Lenkhilfesystem eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung auf, die eine Geschwindigkeit eines fahrenden Fahrzeugs erfasst, und berechnet die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment auf der Grundlage der durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit derart, dass je schneller die Geschwindigkeit wird, desto größer das Solllenkdrehmoment wird.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem siebten Aspekt berechnet die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment derart, dass sich das Solllenkdrehmoment relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit logarithmisch ändert.
Somit kann durch Erzeugen des Solllenkdrehmoments nicht nur relativ zu der geschätzten Kraft, sondern auch relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit, die sich logarithmisch ändert, auch wenn sich die Geschwindigkeit ändert, dem Fahrer das natürliche Lenkgefühl vermittelt werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem achten Aspekt weist die Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Abweichungsberechnungseinrichtung auf, die eine Drehmomentabweichung berechnet, welche eine Differenz zwischen dem durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoment und dem durch die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung berechneten Solllenkdrehmoment ist, und weist zumindest eine Grundbefehl-Berechnungseinrichtung auf, die einen Grundbefehl, der der Grundunterstützungsgröße entspricht, derart berechnet, dass die durch die Abweichungsberechnungseinrichtung berechnete Drehmomentabweichung auf 0 konfiguriert wird.
Wenn mehr als eine Grundbefehl-Berechnungseinrichtung bereitgestellt ist, wird eine gewichtete Summe der Grundbefehle, die durch jede Grundbefehl-Berechnungseinrichtung berechnet wurden, als die Grundunterstützungsgröße berechnet, und ist die Grundbefehl-Berechnungseinrichtung so aufgebaut, dass eine Übertragungsfunktion der Grundunterstützungsgröße, die relativ zu der zugeführten Drehmomentabweichung auszugeben ist, mehr wird als ein vorbestimmtes Niveau mit einem Gewinn größer als 1 in dem Band unterhalb einer vorbestimmten Frequenz.
Somit kann das Lenkdrehmoment durch Berechnen des Grundbefehls (infolgedessen wird die Grundunterstützungsgröße berechnet) unter Verwendung der Grundbefehl-Berechnungseinrichtung, der mehr bzw. größer oder höher wird als ein vorbestimmtes Niveau bzw. ein vorbestimmter Pegel (hohe Verstärkung), wobei die Verstärkung in dem Band unterhalb einer vorbestimmten Frequenz größer ist als 1, dem Solllenkdrehmoment leicht folgen.
Außerdem kann dann, wenn es eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Grundbefehl-Berechnungseinrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken oder Frequenzkennlinien gibt, welche die Grundunterstützungsgröße unter Verwendung jedes Grundbefehl zum Erzeugen einer gewichteten Summe berechnen, ein Übertragungsempfinden und ein Lenkgefühl der Straßenoberflächenkraft bei einem Lenkvorgang als die erforderlichen Charakteristiken bzw. Eigenschaften bzw. Kennlinien durch geeignetes Konfigurieren der Charakteristiken bzw. Eigenschaften bzw. Kennlinien jeder Grundbefehl-Berechnungseinrichtung oder jedes Gewichts jedes Grundbefehls konfiguriert werden.
Bei einer Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem neunten Aspekt weist die Grundbefehl-Berechnungseinrichtung eine Integrationseinrichtung auf, die die zugeführte Drehmomentabweichung integriert und ausgibt, und ist diese so aufgebaut, dass der Grundbefehl so berechnet wird, dass die Drehmomentabweichung 0 wird.
Somit wird durch das Vorhandensein einer solchen Integrationseinrichtung erreicht, dass die Übertragungsfunktion der Verstärkung einer Grundbefehl-Berechnungseinrichtung Charakteristiken bzw. Eigenschaften bzw. Kennlinien hat, die bei niedrigen Frequenzen höher liegen, d. h. die Verstärkung ansteigt, wenn sich die Frequenz 0 nähert.
Folglich folgt das Lenkdrehmoment dem Solllenkdrehmoment leichter.
Wenn jedoch die Integrationseinrichtung verwendet wird, wird der Integrationswert schnell ansteigen, falls sich ein Nachfolgen des tatsächlichen Lenkdrehmoments fortgesetzt relativ zu dem Solllenkdrehmoments verspätet.
Dann wird, falls der Integrationswert zu groß wird, beispielsweise die Unterstützung in der Lenkrichtung unter dem Einfluss des großen Integrationswerts verzögert werden, wenn das Lenkrad gedreht wird.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem zehnten Aspekt ist die Integrationseinrichtung so aufgebaut, dass der Absolutwert des ausgegebenen Integrationswerts auf unterhalb einer vorbestimmten oberen Integrationsgrenze beschränkt ist.
Das heißt, dass auch dann, wenn das Folgen auf den Sollwert nicht fortschreitet und der Integrationswert weiter ansteigt oder abfällt, ein Maximum des Absolutwerts so konfiguriert ist, dass er die obere Integrationsgrenze bzw. Integrationsobergrenze ist.
Somit kann durch Konfigurieren des Maximums in den Absolutwert des Integrationswerts ein Blockieren der Lenkung in einer Richtung des Änderns der Unterstützungsrichtung, wenn der Integrationswert zunimmt, unterdrückt werden.
Bei einer Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem elften Aspekt wird das durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfasste Lenkdrehmoment, ein Drehwinkel des Lenkrads, ein Drehwinkel des Motors, oder die durch die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung erzeugte Grundunterstützungsgröße als eine Zustandsgröße für eine Konfiguration verwendet, und ist die obere Integrationsgrenze so konfiguriert, dass sie ein größerer Wert ist, wenn die Zustandsgröße für die Konfiguration größer wird.
Dadurch wird eine Konfiguration der geeigneten oberen Integrationsgrenze in Übereinstimmung mit dem Zustand des Fahrzeugs möglich.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem zwölften Aspekt ist die vorbestimmte Frequenz 1 Hz.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem dreizehnten Aspekt ist das vorbestimmte Niveau 10-fach.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem vierzehnten Aspekt weist die Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Vielzahl der Grundbefehl-Berechnungseinrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzkennlinien auf, und ist eine Berechnungseinrichtung für eine erste gewichtete Summe vorgesehen, die die gewichtete Summe der Grundbefehle aus der Vielzahl der Grundbefehl-Berechnungseinrichtungen in Übereinstimmung mit einem ersten Gewichtungskonfigurationsbefehl berechnet.
Somit kann durch Verwenden jedes Grundbefehls aus einer Vielzahl der Grundbefehl-Berechnungseinrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken zum Produzieren einer gewichteten Summe das Übertragungsempfinden und das Lenkgefühl der Straßenoberflächenkraft bei einem Lenkvorgang feiner als die erforderlichen Charakteristiken konfiguriert werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem fünfzehnten Aspekt ist eine Lenkgeschwindigkeitsinformation-Erhalteeinrichtung bereitgestellt zum Erhalten einer Lenkgeschwindigkeitsinformation, die direkt oder indirekt eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors zeigt, und erzeugt die Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung die Unterstützungskompensationsgröße zum Konvergieren einer Bewegung des Fahrzeugs auf das gewünschte Verhalten auf der Grundlage zumindest einer der durch die Lenkgeschwindigkeitsinformation-Erhalteeinrichtung erhaltenen Lenkgeschwindigkeitsinformation, des durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoments und/oder der durch die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung geschätzten Straßenoberflächenkraft.
Es kann gesagt werden, dass das Lenkdrehmoment die Information mit Bezug zu dem Lenkrad ist, die Lenkgeschwindigkeitsinformation die Information seitens des Lenkrads und der Straßenoberfläche ist, und die Straßenoberflächenkraft (die geschätzte Kraft) die Information seitens der Straßenoberfläche ist.
Dadurch kann durch Erzeugen der Unterstützungskompensationsgröße auf der Grundlage zumindest einer aus diesem die Unterstützungskompensationsgröße zum Konvergieren und Stabilisieren der Bewegung des Fahrzeugs geeignet erzeugt werden, und kann die Grundunterstützungsgröße auf der Grundlage der Unterstützungskompensationsgröße geeignet modifiziert werden.
Bei der Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe gemäß einem sechzehnten Aspekt weist die Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung zumindest eine Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung auf zum Berechnen der Grundkompensationsgröße entsprechend der Unterstützungskompensationsgröße zum Konvergieren der Bewegung des Fahrzeugs, und wird, wenn es mehr als eine Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung gibt, eine gewichtete Summe jeder durch jede Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung berechneten Kompensationsgröße als die Grundunterstützungsgröße berechnet.
Folglich können dann, wenn die Unterstützungskompensationsgröße dazu ausgelegt ist, durch Vorgeben einer gewichteten Summe jeder Grundkompensationsgröße, wenn die Vielzahl der Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtungen bereitgestellt ist, berechnet zu werden, Übergangscharakteristiken bei dem Konvergieren und Stabilisieren der Bewegung des Fahrzeugs als die erforderlichen Charakteristiken durch geeignetes Konfigurieren der Charakteristiken jeder Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinheiten oder des Gewichts jeder Kompensationsgröße erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine schematische Struktur eines elektrischen Lenkhilfesystems eines Ausführungsbeispiels zeigt;
2 ein Blockdiagramm, das eine schematische Struktur eines Steuerungsmechanismus einer elektronischen Steuereinheit bzw. ECU zeigt;
3 ein Blockdiagramm, das eine genauere Zusammensetzung des Steuerungsmechanismus von 2 zeigt;
4 ein Blockdiagramm, das eine schematische Struktur einer Kraftschätzeinrichtung bzw. eines Kraftschätzers zeigt;
5A bis 5D Diagramme zum Erklären eines Erzeugungsprinzips eines Solldrehmoments;
6 ein Diagramm, das eine Tabelle zur Solllenkdrehmoment-Erzeugung zeigt, die als ein Sollwert-Erzeugungsabschnitt festgelegt ist;
7 ein Blockdiagramm, das eine bestimmte Zusammensetzung eines Abschnitts einer Steuereinrichtung zeigt;
8 ein Charakteristikdiagramm bzw. Kennliniendiagramm, das Frequenzcharakteristiken bzw. Frequenzkennlinien jedes Modifikationsfilters zeigt, aus denen der Abschnitt der Steuereinrichtung aufgebaut ist;
9A bis 9C Kennlinien bzw. Charakteristikdiagramme, die Frequenzcharakteristiken jedes Modifikationsfilters zeigen, die den Abschnitt der Steuereinrichtung bilden;
10 ein Charakteristikdiagramm, das Übertragungscharakteristiken (Frequenzcharakteristiken) von Eingabe und Ausgabe eines gesamten Abschnitts der Steuereinrichtung zeigt;
11 ein Charakteristikdiagramm, das die Übertragungscharakteristiken (Frequenzcharakteristiken) eines Lenkdrehmoments relativ zu einem Lenkraddrehmoment zeigt;
12A bis 12D Diagramme zum Erklären von Beispielen von Zusammensetzungen der einen Integrator beinhaltenden Unterstützungssteuereinrichtung;
13A bis 13C Diagramme zum Erklären von Wirkungen eines Steuerungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels; und
14 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuerungsmechanismus zeigt, der aus einer Kombination von konventionellen Steuerungsmechanismen bestehend betrachtet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, unterstützt ein elektrisches Lenkhilfesystem bzw. ein System einer Servolenkung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Betätigung eines Lenkrads 2 durch einen Benutzer mit einem Motor 6.
Das Lenkrad 2 ist an einem Ende einer Lenkwelle 3 befestigt, ein Ende eines Drehmomentsensors 4 ist mit einem anderen Ende der Lenkwelle 3 verbunden, und ein Ende einer Zwischenwelle 5 ist mit einem anderen Ende des Drehmomentsensors 4 verbunden.
Darüber hinaus wird in der nachfolgenden Erklärung die gesamte axiale Einheit von der Lenkwelle 3 über den Drehmomentsensor 4 zu der Zwischenwelle 5 kollektiv auch als eine Lenkradwelle bezeichnet.
