DE102015121717B4

DE102015121717B4 - Elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015121717B4
Application number: DE102015121717.1A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Sone
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: CN105691444B; US9663140B2; CN105691444A; JP6083428B2; US20160167701A1; DE102015121717A1; JP2016113031A

Abstract

Elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug, miteiner Drehmomenterfassungseinheit (21), die konfiguriert ist, ein Lenkdrehmoment (Tr) zu erfassen, das von einem Lenkrad (11) einer Lenkwelle (12) zugeführt wird,einem Motor (20), der in einem Lenkmechanismus (10) vorgesehen ist, wobei der Motor (20) konfiguriert ist, ein Lenkunterstützungsdrehmoment zu erzeugen,einer Drehwinkelerfassungseinheit (30) mit einem ersten Drehwinkelsensor (31) und einem zweiten Drehwinkelsensor (32), wobei die Drehwinkelerfassungseinheit (30) konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Motors (20) mit einem Ausgangssignal von zumindest einem des ersten Drehwinkelsensors (31) und des zweiten Drehwinkelsensors (32) zu erfassen,einer Motorsteuerungswertberechnungseinheit (51), die konfiguriert ist, einen Motorsteuerungswert zur Erzeugung eines Soll-Lenkungsunterstützungsdrehmoments auf der Grundlage eines durch die Drehmomenterfassungseinheit (21) erfassten Lenkdrehmoments (Tr) zu erzeugen,einer Motorsteuerungseinheit (52, 40), die konfiguriert ist, den Antrieb des Motors (20) auf der Grundlage des durch die Drehwinkelerfassungseinheit (30) erfassten Drehwinkels und des durch die Motorsteuerungswertberechnungseinheit (51) berechneten Motorsteuerungswerts zu steuern, undeiner Sensorfehlerbestimmungseinheit (70), die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor (31) und dem zweiten Drehwinkelsensor (32) gibt, wobeidie Motorsteuerungseinheit (52, 40) konfiguriert ist, in der ersten Situation die Steuerung des Antriebs des Motors (20) auf der Grundlage des Drehwinkels fortzusetzen, der durch den verbleibenden Drehwinkelsensor erfasst wird, in dem kein Fehler erfasst worden ist, wobei der verbleibende Drehwinkelsensor der erste Drehwinkelsensor (31) oder der zweite Drehwinkelsensor (32) ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, durch eines von zueinander unterschiedlichen Fehlerbestimmungsverfahren in Abhängigkeit davon, ob eine Situation eine erste Situation oder eine zweite Situation ist, zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor (31) und dem zweiten Drehwinkelsensor (32) gibt, wobei die erste Situation eine Situation ist, in der ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors (31) und des zweiten Drehwinkelsensors (32) bereits erfasst worden ist, und die zweite Situation eine Situation ist, in der weder ein Fehler des ersten Drehwinkelsensors (31) noch ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors (32) erfasst worden ist, unddie Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, lediglich dann, wenn in der ersten Situation bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, auf der Grundlage davon, ob das durch die Drehmomenterfassungseinheit (21) erfasste Lenkdrehmoment (Tr) ein spezifisches Verhalten zeigt, von dem angenommen wird, dass es erfasst wird, wenn es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Sensor gibt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beschreibung des Stands der Technik
Herkömmlicher Weise verwendet ein elektrisches Servolenksystem einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines Lenkdrehmoments, das durch einen Fahrer einem Lenkrad zugeführt wird, und berechnet ein Soll-Lenkunterstützungsdrehmoment (Soll-Lenkassistenzdrehmoment) auf der Grundlage des erfassten Lenkdrehmoments. Eine Lenkbetätigung des Fahrers wird unterstützt, indem ein durch einen Motor fließender Strom derart gesteuert wird, dass das Soll-Lenkunterstützungsdrehmoment erhalten wird.
Ein Motor, der einen Drehwinkelsensor erfordert, kann als Motor des elektrischen Servolenksystems verwendet werden. Wenn beispielsweise ein bürstenloser Motor wie ein Drei-Phasen-Permanentmagnetmotor verwendet wird, ist es notwendig, einen elektrischen Motorwinkel durch Verwendung eines Drehwinkelsensors zu erfassen und die Phasen von Drei-Phasen-Spannungen zu steuern.