Der Drehmomentsensor 4 ist eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkdrehmoments Ts. Der Drehmomentsensor 4 entspricht einer erfindungsgemäßen Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung.
Im Einzelnen weist der Drehmomentsensor 4 eine Drehstabfeder auf, die die Lenkwelle 3 und die Zwischenwelle 5 verbindet, und erfasst das Drehmoment, mit dem die Drehstabfeder beaufschlagt wird, auf der Grundlage eines Verdrehwinkels der Drehstabfeder.
Der Motor 6 dient zum Unterstützen einer Lenkkraft des Lenkrads 2, und eine Drehung bzw. Rotation des Motors 6 wird über einen Geschwindigkeitsreduzierer 6a auf die Zwischenwelle 5 übertragen.
Der Geschwindigkeitsreduzierer 6a wird durch einen Schneckentrieb, der an einer Spitze einer Drehwelle des Motors 6 angeordnet ist, und ein Schneckenrad, das koaxial an der Zwischenwelle 5 angeordnet ist und mit dem Schneckentrieb in Eingriff steht, gebildet. Die Drehung des Motors 6 wird durch den Geschwindigkeitsreduzierer 6a auf die Zwischenwelle 5 übertragen.
Demgegenüber wird dann, wenn die Zwischenwelle 5 durch den Vorgang des Drehens des Lenkrads 2 oder eine Reaktion von einer Straßenoberfläche (einer Straßenoberflächenreaktion) gedreht wird, die Drehung über den Geschwindigkeitsreduzierer 6a auf den Motor 6 übertragen, so dass daher der Motor 6 in Drehung versetzt wird.
Außerdem ist der Motor 6 ein bürstenloser Motor, der im Inneren mit einem Rotationssensor, wie beispielsweise einem Drehmelder, versehen ist, und ist so aufgebaut, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Ausgabe eines Drehzustands des Motors 6 möglich gemacht ist.
Der Motor 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so aufgebaut, dass zumindest eine Ausgabe der Motorgeschwindigkeit ω (einer Information, die die Winkelgeschwindigkeit zeigt) als einem Drehzustand aus dem Rotationssensor möglich gemacht ist.
Ein anderes Ende der Zwischenwelle 5, welches ein Ende ist, das dem mit dem Drehmomentsensor 4 verbundenen Ende gegenüberliegt, ist mit einem Lenkgetriebegehäuse bzw. Lenkgetriebe 7 verbunden.
Das Lenkgetriebe 7 ist aus einem Zahnrad- bzw. Getriebesystem aufgebaut, das aus einem Zahnstangengetriebe besteht, und Zähne der Zahnstange stehen mit dem an dem anderen Ende der Zwischenwelle 5 angeordneten Ritzel in Eingriff.
Daher dreht sich die Zwischenwelle 5 (d. h., das Ritzel dreht sich) dann, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 dreht, und bewegt sich dadurch die Zahnstange in einer Rechts-Links-Richtung.
Gelenkstangen bzw. Spurstangen 8 sind jeweils an beiden Enden der Zahnstange angebracht, und die Gelenkstangen 8 verfahren mit der Zahnstange in der Rechts-Links-Richtung hin und her.
Dadurch ändert jedes Rad bzw. jeder Reifen 10, das bzw. der ein gelenktes Rad bzw. ein gelenkter Reifen ist, seine Richtung vermittels der Gelenkstange 8, die einen jenseits der Gelenkstange 8 angeordneten Spurstangenhebel drückt oder zieht.
Außerdem ist ein Geschwindigkeitssensor 11 als eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit V an einer vorbestimmten Position in dem Fahrzeug angeordnet.
Durch eine solche Zusammensetzung wird dann, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 dreht, die Drehung oder Rotation über die Lenkwelle 3, den Drehmomentsensor 4 und die Zwischenwelle 5 an das Lenkgetriebe 7 übertragen.
Außerdem wird die Drehung der Zwischenwelle 5 in eine Rechts-und-Links-Bewegung der Gelenkstangen 8 in dem Lenkgetriebe 7 übertragen, und werden beide der Räder 10 auf jeder Seite des Fahrzeugs durch die Bewegung der Gelenkstangen 8 gelenkt.
Eine ECU 15 ist bereitgestellt, die mittels einer elektrischen Leistung aus einer (nicht gezeigten) Batterie in dem Fahrzeug arbeitet.
Die ECU 15 berechnet einen Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta auf der Grundlage des durch den Drehmomentsensor 4 erfassten Lenkdrehmoments Ts, der Motorgeschwindigkeit ω, und der durch den Geschwindigkeitssensor 11 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V.
Eine Unterstützungsgröße der Kraft, mit welcher der Fahrer das Lenkrad 2 dreht (demzufolge einer Kraft, die beide der Räder 10 lenkt), wird durch Anlegen einer Ansteuerspannung Vd in Übereinstimmung mit dem berechneten Ergebnis an den Motor 6 gesteuert.
Da der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Motor 6 ein bürstenloser Motor ist, ist die von der ECU 5 an den Motor 6 ausgegebene (angelegte) Ansteuerspannung Vd im Einzelnen die Ansteuerspannung VdU, VdV, und VdW aus drei Phasen (U, V, W).
Die Drehung des Motors 6 wird durch Anlegen der Ansteuerspannung VdU, VdV und VdW jeder Phase (Erregen eines Ansteuerstroms jeder Phase) von der ECU 15 an den Motor 6 gesteuert.
Da ein Verfahren des Ansteuerns eines bürstenlosen Motors mittels der dreiphasigen Ansteuerspannung (zum Beispiel eine PWM-Ansteuerung) oder eine Ansteuerschaltung, die die Ansteuerspannung der drei Phasen erzeugt (zum Beispiel eine bipolare 3 Phasen-Ansteuerschaltung) gut bekannt ist, wird eine detaillierte Erklärung hier weggelassen.
Obwohl die ECU 15 den Motor 6 durch Steuern der an den Motor 6 angelegten Ansteuerspannung Vd direkt steuert, kann gesagt werden, dass sie einen Lenksystemmechanismus 100 steuert, der durch den Motor 6 infolge des Steuerns des Motors 6 angetrieben wird, und kann daher gesagt werden, dass ein gesteuertes Objekt der ECU 15 der Lenksystemmechanismus 100 ist.
Darüber hinaus zeigt der Lenksystemmechanismus 100 einen Gesamtmechanismus in dem in 1 gezeigten Systemdiagramm mit Ausnahme der ECU 15, d. h. den gesamten Mechanismus, in dem die Lenkkraft des Lenkrads 2 von dem Lenkrad 2 auf jedes Rad bzw. jeden Reifen 10 übertragen wird.
Als Nächstes wird die schematische Struktur (der Steuerungsmechanismus) der ECU 15 unter Verwendung der Blockdiagramme von 2 und 3 erklärt.
Darüber hinaus werden unter den Steuerungsmechanismen der ECU 15, gezeigt in 2 und 3, tatsächlich jeder Abschnitt mit Ausnahme eines Stromrückkopplungsabschnitts (FB-Abschnitts) 42 und ein Teil einer Funktion des Stromrückkopplungsabschnitts 42 realisiert, wenn eine (nicht gezeigte) CPU, mit welcher die ECU 15 ausgerüstet ist, ein vorbestimmtes Steuerprogramm ausführt.
Das heißt, die 2 und die 3 zeigen verschiedene Funktionen, die durch die zentrale Verarbeitungseinheit bzw. CPU für jeden funktionellen Block realisiert werden.
Es ist jedoch nur ein Beispiel, dass der in jeder Figur gezeigte Steuerungsmechanismus durch Software realisiert ist, und es erübrigt sich zu erwähnen, dass der gesamte Steuerungsmechanismus oder ein Teil desselben, der in 2 gezeigt ist, zum Beispiel durch Hardware, wie beispielsweise etwa eine Logikschaltung, realisiert sein kann.
Die ECU 15 beinhaltet, wie in 2 gezeigt ist, einen Grundunterstützungsabschnitt 20, der einen Grundunterstützungsbefehl Tb* erzeugt, einen Modifizierabschnitt 30, der einen Drehmomentmodifizierbefehl Tr erzeugt, einen Addierer 41, der einen Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta durch Addieren des Grundunterstützungsbefehls Tb* und des Drehmomentmodifizierbefehls Tr erzeugt, und den Stromrückkopplungsabschnitt (FB-Abschnitt) 42, der den Motor 6 durch Anlegen der Ansteuerspannung Vd an den Motor 6 auf der Grundlage des Unterstützungsdrehmomentbefehls Ta ansteuert.
Der Grundunterstützungsabschnitt 20 ist ein Block zum Realisieren von Charakteristiken bzw. Eigenschaften einer Lenkreaktion (eines Lenkdrehmoments) in Übereinstimmung mit einer Straßenoberflächenreaktion (einer Straßenoberflächenkraft), das heißt, zum Realisieren, dass der Fahrer Bedingungen oder Zustände des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche durch semi-regelmäßiges Übertragen der Reaktion entsprechend der Straßenoberflächenkraft an den Fahrer leicht erfassen kann. Der Grundunterstützungsabschnitt 20 weist eine Kraftschätzeinrichtung bzw. einen Kraftschätzer 21, einen Sollerzeugungsabschnitt bzw. Sollwerterzeugungsabschnitt 22, eine Abweichungsberechnungseinrichtung bzw. einen Abweichungsrechner 23 und einen Abschnitt einer Steuereinrichtung 24 auf.
Das heißt, der Grundunterstützungsabschnitt 20 erzeugt den Grundunterstützungsbefehl Tb* zum Unterstützen des Vorgangs des Drehens des Lenkrads 2 auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Ts derart, dass sich das Lenkdrehmoment Ts in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft, die jeden Reifen 10 ausgehend von der Straßenoberfläche beaufschlagt, ändert.
Die Kraftschätzeinrichtung 21 schätzt die Straßenoberflächenkraft auf der Grundlage des Grundunterstützungsbefehls Tb* und des Lenkdrehmoments Ts.
Der Sollerzeugungsabschnitt 22 erzeugt ein Solldrehmoment Ts*, das ein Sollwert des Lenkdrehmoments ist, auf der Grundlage der Straßenoberflächenkraft (der geschätzten Kraft Tx), die durch die Kraftschätzeinrichtung 21 geschätzt wird.
Die Abweichungsberechnungseinrichtung 23 berechnet eine Drehmomentabweichung, die eine Differenz zwischen dem Lenkdrehmoment Ts und dem Solllenkdrehmoment Ts* ist.
Ferner erzeugt der Abschnitt einer Steuereinrichtung 24 auf der Grundlage der Drehmomentabweichung den Grundunterstützungsbefehl Tb*, der die Unterstützungslenkkraft (die auch als Unterstützungsdrehmoment oder Unterstützungsgröße bezeichnet wird) zeigt, zum Erzeugen der Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft derart, dass die Drehmomentabweichung auf 0 gesetzt wird.
Da der dementsprechend erzeugte Grundunterstützungsbefehl Tb* der Drehmomentbefehl zum Erzeugen der Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft ist, ist es ebenfalls möglich, zumindest die Charakteristiken oder Eigenschaften der Lenkreaktion in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft nur durch Zuführen des Grundunterstützungsbefehls Tb* zu dem Stromrückkopplungsabschnitt 42 zu realisieren.
Andererseits ist der Modifizierabschnitt 30 ein Block zum Realisieren eines stabilen Betriebs (Fahrzeugbewegungscharakteristiken) des gesamten Fahrzeugs, das heißt, um eine Bewegung des Fahrzeugs (eine Aktion, wenn jeder Reifen 10 gelenkt wird) so auszugestalten, dass dieses gewünschte Aktionseigenschaften zeigt (im Einzelnen das Fahrzeug geeignet konvergiert), indem instabile Aktionen oder Verhaltensweisen (eine Schwingungsaktion usw.), die durch die Aktion bzw. das Verhalten des instabilen Fahrzeugs auf das Lenkrad übertragen werden, unterdrückt werden. Der Modifizierabschnitt 30 weist einen Drehmoment-Modifizierabschnitt 31 auf.
Der Drehmoment-Modifizierabschnitt 31 erzeugt einen Drehmoment-Modifizierbefehl Tr zum Unterdrücken (Konvergieren) der vorstehend erwähnten instabilen Aktionen bzw. Verhaltensweisen auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Ts und der Motorgeschwindigkeit ω.
Dann wird der Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta durch Addieren des Grundunterstützungsbefehls Tb*, der in dem Grundunterstützungsabschnitt 20 erzeugt wurde, und des Drehmoment-Modifizierbefehls Tr, der in dem Modifizierabschnitt 30 erzeugt wurde, mittels dem Addierer 41 erzeugt.
Dann legt der Stromrückkopplungsabschnitt 42 die Ansteuerspannung Vd auf der Grundlage des Unterstützungsdrehmomentbefehls Ta an den Motor 6 an, so dass das Drehmoment (die Unterstützungslenkkraft) entsprechend dem Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta auf die Lenkradwelle (insbesondere auf die Seite eines Reifens 10 ausgehend von dem Drehmomentsensor 4) geleitet wird.
Im Einzelnen wird ein Sollstrom (ein Sollstrom für jede Phase), der für jede Phase des Motors 6 zu erregen bzw. zu erzeugen ist, auf der Grundlage des Unterstützungsdrehmomentbefehls TA aufgebaut.
Dann wird die gewünschte Unterstützungslenkkraft für die Lenkradwelle durch Erfassen und Rückkoppeln des erregten Stromwerts Im jeder Phase und Steuern der Ansteuerspannung Vd (Unterdrücken des erregten Stroms) derart, dass erfasste Werte (der erregte Strom Im jeder Phase) jeweils mit Sollströmen übereinstimmen, erzeugt.
Im Vergleich mit dem in 14 gezeigten Steuerungsmechanismus wird klar, dass bei dem Steuerungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Berechnung der geschätzten Kraft Tx durch die Kraftschätzeinrichtung 21 nicht auf der Grundlage des Motorstroms Im, sondern auf der Grundlage des Grundunterstützungsbefehls Tm* durchgeführt wird.
Das heißt, die Funktion des Grundunterstützungsabschnitts 20, der den Grundunterstützungsbefehl Tb* erzeugt, befindet sich geschlossen in dem Grundunterstützungsabschnitt 20, und ist unabhängig von den verschiedenen Funktionen anderer Abschnitte, wie beispielsweise der Modifizierabschnitte 30 oder des Stromrückkopplungsabschnitts 42.
Daher werden eine Interferenz und ein Einfluss auf den Grundunterstützungsbefehl Tb* durch den eingestellten berechneten Wert des Modifizierabschnitts 30 minimiert.
Es erweist sich als günstig, dass der Steuerungsmechanismus der ECU 15 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in 2 gezeigt ist, vereinfacht ist, um zunächst die Hauptzusammensetzung und die Funktion des Steuerungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels zu erklären, und dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V weggelassen ist.
Darüber hinaus ist der Steuerungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels tatsächlich mit einem funktionellen Block (einem Übertragungssystemcharakteristik-Einstellenabschnitt 51, vergleiche 3) versehen, der eine Übergangscharakteristik bzw. Übergangseigenschaften oder Übergangskennlinien (Übertragungssystemcharakteristiken) relativ zu der Straßenoberflächenreaktion in dem Grundunterstützungsabschnitt 20 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Grundunterstützungsbefehl Tb* in Übereinstimmung mit der Übertragungssystemcharakteristik wie durch den Abschnitt einer Steuereinrichtung 24 erzeugt einstellt.
Alternativ ist der Steuerungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels tatsächlich mit dem funktionellen Block (dem Übertragungssystemcharakteristik-Einstellenabschnitt 51, vergleiche 3) versehen, der eine Übergangscharakteristik bzw. Übergangseigenschaften oder Übergangskennlinien (Übertragungssystemcharakteristiken) relativ zu der Straßenoberflächenreaktion in dem Grundunterstützungsabschnitt 20 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V einstellt, und wird der Grundunterstützungsbefehl Tb* in Übereinstimmung mit der Übertragungssystemcharakteristik durch den Abschnitt einer Steuereinrichtung 24 erzeugt.
Außerdem ist tatsächlich ein weiterer funktioneller Block (ein Fahrzeugbewegungseigenschaften-Einstellabschnitt 52, vergleiche 3) vorgesehen, der eine Übergangscharakteristik (eine Fahrzeugbewegungscharakteristik) über eine Fahrzeugbewegung in dem Modifizierabschnitt 30 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Drehmomentmodifizierbefehl Tr in Übereinstimmung mit der Fahrzeugbewegungscharakteristik wie durch den Drehmomentmodifizierabschnitt 31 erzeugt einstellt.
Alternativ ist tatsächlich der weitere funktionelle Block (der Fahrzeugbewegungseigenschaften-Einstellabschnitt 52, vergleiche 3) vorgesehen, der eine Übergangscharakteristik (eine Fahrzeugbewegungscharakteristik) über eine Fahrzeugbewegung in dem Modifizierabschnitt 30 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V einstellt, und wird der Drehmomentmodifizierbefehl Tr in Übereinstimmung mit der Fahrzeugbewegungscharakteristik durch den Drehmomentmodifizierabschnitt 31 erzeugt.
Hierbei ist ein detaillierterer Steuerungsmechanismus der ECU 15 in 3 gezeigt.
Der in 3 gezeigte Steuerungsmechanismus ist der detailliertere Steuerungsmechanismus, der in 2 gezeigt ist.
Im Einzelnen sind jeder der vorstehend erwähnten funktionellen Blöcke (der Übertragungssystemcharakteristik-Einstellabschnitt 51 und der Fahrzeugbewegungscharakteristik-Einstellabschnitt 52) zusammen mit dem Sollerzeugungsabschnitt 22 in dem Grundunterstützungsabschnitt 20 als ein Abschnitt für eine menschliche Schnittstelle bzw. HMI(Human Interface)-Schnittstelle 50 gruppiert, während jede Zusammensetzung mit Ausnahme des Sollerzeugungsabschnitts 22 unter den Grundunterstützungsabschnitten 20 zusammengefasst ist und als ein Übertragungssteuerungs-Berechnungsabschnitt 60 bezeichnet wird, und der Modifizierabschnitt 30 als ein Fahrzeugsteuerungs-Berechnungsabschnitt 70 bezeichnet wird.
Ferner werden die Zusammensetzung des Abschnitts für eine Steuereinrichtung 24 in dem Übertragungssteuerungs-Berechnungsabschnitt 60 und der Drehmoment-Modifizierabschnitt 31 in dem Fahrzeugsteuerungs-Berechnungsabschnitt 70 genauer dargestellt.
Nachstehend wird die Zusammensetzung des Steuerungsmechanismus des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Verwendung von 3 genauer erklärt.
Die Kraftschätzeinrichtung 21 weist, wie in 4 gezeigt ist, einen Addierer 21b auf, der den Grundunterstützungsbefehl Tb* und das Lenkdrehmoment Ts addiert, und ein Tiefpassfilter (LPF) 21b, das Komponenten aus einem Band unterhalb einer vorbestimmten Frequenz aus dem Additionsergebnis extrahiert, auf, und durch das Tiefpassfilter 21b extrahierte Frequenzkomponenten werden als die geschätzte Kraft Tx ausgegeben.
Vorwiegend steuern Fahrer Fahrzeuge mit Hilfe der Lenkreaktionsinformation von 10 Hz oder weniger, und es ist bekannt, dass eine Frequenzkomponente höher als dieses, zum Beispiel eine Schwingung in dem bzw. des Band(s) von etwa 10 Hz bis 20 Hz aufgrund ungefederter Teile oder Massen (Umfänge der Räder und der Federung bzw. Aufhängung), Fahrern Unbehagen verursacht.
Daher ist die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 21b auf grob 10 Hz festgelegt, so dass solche unschönen Schwingungen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht an die Fahrer übertragen werden, und wird die Frequenzkomponente von 10 Hz oder weniger durchgelassen (extrahiert), während eine Frequenzkomponente von mehr als 10 Hz abgefangen wird.
Als Nächstes erzeugt der Sollerzeugungsabschnitt 22 ein Solllenkdrehmoment, das ein schweres oder leichtes Lenkgefühl für den Fahrer in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenreaktion erzeugt, und entsprechend einem Anstieg der Straßenoberflächenreaktion einen ansteigenden Grad (Neigung) der Lenkreaktion (oder des Lenkdrehmoments) für den Fahrer realisiert.
In dem Sollerzeugungsabschnitt 22 des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden in Wirklichkeit die geschätzte Kraft Tx und das Solllenkdrehmoment Ts* in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V in eine Tabelle bzw. ein Kennfeld abgebildet, wie in 6 gezeigt ist, und wird das Solllenkdrehmoment Ts* auf der Grundlage der Tabelle bzw. des Kennfelds erzeugt.
Hier wird nun ein Ableitungsprozess (ein Auflösungsprinzip der Erzeugung des Solllenkdrehmoments) gemäß 6 erklärt.
Aus der Zusammensetzung der Kraftschätzeinrichtung 21, die in 4 gezeigt ist, ist klar ersichtlich, dass Hauptbestandteile der geschätzten Kraft Tx auf der Summe des Lenkdrehmoments Ts und des Grundunterstützungsbefehls Tb* beruhen.
Das heißt, die geschätzte Kraft Tx ist eine Kraft, die über das Zahnstangengetriebe von den Reifen 10 ausgehend die Zwischenwelle 5 beaufschlagt, und entspricht der Reaktion, die von der Straßenoberfläche empfangen wird, wenn gelenkt wird.
Wenn die geschätzte Kraft Tx näherungsweise als die Straßenoberflächenreaktion definiert ist, wird die Straßenoberflächenreaktion zunehmen, wenn der Fahrer das Lenkrad dreht.
Dann ist die Straßenoberflächenreaktionskraft dann, wenn unter einem Lenken gefahren wird, proportional zu einem Lenkwinkel, der in einer linearen Fahrzeugzone (einer ausreichend linearen Zone, in der die Haftkraft des Reifens eine Sättigung nicht erreicht), statisch ist.
Hierbei wird unter der Annahme, dass eine Unterstützung derart durchgeführt wird, dass das Lenkdrehmoment proportional zu der Straßenoberflächenreaktion wird, das Lenkdrehmoment proportional bzw. im Verhältnis zu einem Lenkwinkel des Lenkrads zunehmen.
Dann neigt, obwohl der Fahrer spürt, dass das Lenkdrehmoment nahe einer Neutralstellung leicht bzw. gering ist, der Fahrer dazu, zu spüren, dass die Lenkung schnell schwerer wird, wenn das Lenkrad stark bzw. weit gedreht wird.
In Übereinstimmung mit dem Gesetz von Weber-Fechner ist bekannt, dass die Wahrnehmung von Personen häufig durch den Logarithmus eines physikalischen Stimulus ausgedrückt wird, wie beispielsweise: wahrgenommene Größe = A log (Größe von Stimuli) + B.
Wenn Personen die drehende Bewegung eines Fahrzeugs spüren, werden die Reaktion, wie beispielsweise ein Lenkdrehmoment, das auf Hände übertragen wird, und eine Kraft und eine Geschwindigkeit, wie beispielsweise eine Querbeschleunigung und eine Gierrate, die auf menschliche Körper einwirken, zu dem Stimulus.
Um eine lineare Änderung in den durch einen solchen Stimulus erhaltenen Gefühlen oder Empfinden zu spüren, wird vorgeschlagen, dass je größer die Intensität des Stimulus ist, der Stimulus eine große Änderung zeigen muss.
Wenn das Lenkrad mit einer festen Geschwindigkeit gedreht wird, und wenn die Änderungsrate eines Stimulus konstant ist, spürt der Fahrer, dass sich das Rad nicht ausreichend dreht, und spürt, dass die Reaktion im Vergleich mit einem Gefühl des Drehens zu stark zunimmt, je größer der Drehgrad bzw. das Ausmaß des Drehens (je stärker der Stimulus) wird.