Wenn der Drehwinkelsensor versagt, ist es nicht möglich, die Phasen des Motors zu steuern. Daher ist ebenfalls ein elektrisches Servolenksystem mit zwei Drehwinkelsensoren bekannt, wie es beispielsweise in der gattungsbildenden JP 2012 – 98 231 A (die der DE 10 2011 055 000 A1 entspricht) vorgeschlagen ist.
Die DE 10 2013 009 776 A1 beschreibt ein Motorantriebssystem, das bei einem Servolenksystem angewendet wird. Das Motorantriebssystem weist einen bürstenlosen Motor und einen Sensorabschnitt auf. Dieser Sensorabschnitt weist zwei Resolver zur Erfassung eines Drehwinkels einer Welle des Motors auf. Bei Auftreten eines Fehlers in einem der zwei Resolver wird der Drehwinkel durch den Resolver erfasst, bei dem kein Fehler aufgetreten ist.
Wenn zwei Drehwinkelsensoren vorgesehen sind, ist es, wenn zwei erfasste Signale der Drehwinkelsensoren voneinander abweichen, möglich, als Ergebnis eines Vergleichs zwischen den zwei erfassten Signalen zu bestimmen, dass ein Fehler in irgendeinem der Drehwinkelsensoren vorliegt. Jedoch kann es sein, dass es nicht möglich ist, genau einen Fehler von einem der Drehwinkelsensoren zu erfassen, nachdem ein Fehler des anderen der Drehwinkelsensoren erfasst worden ist. Dies liegt daran, dass es nicht möglich ist, erfasste Signale der Drehwinkelsensoren miteinander zu vergleichen.
Wenn beispielsweise der Betrag eines erfassten Signals (beispielsweise eines Spannungssignals) von einem der Drehwinkelsensoren außerhalb eines angenommenen Bereichs fällt, ist es möglich, einen Fehler von einem der Drehwinkelsensoren alleine zu erfassen. Jedoch ist es für einen Fehler wie den, dass der Betrag eines erfassten Signals auf einen Zwischenwert innerhalb des angenommenen Bereichs fixiert ist (ein Fehler aufgrund eines Kurzschlusses einer Signalleitung oder dergleichen), nicht möglich, zu bestimmen, ob der erfasste Wert aufgrund eines Fehlers fixiert (fest eingestellt) ist, oder das Lenkrad blockiert ist. Daher ist es nicht möglich, korrekt den Drehwinkelsensor, bei dem kein Fehler erfasst worden ist, in Bezug auf einen Fehler zu überwachen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es schwierig ist, genau zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, wenn ein Fehler von einem der Drehwinkelsensoren erfasst worden ist, ist es notwendig, die Lenkunterstützungssteuerung zu stoppen, selbst wenn der Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist, tatsächlich normal ist.
Daher, ist es möglich, dass, wenn die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers von einem der Drehwinkelsensoren durch Bereitstellen der zwei Drehwinkelsensoren verbessert wird der andere Drehwinkelsensor nicht effektiv genutzt wird, bei dem kein Fehler erfasst worden ist, nachdem ein Fehler von einem der Drehwinkelsensoren erfasst worden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, das, selbst wenn ein Fehler von einem der Drehwinkelsensoren erfasst worden ist, in der Lage ist, die Lenkunterstützung mit der Verwendung des anderen Drehwinkelsensors korrekt fortzusetzen, bei dem kein Fehler erfasst worden ist, während der andere Drehwinkelsensor korrekt überwacht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das elektrische Servolenksystem für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 weist eine Drehmomenterfassungseinheit, einen Motor, eine Drehwinkelerfassungseinheit, eine Motorsteuerungswertberechnungseinheit, eine Motorsteuerungseinheit und eine Sensorfehlerbestimmungseinheit auf. Die Drehmomenterfassungseinheit ist konfiguriert, ein Lenkdrehmoment zu erfassen, das von einem Lenkrad einer Lenkwelle zugeführt wird. Der Motor ist einem Lenkmechanismus vorgesehen und ist konfiguriert, ein Lenkunterstützungsdrehmoment zu erzeugen. Die Drehwinkelerfassungseinheit weist einen ersten Drehwinkelsensor und einen zweiten Drehwinkelsensor auf, und ist konfiguriert, einen Drehwinkel des Motors mit einem Ausgangssignal von zumindest einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors zu erfassen. Die Motorsteuerungswertberechnungseinheit ist konfiguriert, einen Motorsteuerungswert zur Erzeugung eines Soll-Lenkungsunterstützungsdrehmoments