Dies wird als der Grund betrachtet, weshalb der Fahrer dazu neigt, zu spüren, dass das Lenken schnell schwer wird, wenn das Lenkrad stark gedreht wird.
Daher geben die vorliegenden Ausführungsbeispiele eine bessere Rückkopplung bzw. Rückmeldung der tatsächlich das Fahrzeug beaufschlagenden Kräfte an den Fahrer.
Die Querbeschleunigung und Gierrate sind proportional zu dem Lenkwinkel des Lenkrads, statisch wie die Straßenoberflächenreaktion in dem linearen Bereich des Fahrzeugs.
Daher muss, um die Fahrzeugbewegung und das Lenk ”gefühl” bei dem Lenken in Übereinstimmung zu bringen, das Lenkdrehmoment logarithmisch zu der Straßenoberflächenreaktion in Beziehung gebracht werden.
Das heißt, das Lenkdrehmoment Ts* muss für die geschätzte Kraft Tx in der logarithmischen Funktion vorbestimmt werden (um sich logarithmisch zu ändern).
Im Einzelnen kann zum Beispiel in |Tx| > 0 das Solldrehmoment Ts* durch die folgende Formel (1) vorbestimmt werden. Ts* = sgn(Tx) × (Alog(|Tx|) + B) (1)
In der Formel () wird das Solldrehmoment Ts* für die geschätzte Kraft Tx erhalten, wenn beispielsweise A = 0,8 und B = 0,5, und wenn Ts* = 0 in Tx = 0, wie in 5 gezeigt ist.
Die in 5A gezeigte Charakteristik kann als ein Modell menschlichen Empfindens bezeichnet werden, das eine Größe zeigt, die die Lenkreaktion über der Straßenoberflächenkraft haben sollte.
Ferner wird dann, wenn das Solllenkdrehmoment Ts* erzeugt wird, ein Wert zum Kompensieren der Wahrnehmung des Fahrers ebenfalls zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V addiert.
Eine konstante Gierrate γ für die Fahrzeuggeschwindigkeit V und einen Lenkwinkel θs wird durch die folgende Formel (2) angegeben. γ = V/(1 + Ks × V2) × (θs/N/L) (2)
Hierin ist N ein Lenkgetriebeverhältnis, ist L ein Radstand, und ist Ks ein Stabilitätsfaktor.
Außerdem wird eine regelmäßige Querbeschleunigung Gy näherungsweise durch Multiplizieren beider Seiten der Gleichung (2) mit V wie in der folgenden Formel (3) erhalten (vgl. 5D). Gy = V2/(1 + Ks × V2) × (θs/N/L) (3)
Die Beziehung der konstanten Gierrate γ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Beispiel der Charakteristik der regelmäßigen Querbeschleunigung Gy, wenn das Lenkrad um ein rad (Radiant) gedreht wird, sind in 5B gezeigt.
Das Beispiel der Charakteristik in 5B zeigt, dass die Fahrzeugbewegung zunehmen wird, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, auch wenn der Lenkwinkel derselbe ist.
Obwohl die konstante Gierrate γ von oberhalb einer gewissen Geschwindigkeit ausgehend abnimmt, kann ein Teil von γV herausgelangen, falls die Größe bzw. das Ausmaß von horizontalen Bewegungen pro Einheitszeit bzw. Zeiteinheit verwendet wird, so dass sie dieselbe wird wie die der regelmäßigen Querbeschleunigung Gy, und zu einer monotonen Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit V wird.
Wenn der Fahrer einen Stimulus wie beispielsweise die Querbeschleunigung und das Ausmaß von horizontalen Bewegungen zu einem Einheitslenkwinkel als das Lenkdrehmoment (die Lenkreaktion) verspürt, kann die Größe bzw. das Ausmaß des Solllenkdrehmoments Ts* durch eine logarithmische Funktion zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V entschieden werden, um auch dann ein gleich bleibendes Gefühl, nicht zu leicht und nicht zu schwer, beizubehalten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt.
Das heißt, das endgültige Solllenkdrehmoment Ts* kann durch zum Beispiel Festlegen oder einstellen Einer Verstärkung bzw. eines Gewinns (einer Solllenkdrehmoment-Verstärkung) Kg, wie in der folgenden Formel (4) gezeigt, und Multiplizieren des Solllenkdrehmoments Ts* der Formel (1) mit einer Solllenkdrehmoments-Verstärkung Kg erzeugt werden. Kg = C × log(V2/(1 + Ks × V2) × (1/N/L)) + D(4)
In der Formel (4) wird dann, wenn beispielhaft auf C = 0,25 und D = 1,5 Bezug genommen wird, die Solllenkdrehmoment-Verstärkung Kg für die Fahrzeuggeschwindigkeit V wie in 5C gezeigt erhalten.
Da jedoch der Logarithmus bei einem Halt (wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich 0 ist) nicht berechnet werden kann, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V zu einem festen Wert, wie beispielsweise 1, asymptotisch, wie in 5C gezeigt.
Das Solllenkdrehmoment Ts*, das sich logarithmisch zu der geschätzten Kraft Tx und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, kann durch eine solche Berechnung erzeugt werden.
Wenn jedoch das Solllenkdrehmoment Ts* tatsächlich durch die ECU 15 berechnet wird, ist dieses als eine Tabelle wie in 6 gezeigt gegeben, so dass eine Feineinstellung möglich sein kann.
6 zeigt eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der geschätzten Kraft Tx und dem Solllenkdrehmoment Ts* für alle 20 km/h ausdrückt, wenn sie in einem realen Fahrzeug verwendet wird.
Wie in 6 gezeigt ist, neigt das Solllenkdrehmoment Ts* dazu, relativ zu dem Anstieg der geschätzten Kraft Tx logarithmisch zuzunehmen, und mit dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu sättigen (d. h., auch relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V logarithmisch zuzunehmen).
Folglich kann der Fahrer eine lineare Antwort dadurch verspüren, dass die Änderung des Solllenkdrehmoments Ts* derart erfolgt, dass sie eine logarithmische Funktion relativ zu der Änderung der geschätzten Kraft Tx ist.
Darüber hinaus werden bestimmte numerische Werte bzw. Zahlenwerte, Steigung usw. der Tabelle von 6 in Übereinstimmung mit dem Fahrzeug geeignet fein justiert.
Der Sollerzeugungsabschnitt 22 fordert die geschätzte Kraft Tx und das Solllenkdrehmoment Ts* relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch lineare Interpolation auf der Grundlage der Tabelle zugeführt werden, an.
Darüber hinaus wird sie, obwohl die Tabelle für Tx < 0 nicht gezeigt ist, zu einer Tabelle mit einer Form einer Ursprungssymmetrie zu der Tabelle von 6.
Als Nächstes ist der Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24 eine Einrichtung zum Modifizieren eines Übertragungsempfindens oder eines Lenkempfindens (einer Steifigkeit von dem Lenkrad zu dem Reifen), wenn ein Lenkvorgang stattfindet. Wie in 3 gezeigt ist weist der Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24 eine Unterstützungs-Steuereinrichtung 61, drei modifizierende Filter bzw. Modifizierfilter 62, 63, und 64, einen Übertragungssystemplaner 65 und einen Gewichtungsabschnitt 66 auf.
Die genauere Zusammensetzung des Abschnitts für eine Steuereinrichtung 24 ist in 7 gezeigt.
Wie in 7 gezeigt ist, wird eine durch die Abweichungsberechnungseinrichtung 23 berechnete Drehmomentabweichung der Unterstützungs-Steuereinrichtung 61 und den drei modifizierenden Filtern 62, 63, und 64 zugeführt bzw. in diese eingegeben.
Die Unterstützungs-Steuereinrichtung 61 erzeugt einen Grundbefehl, der als eine Basis des Grundunterstützungsbefehls Tb*, den der Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24 am Ende erzeugt und ausgibt, verwendet wird.
Die Unterstützungs-Steuereinrichtung kann als eine Komponente einen Integrator beinhalten, oder auch nicht.
Die Frequenzcharakteristik bzw. Frequenzkennlinie der Unterstützungs-Steuereinrichtung 61, die den Integrator nicht beinhaltet, ist in 8 gezeigt.
Wie in 8 gezeigt ist, ist eine Verstärkungscharakteristik der Unterstützungs-Steuereinrichtung 61 eine hohe Verstärkung (10-fach oder mehr) in einer Niedrigfrequenzwelle bzw. einem niedrigen Frequenzband (allgemein 1 Hz oder weniger).
Um die Stabilität des Lenksystemmechanismus 100 sicherzustellen, wird die Verstärkung oberhalb von 1 Hz langsam verringert, während die Verstärkung von 10 Hz bis etwa 100 Hz durch Vorgeben eines Differentiationselements langsam erhöht wird.
Insbesondere ein Bereich von 1 bis 20 Hz ist der Bereich, der das Lenkempfinden beeinflusst, wenn das Lenkrad betätigt wird.
Falls es zum Beispiel ein lokales Minimum bei 6 Hz gibt, erhält eine Verbindung von dem Lenkrad zu dem Reifen einen harten Eindruck bzw. eine harte Wirkung.
Andererseits fühlt sich die Lenkung weich an, falls es ein lokales Minimum um 6 Hz gibt.
Außerdem wurde experimentell bestätigt, dass eine aus der Lenkung entstehende Steifigkeit oder eine aus der Reifenhaftung auf der Straße entstehende Steifigkeit von der Frequenz abhängt.
In dem vorliegenden Beispiel wird eine grundlegende Steuereinrichtung nur als die Unterstützungs-Steuereinrichtung 61 verwendet, und wird der Grundbefehl, der als eine Basis der Unterstützungs-Steuereinrichtung 61 dient, erzeugt.
Eine Vielzahl von Filtern zum Modifizieren des Grundbefehls ist unabhängig von der Unterstützungs-Steuereinrichtung 61 vorbereitet, und eine gewichtete Summe wird dazu verwendet, einen Gesamtmodifikationswert zu erzeugen, woraufhin dann der Grundbefehl unter Verwendung des Gesamtmodifikationswerts modifiziert wird.
Im Einzelnen sind, wie in 7 gezeigt ist, was eine Vielzahl von Filtern anbelangt, ein erstes modifizierendes Filter 62 zum Modifizieren (lokalen Erhöhen) einer Verstärkung eines 4 Hz-Bands (4 Hz und dessen Nachbarschaft), ein zweites modifizierendes Filter 63 zum Modifizieren (lokalen Erhöhen) einer Verstärkung eines 6 Hz-Bands (6 Hz und dessen Nachbarschaft), und ein drittes modifizierendes Filter 64 zum Modifizieren (lokalen Erhöhen) einer Verstärkung eines 12 Hz-Bands (12 Hz und dessen Nachbarschaft) bereitgestellt.
Beispiele von Frequenzcharakteristiken bzw. Frequenzkennlinien jedes Filters 62, 63, und 64 sind in 9A bis 9C gezeigt.
Aus 9A bis 9C ist klar ersichtlich, dass die Verstärkungscharakteristik bzw. die Verstärkungskennlinie jedes Filters 62, 63, und 64 in dem entsprechenden Frequenzband lokal zunimmt (sie hat ein lokales Maximum).
Andererseits weist der Übertragungssystemcharakteristik-Einstellabschnitt 51 eine Tabelle auf, die einen Übertragungscharakteristik-Voreinstellwert P1 (innerhalb der Grenzen von P1 = 0 – 1) relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V als einen Parameter berechnet, wie in 7 gezeigt ist.
Insgesamt zeigt die Tabelle eine Tendenz dahingehend, dass der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit V abnimmt.
Außerdem dient der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 dazu, die Gewichtung der Modifikation durch die drei modifizierenden Filter 62, 63, und 64 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu entscheiden.
Der Übertragungssystemcharakteristik-Einstellabschnitt 51 berechnet den Übertragungscharakteristik-Voreinstellwert P1 auf der Grundlage der Tabelle relativ zu der eingegebenen Geschwindigkeit V, und führt den Übertragungscharakteristik-Voreinstellwert P1 dem Übertragungssystemplaner 65 in dem Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24 zu.
Der Übertragungssystemplaner 65 konfiguriert Übertragungssystem-Modifizierverstärkungen K1, K2, und K3, die die Schwere bzw. das Gewicht des modifizierenden Werts aus jeweils jedem Filter 62, 63, und 64 zeigen, in Übereinstimmung mit dem Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 (d. h., ansprechend auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V).
Im Einzelnen weist der Übertragungssystemplaner 65 einen ersten Planer 65a zum Konfigurieren der ersten Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1, die das Gewicht eines ersten modifizierenden Werts des ersten modifizierenden Filters (4 Hz-Band-Modifikation) 62 zeigt, einen zweiten Planer 65b zum Konfigurieren der zweiten Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K2, die das Gewicht eines zweiten modifizierenden Werts des zweiten modifizierenden Filters (6 Hz-Band-Modifikation) 63 zeigt, und einen dritten Planer 65c zum Konfigurieren der dritten Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K3, die das Gewicht eines dritten modifizierenden Werts des dritten modifizierenden Filters (12 Hz-Band-Modifikation) 64 zeigt, auf.
Jeder Planer 65a, 65b, und 65c ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Tabelle gegeben, und jede Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1, K2, und K3 wird unter Verwendung einer Tabelle entsprechend dem zugeführten Übertragungscharakteristik-Voreinstellwert P1 berechnet.
Der erste Planer 65a hat die Charakteristik derart, dass die erste Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1 von –1 bis +1 zunimmt, wenn der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 von 0 auf 1 zunimmt, wie in 7 gezeigt ist.
Das heißt, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, desto größer wird die erste Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1, und je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, desto kleiner wird die erste Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1.
Der zweite Planer 65b hat die Charakteristik (trapezförmige Charakteristik) derart, dass dann, wenn der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 von 0 auf 1 zunimmt, wie in 7 gezeigt ist, die zweite Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K2 entlang einer vorbestimmten Steigung von –1 bis +1 reicht, +1 für eine Weile gehalten wird, und dann K2 entlang einer vorbestimmten Steigung von +1 auf –1 abnimmt.
Das heißt, die zweite Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K2 nimmt ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einer Region niedriger bzw. hoher Geschwindigkeit niedrig oder hoch wird, und die zweite Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K2 nimmt einen großen Wert (+1) an, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einer Region einer mittleren Geschwindigkeit liegt.
Wie in 7 gezeigt ist, hat der dritte Planer 65c eine Charakteristik derart, dass die dritte Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K3 von +1 auf –1 abnimmt, wenn der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 von 0 auf 1 zunimmt.
Das heißt, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, desto kleiner wird die dritte Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K3, und je schneller die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, desto größer wird die dritte Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K3.
Was die Größe bzw. das Ausmaß des ersten Modifizierens des ersten modifizierenden Filters 62 anbelangt, wird die erste Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1 aus dem ersten Planer 65a an dem ersten Integrator 66a integriert.
Was die Größe bzw. das Ausmaß des zweiten Modifizierens des zweiten modifizierenden Filters 63 anbelangt, wird die zweite Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K2 aus dem zweiten Planer 65a an dem zweiten Integrator 66b integriert.
Was die Größe bzw. das Ausmaß des dritten Modifizierens des dritten modifizierenden Filters 64 anbelangt, wird die dritte Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K3 aus dem dritten Planer 65c an dem dritten Integrator 66c integriert.
Das gesamte Ausmaß der Übertragungssystemmodifikation wird durch Addieren jedes integrierten Werts durch den Addierer 66d erhalten.
Das heißt, jeder modifizierenden Größe aus jedem modifizierenden Filter 62,63, und 64 wird die gewichtete Summe gegeben.
Folglich wird der Grundbefehl durch Addieren des Gesamtausmaßes der Übertragungssystemmodifikation, das durch Addition mit Gewichtung zu dem Grundbefehl aus der Unterstützungssteuereinrichtung 61 mit dem Addierer 66e erhalten wird, modifiziert.
Das modifizierte Ergebnis wird als der Grundunterstützungsbefehl Tb* ausgegeben.
Hierbei wird unter der Annahme, dass jede Übertragungssystem-Modifizierverstärkung K1, K2, und K3 –1 ist (obwohl ein solcher Fall in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel niemals vorkommt), zum Beispiel eine Verstärkung jeder 4-, 6- und 12-Hz-Zone in Eingangs-und-Ausgangs-Übertragungscharakteristiken des gesamten Abschnitts für eine Steuereinrichtung 24 fallen, wie in 10 gezeigt ist.
Wenn ein solches Modifizieren durchgeführt wird, wird die Antwort des Lenkdrehmoments Ts auf ein Lenkraddrehmoment (ein von dem Fahrer hinzugefügtes bzw. aufgewandtes Drehmoment) zu den in 11 gezeigten Charakteristiken bzw. Kennlinien.
Das heißt, dass eine Verstärkung in einem bestimmten Frequenzband durch die Modifikation jedes modifizierenden Filters 62, 63, und 64 zunimmt.
Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Beispiele des Modifizierens des Grundbefehls in drei Bereichen (4, 6 und 12 Hz) präsentiert werden, steigt das Lenkdrehmomentsignal umso schneller an, je höher die Frequenzkomponente ist, auf welche das Modifizieren angewandt wird.
In anderen Worten ändert sich das Ansprechverhalten der Lenkreaktion, wenn der Fahrer lenkt, gemäß der Frequenz, welcher Aufmerksamkeit geschenkt wird, oder der Verstärkung auf der Übertragungscharakteristik, die in 11 gezeigt ist.
Je schneller die Lenkreaktion erfolgt, und je größer die Amplitude der Lenkreaktion ist, desto mehr Steifigkeit wird von dem Fahrer in dem Lenksystemmechanismus in Verbindung mit einer Übertragung der Kraft von dem Lenkrad auf den Fahrzeugaufbau gefühlt.
Je langsamer die Lenkreaktion erfolgt, desto langsamer und weniger ansprechend ist andererseits das Gefühl des Lenkens.
Bezüglich bestimmter Teile des Fahrzeugs erzeugen 12 Hz einen Eindruck dahingehend, dass ein Verbindungsmechanismus von dem Lenkrad zu dem Reifen steif ist, erzeugen 6 Hz einen Eindruck dahingehend, dass ein Stoßdämpfer hart ist, und erzeugen 4 Hz einen Eindruck dahingehend, dass das Ansprechen gefederter Teile des Fahrzeugaufbaus gut wird.
Da der Bereich, der zu einem solchen Empfinden beiträgt, im allgemeinen 1 bis 20 Hz ist, wird bevorzugt, dass ein Modifizieren in einem oder einer Mehrzahl von Frequenzbändern (drei Bändern in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), die innerhalb des Bereichs von 1 bis 20 Hz geeignet verteilt sind, durchgeführt wird.
Dadurch kann eine Charakterisierung für die Fahrzeuge, wie beispielsweise um zu entscheiden, wo ein harter Eindruck zum Beispiel zwischen dem Lenkrad, dem Reifen und dem Fahrzeugaufbau zu erhalten ist, wahlfrei durchgeführt werden.
Darüber hinaus unterscheidet sich insgesamt von Fahrzeug zu Fahrzeug, welche Art von Eindruck in welchem Frequenzband erhalten wird, so dass die vorstehend erwähnten 4, 6, und 12 Hz nur Beispiele sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jeder Übertragungssystem-Korrekturkoeffizient K1, K2 und K3 durch jeden Planer 65a, 65b und 65c in Übereinstimmung mit dem Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1, der dem Übertragungssystemplaner 65 zugeführt wird, separat konfiguriert.
Das heißt, dass wenn der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 0 ist, der Planer 65a so abgebildet wird, dass die Steifigkeit des Verbindungsmechanismus in der Nähe der Hände durch hauptsächlich Addieren der Modifikation des 12 Hz-Bands verbessert wird.
Außerdem wird dann, wenn der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 1 ist, der Planer 65c so abgebildet, dass durch hauptsächlich Addieren der Modifikation des 4 Hz-Bands die Antwort des Aufbaus relativ weit entfernt von den Händen als zunehmend empfunden wird.
Dann wird, wenn der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 ein Mittelwert zwischen bzw. von 0 bis 1 ist, der Planer 65c so abgebildet, dass durch hauptsächlich Addieren der Modifikation des 6 Hz-Bands die Härte der Stoßdämpfer als zunehmend empfunden wird.
Außerdem ist eine Tabelle, in welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 1 zu 1 übereinstimmen, in dem Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellabschnitt 51 vorbereitet, so dass die Antwort des Fahrzeugaufbaus eine Priorität hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedrig ist, und eine maschinenähnliche Härte erzeugt und ein gleich bleibendes Empfinden zeigt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist.
Das heißt, der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 wird bei einer niedrigen Geschwindigkeit größer konfiguriert, und der Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 wird bei einer hohen Geschwindigkeit kleiner konfiguriert.
Der Übertragungssystemcharakteristik-Einstellenabschnitt 51 berechnet den Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwert P1 relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage der Tabelle und gibt diesen aus.
Da jede Tabelle des Übertragungssystemcharakteristik-Einstellabschnitts 51 und des Übertragungssystemplaners 65 als die Teile bezeichnet werden können, die den Charakter der Fahrzeuge zeigen, kann jede Tabelle in Übereinstimmung mit einem Konzept eines Fahrzeugs usw. geeignet eingestellt bzw. justiert werden.
Obwohl die Unterstützungssteuereinrichtung 61 soweit ohne einen Integrator erklärt wurde, kann eine Zusammensetzung mit einem Integrator, der die eingegebene bzw. zugeführte Drehmomentabweichung integriert, verwendet werden.
Ein Beispiel der Zusammensetzung einer Unterstützungssteuereinrichtung, die den Integrator aufweist, ist in 12A bis 12C gezeigt.
Eine Unterstützungssteuereinrichtung 81 von 12A weist relativ zu der in 7 gezeigten Unterstützungssteuereinrichtung 61 in sich einen Integrator auf.
Daher verändern sich die Frequenzcharakteristiken der Unterstützungssteuereinrichtung 81 in die Eigenschaften dahingehend, dass je niedriger die Frequenz ist, die Verstärkung in einer Region von 10 Hz oder weniger, gezeigt als eine durchgezogene Linie in 12D, zunimmt.
Die Unterstützungssteuereinrichtung 81 weist ein Integrationselement auf und erzeugt den Grundunterstützungsbefehl Tb* zum Steuern des Motors 6 derart, dass eine Eingabe (eine Abweichung des Solllenkdrehmoments Ts* und des Lenkdrehmoments Ts) 0 wird.
Da sie aufgrund des Integrationselements eine Niedrigfrequenzcharakteristik wie in 12D gezeigt aufweist, kann unter Verwendung der Unterstützungssteuereinrichtung 81 ein Nachfolgen des Lenkdrehmoments Ts auf das Solllenkdrehmoment Ts* ohne einen Stabilzustandsfehler bzw. Beharrungszustandsfehler durchgeführt werden.
Wenn jedoch ein Drehen der Lenkung Unterstützung in einer entgegengesetzten Richtung erfordert, wird mit dem Integrationselement die bis dahin akkumulierte Integration in die Richtung wirken, die das Lenken in die entgegengesetzte Richtung blockiert.
Um derartige Probleme zu lösen wird dann empfohlen, eine Unterstützungssteuereinrichtung so aufzubauen, dass der Integrator und die Steuereinrichtung getrennt bzw. separat bereitgestellt sind.
Im Einzelnen können der Integrator 82a und die Steuereinrichtung 82b eine in Reihe verschaltete Struktur wie die in 12B gezeigte Unterstützungssteuereinrichtung 82 sein.
Die Steuereinrichtung 82b ist diejenige, bei der der Integrator 82a aus der Übertragungssteuereinrichtung 81 (Übertragungsfunktion) von 12A herausgenommen ist.
Ferner kann die Verstärkung K83a weiter aus der Steuereinrichtung 82b von 12B herausgenommen und vor dem Integrator 82a platziert sein, wie bei der in 12C gezeigten Unterstützungssteuereinrichtung 83, um eine Reihenverschaltung aus der Verstärkung K83a, dem Integrator 82a und der Steuereinrichtung 83b zu bilden.
Da die Steuereinrichtung 83b die Verstärkung K83a und den Integrator 82a nicht aufweist, sind die Frequenzcharakteristiken in 12D durch eine durchbrochene Linie gezeigt.
Außerdem sind die Frequenzcharakteristiken der Serien- bzw. Reihenstruktur (K/s) der Verstärkung K83a und des Integrators 82a in 12D mit einer lang-und-kurz durchbrochenen Linie gezeigt.
Ferner kann der Integrator 82a eine Zusammensetzung derart haben, dass eine obere Grenze auf den Absolutwert der Integrationsausgabe angewandt wird.
Im Einzelnen wird das Lenkdrehmoment Ts dem Integrator 82a wie in 12B und 12C gezeigt zugeführt.
Außerdem weist der Integrator 82a eine Funktion des Unterdrückens bzw. Begrenzens, als ein so genannter Begrenzer, derart auf, dass der Absolutwert der eigenen Integrationsausgabe die vorbestimmten Zeiten bzw. Häufigkeiten (äquivalent zu der oberen Integrationsgrenze gemäß der Erfindung) des Absolutwerts des Lenkdrehmoments Ts nicht übersteigen kann.
Darüber hinaus kann geeignet entschieden werden, wie die obere Grenze des Absolutwerts der Ausgabe des Integrators 82a konfiguriert wird.
Zusätzlich zu dem Lenkdrehmoment Ts kann die obere Grenze auf der Grundlage einer Zustandsgröße, wie beispielsweise eines Drehwinkels des Lenkrads, eines Drehwinkels des Motors 6 oder des Grundunterstützungsbefehls Tb*, so konfiguriert werden, dass sie wird, wenn die Zustandsgröße zunimmt.
Somit wird durch Bereitstellen der oberen Grenze für den Absolutwert der Integrationsausgabe eine Akkumulation des Integrationswerts mehr als notwendig durch das Drehen der Lenkung eliminiert, und nimmt die Unterstützung in der Lenkrichtung bis zum Drehen der Lenkung ohne Fortsetzen ab, so dass daher eine Hemmung der Lenkung in der Lenkrichtung, die durch die Akkumulation des Integrationswerts verursacht wird, unterdrückt werden kann.
Nachstehend wird der Drehmoment-Modifizierabschnitt 31 in dem Fahrzeugsteuerungs-Berechnungsabschnitt 70 (dem Modifizierabschnitt 30) unter Verwendung von 3 erklärt.
Der Drehmoment-Modifizierabschnitt 31 ist eine Einrichtung zum Realisieren geeigneter Betriebsstabilität (geeigneter Fahrzeugbewegungscharakteristiken) des gesamten Fahrzeugs.
Der Drehmoment-Modifizierabschnitt 31 weist eine erste Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 71, eine zweite Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 72, einen Fahrzeugsystemplaner 73 und einen Gewichtungsabschnitt 74 auf.
Die erste Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 71 dient zum Verbessern der Konvergenz durch Zuführen von Signalen des Lenkdrehmoments Ts und der Motorgeschwindigkeit ω, und im Einzelnen kann der in der Druckschrift '913 offenbarte Konvergenzsteuerungsmechanismus angewandt werden.
Das heißt, dieses ist die Technologie zum Verbessern der Konvergenz des Fahrzeugs durch Verringern eines plötzlichen Gefühls des Zurücklenkens, ohne das Betriebsgefühl bei dem Drehen des Lenkrads zu verschlechtern, und erzeugt eine erste Modifiziergröße auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Ts und der Motorgeschwindigkeit ω.
Da ein bestimmtes Verfahren des Erzeugens einer zweiten Modifiziergröße auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Ts und der Motorgeschwindigkeit ω in der Druckschrift '913 offenbart ist, wird eine detaillierte Erklärung hier weggelassen.
Außerdem ist die zweite Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 72 eine Steuereinrichtung zum Modifizieren der Bewegungscharakteristik der gefederten Abschnitte des Fahrzeugaufbaus, und im Einzelnen kann die Drehmomentmodifiziertechnologie in dem in der Druckschrift '373 offenbarten Steuerungsmechanismus angewandt werden.
Das heißt, die Größe bzw. das Ausmaß der Drehmomentmodifikation (eine zweite Kompensationsgröße), die den Grundunterstützungsbefehl Tb* zum Ändern der Gierantwortcharakteristik in frühen Phasen des Lenkens modifiziert, wird auf der Grundlage der geschätzten Kraft Tx, die die Summe des Grundunterstützungsbefehls Tb* und des Lenkdrehmoments Ts zeigt, erzeugt.
Da ein bestimmtes Verfahren des Erzeugens einer zweiten Modifiziergröße auf der Grundlage der geschätzten Kraft Tx in der Druckschrift '373 offenbart ist, wird eine detaillierte Erklärung hier weggelassen.
Darüber hinaus wird der Drehmoment-Modifizierbefehl Tr durch die gewichtete Summe jeder Modifiziergröße aus jeder Fahrzeugbewegung-Steuereinrichtung 71 und 72 in dem Gewichtungsabschnitt 74 erhalten.
Der Fahrzeugsystemplaner 73 konfiguriert das Gewicht jeder Modifiziergröße in Übereinstimmung mit den verschiedenen Fahrzeugbewegungscharakteristik-Voreinstellungswerten, die von dem Fahrzeugbewegungscharakteristik-Einstellabschnitt 52 zugeführt werden.
Der Fahrzeugbewegungscharakteristik-Einstellabschnitt 52 ermittelt den Fahrzeugbewegungscharakteristik-Voreinstellwert (zum Beispiel den Gierdämpfungswert ζ und eine Antwortgeschwindigkeit (eine Stabilisierungszeit) R) relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V durch eine Tabellenberechnung unter Verwendung der Geschwindigkeit V als einen Parameter, und überträgt den Wert an den Fahrzeugsystemplaner 73.
Eine Tabelle, die die Gewichtsverteilung zum Realisieren des Gierdämpfungswerts ζ und der Stabilisierungszeit R zeigt, wird im Voraus in dem Fahrzeugsystemplaner 73 auf der Grundlage des Ergebnisses von Funktionsauswertungen konfiguriert.
Dann berechnet der Fahrzeugsystemplaner 73 eine erste Verstärkung zum Variieren der Dämpfung der Gierrate durch Tabellenberechnung in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugbewegungscharakteristik-Voreinstellwert aus dem Fahrzeugbewegungscharakteristik-Einstellabschnitt 52.
Die erste Verstärkung zeigt das Gewicht der ersten Modifiziergröße.
Obwohl die konstante Gierrate in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V unter Verwendung der Formel (2) usw. in der vorstehend erwähnten funktionellen Erklärung des Sollerzeugungsabschnitts 22 erklärt wird, ist bekannt, dass diese dazu neigt, den Anstieg der Resonanzfrequenz und den Dämpfungsabfall zusammen mit dem Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit V, falls eine Transiente bzw. eine Störgröße enthalten ist, zu zeigen.
Da der Dämpfungsabfall bei dem Steuern des Fahrzeugs Unbehagen verursacht, wird eine gewünschte Dämpfung durch eine Konvergenzsteuerung durch die erste Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 71 derart realisiert, dass die Dämpfung nicht abfällt.
Das Fahrzeug kann leicht vertraut wirken, wenn die Reaktion auf einen Vorgang bzw. den Betrieb durch Übereinstimmung des Empfindens des Fahrers derart, dass das Ausmaß der Dämpfung auch dann gleich wird, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, oder eine Einstellzeit so eingestellt bzw. justiert wird, dass sie die gleiche ist, wenn die Hände aus dem Zustand gelöst werden, der eine vorbestimmte Querbeschleunigung erzielt hat, gleichförmig bzw. gleichmäßig wird.
Außerdem berechnet der Fahrzeugsystemplaner 73 die Verstärkung in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V oder Indizes, die die Antwort durch Tabellenkalkulation in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugbewegungcharakteristik-Voreinstellwert aus dem Fahrzeugbewegungcharakteristik-Einstellabschnitt 52 zum Erhalten einer zweiten Verstärkung zeigen.
Die zweite Verstärkung zeigt das Gewicht der zweiten Modifiziergröße.
Ferner wird die erste Verstärkung aus dem Fahrzeugsystemplaner 73 in dem Gewichtungsabschnitt 74 von der ersten Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 71 auf die erste Modifiziergröße integriert, und wird die zweite Verstärkung aus dem Fahrzeugsystemplaner 73 von der zweiten Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 72 auf die zweite Modifiziergröße integriert.
Der Drehmoment-Modifizierbefehl Tr als ein Ergebnis der gewichteten Summe jeder Modifiziergröße wird durch Addieren jedes Additionsergebnisses erhalten.
Konvergenzsituationen dann, wenn das Lenkrad um etwa 90° aus einem neutralen Zustand gelenkt wird und die Hände losgelöst werden, sind in 13A bis 13C als Beispiele des elektrischen Lenkhilfesystems bzw. der Servolenkung 1 des entsprechend aufgebauten vorliegenden Ausführungsbeispiels gezeigt.
In den 13A bis 13C zeigt 13A eine Änderung des Lenkradwinkels θs, zeigt 13B eine Änderung des Drehmoment-Modifizierbefehls Tr, und zeigt 13C eine Änderung des Lenkdrehmoments Ts.
Außerdem zeigt in jedem Signalverlauf von 13A bis 13C eine gepunktete Linie die Änderung dann, wenn der Grundunterstützungsbefehl Tb* aus dem Grundunterstützungsabschnitt 20 lediglich unter Berücksichtigen des Unterstützungsdrehmomentbefehls Ta (d. h. ohne Modifikation durch den Modifizierabschnitt 30) gesteuert wird.
Ferner zeigt eine lang-und-kurz durchbrochene Linie die Änderung dann, wenn durch eine Steuerungszusammensetzung (das heißt, eine einfache Kombination der Druckschriften '089 und '913), die in 14 gezeigt ist, gesteuert wird.
Das heißt, obwohl die Drehmomentmodifikation hinzugefügt wird, ist es ein Steuerungsergebnis in der Steuerungszusammensetzung unter Verwendung des Motorstroms Im, das einem endgültigen Befehlswert mit dem Lenkdrehmoment Ts zum Schätzen der Straßenoberflächenkraft entspricht.
Ferner zeigt eine durchgezogene Linie die Änderung dann, wenn mittels der ECU 15 des vorliegenden Ausführungsbeispiels gesteuert wird.
Aus den 13A bis 13C ist klar, dass sich, da das Modifizieren zur Stabilisierung der Fahrzeugbewegung nicht durchgeführt wird, wenn nur die Grundunterstützung (die kein Modifizieren beinhaltet) verwendet wird, eine Schwingung nicht unmittelbar abklingt und die Konvergenz Zeit braucht bzw. dauert.
Andererseits wird dann, wenn die Steuerungszusammensetzung, die in 14 gezeigt ist, verwendet wird, die Zeit, die die Konvergenz braucht, im Vergleich mit dem Fall, in dem kein Modifizieren stattfindet, verkürzt.
Da jedoch die Steuerungsausgabe als das in dem Modifizierabschnitt 130 modifizierte Ergebnis verwendet wird, wenn der Grundunterstützungsabschnitt 120 den Grundunterstützungsbefehl Tb* in der Steuerungszusammensetzung von 14 wie vorstehend erwähnt erzeugt, hebt der Grundunterstützungsabschnitt 120 den Modifiziervorgang durch den Modifizierabschnitt 130 auf bzw. annulliert diesen oder bricht diesen ab.
Das heißt, die Grundunterstützung und die Drehmomentmodifikation interferieren bzw. beeinflussen sich störend, so dass eine ausreichende Konvergenz nicht durchgeführt wird.
Andererseits existieren in dem Steuerungsmechanismus (der ECU 15) des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Grundunterstützung und die Drehmomentmodifikation unabhängig voneinander, und da Systeme mit zwei Freiheitsgraden, zu welchen ein beiderseitiger Befehlswert hinzugefügt ist, ausgebildet sind, gibt es nahezu keinen Einfluss einer störenden Beeinflussung bzw. Interferenz zwischen der Grundunterstützung und der Drehmomentmodifikation, und wird daher eine schnelle Konvergenz realisiert.
Wie vorstehend erklärt wurde, erscheinen in Übereinstimmung mit dem elektrischen Lenkhilfesystem 1 (insbesondere der ECU 15) des vorliegenden Ausführungsbeispiels, weil der Grundunterstützungsabschnitt 20 den Grundunterstützungsbefehl Tb* in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft erzeugt, die Unterstützung in Übereinstimmung mit der von der Straßenoberfläche empfangenen Reaktion, wenn ein Lenkvorgang durchgeführt wird, und die Reaktion entsprechend der auf den Reifen angewandten Kraft in dem Lenkrad ganz konstant.
Daher wird es leicht, den Zustand des Fahrzeugs und den Zustand der Straßenoberfläche zu erfassen.
Außerdem kann die instabile Bewegung des Fahrzeugs geeignet konvergiert werden, weil der Modifizierabschnitt 30 den Drehmoment-Modifizierbefehl Tr, der das Fahrzeug stabil konvergieren kann, erzeugt.
Darüber hinaus ist die Funktion zum Konfigurieren des Solllenkdrehmoments Ts* in Übereinstimmung mit der geschätzten Kraft Tx durch Schätzen der Straßenoberflächenkraft innerhalb einer Schleife bzw. eines Schleifendurchlaufs geschlossen bzw. abgeschlossen (Grundunterstützungsabschnitt 20), und ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Funktion von dem Modifizierabschnitt 30 getrennt.
Daher kann eine Interferenz zwischen den beiden minimiert (oder vollständig entfernt) werden.
Hierdurch können eine Realisierung der Charakteristiken der Lenkreaktion in Übereinstimmung mit der Straßenoberflächenkraft durch den Grundunterstützungsabschnitt 20 und eine Realisierung der geeigneten Betriebsstabilität (einer geeigneten Fahrzeugbewegungscharakteristik) des gesamten Fahrzeugs durch den Modifizierabschnitt 30 in Einklang gebracht werden, und kann daher das Fahr-Leistungsvermögen des Fahrzeugs verbessert werden.
Es wird angemerkt, dass die Lenkwelle 3 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Eingangswelle gemäß der Erfindung entspricht.
Ein gesamter Mechanismus auf der Seite abwärts (der Seite des Reifens 10) der Lenkwelle 3 in dem Lenksystemmechanismus 100 entspricht einer Eingangsübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Der Drehsensor in dem Motor 6 entspricht einer Lenkgeschwindigkeitsinformation-Erhalteeinrichtung gemäß der Erfindung.
Der Grundunterstützungsabschnitt 20 entspricht einer Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Der Modifizierabschnitt 30 entspricht einer Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Der Radierer 41 entspricht einer Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung gemäß der Erfindung.
Der Stromrückkopplungsabschnitt 42 entspricht einer Motoransteuereinrichtung gemäß der Erfindung.
Die Kraftschätzeinrichtung 21 entspricht einer Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung gemäß der Erfindung
Der Sollerzeugungsabschnitt 22 entspricht einer Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Eine Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung gemäß der Erfindung wird durch die Abweichungsberechnungseinrichtung 23 und den Abschnitt einer Steuereinrichtung 24 realisiert, und die Unterstützungssteuereinrichtung 61 entspricht einer Grundbefehl-Berechnungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Der Gewichtungsabschnitt 66 in dem Abschnitt einer Steuereinrichtung 24 entspricht einer Berechnungseinrichtung für eine erste gewichtete Summe gemäß der Erfindung.
Die erste Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 71 und die zweite Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 72 entsprechen alle einer Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung gemäß der Erfindung.
Außerdem entspricht der Grundunterstützungsbefehl Tb* einer Grundunterstützungsgröße gemäß der Erfindung.
Der Drehmoment-Modifizierbefehl Tr entspricht der Unterstützungskompensationsgröße gemäß der Erfindung.
Der Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta entspricht einer modifizierten Unterstützungsgröße gemäß der Erfindung.
Die Ausgabe aus der Unterstützungssteuereinrichtung 61 entspricht einem Grundbefehl gemäß der Erfindung.
Jede Ausgabe aus jeder Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung 71 und 72 entspricht einer Grundkompensationsgröße gemäß der Erfindung.
Jede Verstärkung K1, K2, und K3, die von dem Übertragungssystemplaner 65 ausgegeben wird, ist äquivalent zu einem ersten Gewichtungskonfigurierbefehl gemäß der Erfindung.
[Modifikation]
Obwohl das Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung vorstehend erklärt ist, sind Weiterbildungen der Erfindung nicht auf das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt, und erübrigt sich zu erwähnen, dass verschiedene Formen verwendet werden können, so lange diese zu dem technischen Umfang der Erfindung zu zählen sind.
Obwohl zum Beispiel die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 21b in der in 4 gezeigten Kraftschätzeinrichtung 21 auf 10 Hz festgelegt ist, ist dies lediglich ein Beispiel, und welches Band durchzulassen ist (welches Band abzuschneiden ist) kann geeignet bestimmt werden.
Außerdem ist es nicht notwendig, das Tiefpassfilter selbst zu verwenden, und solange eine gewünschte Frequenzkomponente durchgelassen werden kann (ein unnötiger Bestandteil abgefangen wird), kann die Zusammensetzung und das Durchlass-Frequenzband (das Grenzfrequenzband) eines Filters geeignet festgelegt werden.
Außerdem sind in dem Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24, der in 7 gezeigt ist, das Vorsehen der Anzahl von modifizierenden Filtern mit drei (jedes modifizierende Filter 62, 63, und 64), das Vorsehen der Anzahl der Planer, die den Übertragungssystemplaner 65 Bildern, mit drei (jeder Planer 65a, 65b, und 65c), das Vorsehen des Bereichs jeder Verstärkung K1, K2, und K3 auf –1 bis +1, und das Vorsehen des Bereichs des Übertragungssystemcharakteristik-Voreinstellwerts P1 auf 0 bis 1 lediglich Beispiele.
Außerdem ist es nicht notwendig, eine Gewichtungskonfiguration durch jeden Planer 65 und 73 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V durchzuführen.
Zum Beispiel kann die Gewichtungskonfiguration im Voraus festgelegt werden, oder kann in Übereinstimmung mit einem anderen physikalischen Wert und oder einer anderen Zustandsgröße als der Fahrzeuggeschwindigkeit V konfiguriert werden.
Die Zuordnung jedes Planers 65 und 73 zu einer Art von Ausgangscharakteristik relativ zu dem zugeführten Charakteristik-Voreinstellwert (das heißt, Bereitstellen einer Tabelle mit einer Art von Charakteristik bzw. Kennlinie), kann ebenfalls geeignet entschieden werden.
Außerdem kann bezüglich jedes Charakteristik-Einstellabschnitts 51 und 52 die Zuordnung einer Art von Ausgangscharakteristik zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V ebenfalls geeignet entschieden werden.
Ferner ist es auch nicht notwendig, jedes modifizierende Filter 62, 63, und 64 in dem Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24 vorzusehen, sondern kann die Ausgabe aus der Unterstützungssteuereinrichtung 61 einfach als der Grundunterstützungsbefehl Tb* ausgegeben werden.
Überdies ist es auch nicht notwendig, eine Vielzahl von (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei) Fahrzeugbewegungssteuereinrichtungen in dem Drehmoment-Modifizierabschnitt 31, der in 3 gezeigt ist, bereitzustellen, sondern können drei oder mehr Steuereinrichtungen mit unterschiedlichen Charakteristiken bzw. Eigenschaften bereitgestellt werden, oder kann nur eine Steuereinrichtung bereitgestellt werden.
Wenn nur eine Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung bereitgestellt wird, kann einfach eine Ausgabe aus der nur einen Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung als das modifizierende Drehmoment Tr ausgegeben werden.
Außerdem hat, wie in 7 gezeigt ist, der Abschnitt für eine Steuereinrichtung 24 des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels eine Zusammensetzung des Bereitstellen der einen Unterstützungssteuereinrichtung 61, die als eine Basis verwendet wird, und kann die Ausgabe aus der Unterstützungssteuereinrichtung mit jeder Modifiziergröße aus den drei modifizierenden Filtern 62, 63, und 64 modifiziert werden.
Eine solche Zusammensetzung ist jedoch wiederum ebenfalls nur ein Beispiel, und es können eine Vielzahl von Unterstützungssteuereinrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristiken oder Frequenzkennlinien beispielsweise bereitgestellt werden, und es können Ausgaben aus den Unterstützungssteuereinrichtungen mit der gewichteten Summe versehen bzw. beaufschlagt werden.
Somit kann eine Steuereinrichtung mit einem Leistungsvermögen äquivalent zu dem des Abschnitts für eine Steuereinrichtung 24 des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels durch Vorsehen einer Vielzahl von Unterstützungssteuereinrichtungen selbst ohne Bereitstellen der bzw. des modifizierenden Filter(s) realisiert werden.
Natürlich kann eine Vielzahl von Unterstützungssteuereinrichtungen mit einer weiteren Hinzufügung von einem oder mehreren modifizierenden Filtern bereitgestellt werden.
Außerdem ist bezüglich der Zusammensetzung des Drehmoment-Modifizierabschnitts 31, der in 3 gezeigt ist, dieser nur ein Beispiel, und können verschiedene Zusammensetzungen verwendet werden.
Zum Beispiel kann die Zusammensetzung mit einer Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung zur Konvergenzsteuerung, die mit einer langsamen Stabilisierungszeit ausgelegt ist, und einer Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung zur Konvergenzsteuerung, die mit einer schnellen Stabilisierungszeit ausgelegt ist, ebenfalls verwendet werden.
In diesem Fall wird durch eine Tabellenberechnung des Planers entschieden, wie viel Stabilisierungszeit R (s; Sekunden) letztendlich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V berücksichtigt auf der Grundlage einer Tabelle, in welcher die Geschwindigkeit und die Stabilisierungszeit in Übereinstimmung gebracht werden, berechnet wird, und ein Hinzufügen von zwei Ausgaben von Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtungen in welcher Art von Verteilung relativ zu der Stabilisierungszeit R entschieden, und wird eine einzelne Verstärkung Ka zur Gewichtung erhalten.
Unter der Annahme, dass die durch. Gewichten zum Modifizieren der Stabilisierungszeit erhaltene Ausgabe auf Sb festgelegt ist, kann Sb durch beispielsweise die folgende Formel (5) erhalten werden, wenn die Ausgaben der beiden Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtungen auf S1 bzw. S2 festgelegt werden. Sb = Ka × S1 + (1 – Ka) × S2 (5)
Außerdem wird ein Dämpfungsniveau oder ein Dämpfungspegel ζ der anzeigt, wie viel Gierresonanz von Fahrzeugen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V unterdrückt wird (d. h. die Dämpfungsstärke) auf der Grundlage einer Tabelle berechnet, in welcher die Geschwindigkeit und der Dämpfungspegel in Übereinstimmung gebracht werden, und wird eine einzelne Verstärkung Kb zur Gewichtung durch eine Tabellenberechnung des Planers erhalten, die den Dämpfungspegel ζ erzielen kann.
Eine Ausgabe Sx einer finalen Fahrzeugbewegungs-Steuereinrichtung (hier einer Konvergenzsteuerung) kann durch Multiplizieren der Verstärkung Kb mit dem vorstehend erwähnten Sb erhalten werden.
In diesem Beispiel wird bevorzugt, dass die finale Stabilisierungszeit R zum Beispiel als kürzer konfiguriert wird, um sie schnell konvergieren zu lassen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedrig ist, und die finale Stabilisierungszeit R als in einem gewissen Ausmaß länger konfiguriert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist.
Dadurch wird ein Zurückkehren des Lenkrads bei einer niedrigen Geschwindigkeit prompt durchgeführt, welches zu einer Verringerung des Zurückschwingens des Aufbaus in einer Rollrichtung durch eine leise Konvergenzaktion bei einer hohen Geschwindigkeit beiträgt.
Außerdem kann der Dämpfungspegel als ein großer Wert konfiguriert werden, um auf eine Fahrzeuggierschwingung anzusprechen, die zunimmt, wenn die Geschwindigkeit schneller wird.
Ferner ist, obwohl der bürstenlose Gleichstrommotor als der Motor 6 in dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, die Verwendung des bürstenlosen Gleichstrommotors nur ein Beispiel, und kann dieses ein beispielsweise Gleichstrommotor mit Bürsten oder ein verschiedenartig anderer Motor sein.
Wenn der Gleichstrommotor mit Bürsten verwendet wird, kann die Motorgeschwindigkeit ω unter Verwendung eines Drehsensors, wie beispielsweise eines Kodierers, erfasst oder durch Schätzen aus aus einer Anschlussspannung und einem Motorstrom des Motors erfassten Ergebnissen geschätzt werden.
Außerdem ist, obwohl der Motor 6 den Drehsensor aufweist und die Motorgeschwindigkeit durch den Drehsensor in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erfassen ist, dieses auch lediglich ein Beispiel, und wo der Drehsensor platziert wird und wie die erforderliche Information (der Drehzustand des Motors 6, wie beispielsweise die Motorgeschwindigkeit bzw. Drehzahl und der Motordrehwinkel) erfasst wird, kann geeignet entschieden werden.
Daher kann dann, wenn der Gleichstrommotor mit Bürsten als der Motor 6 verwendet wird, beispielsweise ein Drehzustand unter Verwendung eines Verfahrens zum Annehmen eines Drehzustands auf der Grundlage des Stroms, der in den Motor 6 fließt, oder dergleichen, erhalten werden.
Ferner wird als ein System des elektrischen Lenkhilfesystems 1 eine Zusammensetzung des Unterstützens der Drehung der Zwischenwelle 5 durch den Motor 6, oder die so genannte Wellenunterstützungsanordnung, als das Beispiel erwähnt und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erklärt.
Dies ist jedoch ebenfalls nur ein Beispiel, und die Erfindung ist auf das elektrische Lenkhilfesystem verschiedener Assistenz- bzw. Unterstützungssysteme, wie beispielsweise ein System, welches die Hin- und Her-Bewegung der Gelenkstange 8 (d. h. die Hin- und Her-Bewegung der Zahnstange in dem Lenkgetriebe(gehäuse) 7) durch den Motor, oder das so genannte Zahnstangenunterstützungssystem, unterstützt, anwendbar.
Wie vorstehend beschrieben wurde, erzeugt ein Grundunterstützungsabschnitt 20 einen Grundunterstützungsbefehl Tb* derart, dass eine Lenkreaktion in Übereinstimmung mit einer Straßenoberflächenreaktion auf eine Seite eines Lenkrads zurückwirkt. Ein Modifizierabschnitt 30 erzeugt einen Drehmoment-Modifizierbefehl Tr zum Modifizieren des Grundunterstützungsbefehls Tb* derart, dass eine instabile Bewegung eines Fahrzeugs geeignet konvergiert. Eine Summe jedes der Befehle Tb* und Tr wird zu einem endgültigen Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta. Der Grundunterstützungsabschnitt 20 schätzt eine Straßenoberflächenkraft auf der Grundlage des selbst erzeugten Grundunterstützungsbefehls Tb*, und ein Lenkdrehmoment Ts wird tatsächlich erfasst. Ein Solllenkdrehmoment Ts* wird auf der Grundlage der geschätzten Kraft Tx erzeugt, und der Grundunterstützungsbefehl Tb* wird auf der Grundlage einer Abweichung des Solllenkdrehmoments Ts* und des Lenkdrehmoments Ts erzeugt.
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 2004-203089 [0007]
JP 2010-264913 [0020]
JP 2007-22373 [0024]

Claims

Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe, mit: einer Eingangswelle, die mit einem Lenkrad eines Fahrzeugs verbunden ist und sich mit dem Lenkrad dreht; einer Eingangsübertragungseinrichtung, die gelenkte Räder des Fahrzeugs durch Übertragen einer Drehung der Eingangswelle auf die gelenkten Räder lenkt; einer Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung, die ein Lenkdrehmoment erfasst, welches ein Drehmoment ist, das auf die Eingangswelle in einer Achsendrehrichtung angewandt wird; und einem Motor, der eine Unterstützungslenkkraft für die Eingangswelle oder die Eingangsübertragungseinrichtung zum Unterstützen eines Vorgangs des Drehens Lenkrads bereitstellt, wenn die gelenkten Räder durch einen Vorgang des Drehens des Lenkrads gelenkt werden; wobei die Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe, die die Unterstützungslenkkraft durch Steuern des Motors steuert, in einem elektrischen Lenkhilfesystem bereitgestellt ist, wobei die Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe weiter beinhaltet: eine Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung, die eine Grundunterstützungsgröße zum Unterstützen des Vorgangs des Drehens des Lenkrads auf der Grundlage des durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoments derart erzeugt, dass sich das Lenkdrehmoment in Übereinstimmung mit einer Straßenoberflächenkraft, die von einer Straßenoberfläche auf die gelenkten Räder übertragen wird, ändert; eine Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung, die eine Unterstützungskompensationsgröße zum Modifizieren der Grundunterstützungsgröße, die durch die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung berechnet wird, derart erzeugt, dass eine Aktion der gelenkten Räder auf vorbestimmte Aktionscharakteristiken anspricht; eine Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung, die eine modifizierte Unterstützungsgröße durch Modifizieren der durch die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Grundunterstützungsgröße mit der durch die Unterstützungskompensationsgrößen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Unterstützungskompensationsgröße erzeugt; und eine Motoransteuereinrichtung, die den Motor auf der Grundlage der modifizierten Unterstützungsgröße aus der Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung ansteuert; wobei die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung eine Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung aufweist, welche die Straßenoberflächenkraft auf der Grundlage des durch die Grundunterstützungsgröße erfassten Lenkdrehmoments und des durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoments, die beide erzeugte Ergebnisse der Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung selbst sind, schätzt; eine Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung auf der Grundlage der geschätzten Kraft, die die Straßenoberflächenkraft ist, die durch die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung geschätzt wurde, ein Solllenkdrehmoment berechnet, das ein gewünschter Wert des Lenkdrehmoments ist; und eine Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung die Grundunterstützungsgröße zum Steuern des Motors derart berechnet, dass das durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfasste Lenkdrehmoment mit dem durch die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung berechneten Solllenkdrehmoment übereinstimmt.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 1, bei der die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung ein Element eines im Voraus aus einer Summe der Grundunterstützungsgröße und des Lenkdrehmoments konfigurierten Frequenzbands extrahiert und den Bestandteil des extrahierten Frequenzband als die geschätzte Kraft ausgibt.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 2, bei der das Frequenzband 10 Hz oder weniger ist.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment auf der Grundlage der durch die Straßenoberflächenkraft-Schätzeinrichtung geschätzten Kraft derart berechnet, dass je größer die geschätzte Kraft wird, desto größer auch das Solllenkdrehmoment wird.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 4, bei der die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment derart berechnet, dass sich das Solllenkdrehmoment relativ zu der geschätzten Kraft logarithmisch ändert.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das elektrische Lenkhilfesystem eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung aufweist, die eine Geschwindigkeit eines fahrenden Fahrzeugs erfasst, und die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment auf der Grundlage der durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit derart berechnet, dass je schneller die Geschwindigkeit wird, desto größer das Solllenkdrehmoment wird.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 6, bei der die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung das Solllenkdrehmoment derart berechnet, dass sich das Solllenkdrehmoment relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit logarithmisch ändert.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Abweichungsberechnungseinrichtung aufweist, die eine Drehmomentabweichung berechnet, welche eine Differenz zwischen dem durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoment und dem durch die Solllenkdrehmoment-Berechnungseinrichtung berechneten Solllenkdrehmoment ist, und zumindest eine Grundbefehl-Berechnungseinrichtung aufweist, die einen Grundbefehl, der der Grundunterstützungsgröße entspricht, derart berechnet, dass die durch die Abweichungsberechnungseinrichtung berechnete Drehmomentabweichung auf 0 konfiguriert wird, wenn mehr als eine Grundbefehl-Berechnungseinrichtung bereitgestellt ist, eine gewichtete Summe der Grundbefehle, die durch jede Grundbefehl-Berechnungseinrichtung berechnet wurden, als die Grundunterstützungsgröße berechnet wird, und die Grundbefehl-Berechnungseinrichtung so aufgebaut ist, dass eine Übertragungsfunktion der Grundunterstützungsgröße, die relativ zu der zugeführten Drehmomentabweichung auszugeben ist, mehr wird als ein vorbestimmtes Niveau mit einem Gewinn größer als 1 in dem Band unterhalb einer vorbestimmten Frequenz.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 8, bei der die Grundbefehl-Berechnungseinrichtung eine Integrationseinrichtung aufweist, die die zugeführte Drehmomentabweichung integriert und ausgibt, und diese so aufgebaut ist, dass der Grundbefehl so berechnet wird, dass die Drehmomentabweichung 0 wird.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 9, bei der die Integrationseinrichtung so aufgebaut ist, dass der Absolutwert des ausgegebenen Integrationswerts auf unterhalb einer vorbestimmten oberen Integrationsgrenze beschränkt ist.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 10, bei der das durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfasste Lenkdrehmoment, ein Drehwinkel des Lenkrads, ein Drehwinkel des Motors, oder die durch die Grundunterstützungsgrößen-Erzeugungseinrichtung erzeugte Grundunterstützungsgröße als eine Zustandsgröße für eine Konfiguration verwendet wird, und die obere Integrationsgrenze so konfiguriert ist, dass sie ein größerer Wert ist, wenn die Zustandsgröße für die Konfiguration größer wird.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der die vorbestimmte Frequenz 1 Hz ist.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der das vorbestimmte Niveau 10-fach ist.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der die Grundunterstützungsgrößen-Berechnungseinrichtung eine Vielzahl der Grundbefehl-Berechnungseinrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzkennlinien aufweist, und eine Berechnungseinrichtung für eine erste gewichtete Summe vorgesehen ist, die die gewichtete Summe der Grundbefehle aus der Vielzahl der Grundbefehl-Berechnungseinrichtungen in Übereinstimmung mit einem ersten Gewichtungskonfigurationsbefehl berechnet.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der eine Lenkgeschwindigkeitsinformation-Erhalteeinrichtung bereitgestellt ist zum Erhalten einer Lenkgeschwindigkeitsinformation, die direkt oder indirekt eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors zeigt, und die Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung die Unterstützungskompensationsgröße zum Konvergieren einer Bewegung des Fahrzeugs auf das gewünschte Verhalten auf der Grundlage zumindest einer der durch die Lenkgeschwindigkeitsinformation-Erhalteeinrichtung erhaltenen Lenkgeschwindigkeitsinformation, des durch die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoments und/oder der durch die Straßenoberflächenkraft-Schatzeinrichtung geschätzten Straßenoberflächenkraft erzeugt.
Steuereinrichtung für eine elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 15, bei der die Unterstützungsgrößen-Modifiziereinrichtung zumindest eine Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung aufweist zum Berechnen der Grundkompensationsgröße entsprechend der Unterstützungskompensationsgröße zum Konvergieren der Bewegung des Fahrzeugs, und wenn es mehr als eine Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung gibt, eine gewichtete Summe jeder durch jede Grundkompensationsgrößen-Berechnungseinrichtung berechneten Kompensationsgröße als die Grundunterstützungsgröße berechnet wird.