auf der Grundlage eines durch die Drehmomenterfassungseinheit erfassten Lenkdrehmoments zu erzeugen. Die Motorsteuerungseinheit ist konfiguriert, den Antrieb des Motors auf der Grundlage des durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfassten Drehwinkels und des durch die Motorsteuerungswertberechnungseinheit berechneten Motorsteuerungswerts zu steuern. Die Sensorfehlerbestimmungseinheit ist konfiguriert ist, zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor und dem zweiten Drehwinkelsensor gibt, durch eines von zueinander unterschiedlichen Fehlerbestimmungsverfahren in Abhängigkeit davon, ob eine Situation eine erste Situation oder eine zweite Situation ist. Die erste Situation ist eine Situation, in der ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors bereits erfasst worden ist. Die zweite Situation ist eine Situation, in der weder ein Fehler des ersten Drehwinkelsensors noch ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors erfasst worden ist. Die Motorsteuerungseinheit ist konfiguriert, in der ersten Situation die Steuerung des Antriebs des Motors auf der Grundlage des Drehwinkels fortzusetzen, der durch den verbleibenden Drehwinkelsensor erfasst wird, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Der verbleibende Drehwinkelsensor ist der erste Drehwinkelsensor oder der zweite Drehwinkelsensor. Die Sensorfehlerbestimmungseinheit ist konfiguriert, lediglich dann, wenn in der ersten Situation bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, auf der Grundlage davon, ob das durch die Drehmomenterfassungseinheit erfasste Lenkdrehmoment ein spezifisches Verhalten zeigt, von dem angenommen wird, dass es erfasst wird, wenn es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt.
Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung steuert die Motorsteuerungseinheit den Antrieb des Motors auf der Grundlage des Drehwinkels des Motors, der durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfasst wird, und des Motorsteuerungswerts, der durch die Motorsteuerungswertberechnungseinheit berechnet wird. Somit wird dem Lenkmechanismus ein Lenkunterstützungsdrehmoment proportional zu einer Lenkbetätigung (Lenkbedienung) beaufschlagt, um eine Lenkbetätigung eines Fahrers zu unterstützen.
Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung muss die Drehwinkelerfassungseinheit lediglich in der Lage sein, den Drehwinkel eines Rotors des Motors zu erfassen. Die Drehwinkelerfassungseinheit kann konfiguriert sein, nicht nur direkt den Drehwinkel des Rotors zu erfassen, sondern ebenfalls den Drehwinkel eines Elements zu erfassen, das zusammen mit der Drehung des Rotors sich dreht.
Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung tritt, wenn die Motorsteuerungseinheit den Antrieb des Motors auf der Grundlage des Drehwinkels steuert, der durch den Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist, d.h. durch den verbleibenden Drehwinkelsensor erfasst wird, und wenn ein Fehler in diesem Drehwinkelsensor auftritt, eine spezifische Änderung in dem durch die Drehmomenterfassungseinheit erfassten Lenkdrehmoment auf. Lediglich wenn bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler in der Situation erfasst worden ist, dass lediglich ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors erfasst worden ist, bestimmt die Sensorfehlerbestimmungseinheit auf der Grundlage davon, ob das durch die Drehmomenterfassungseinheit erfasste Lenkdrehmoment ein spezifisches Verhalten zeigt, das in dem Fall angenommen wird, wenn es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, ob es einen Fehler gibt.
Somit ist es selbst dann, wenn es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist, und der Fehler nicht nur durch Verwendung des erfassten Signals des Drehwinkelsensors bestimmt werden kann, sondern wenn das Lenkdrehmoment das spezifische Verhalten zeigt, das in dem Fall angenommen wird, wenn es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, es möglich, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, der bei der Motorsteuerung verwendet wird (der Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist).
Daher ist es gemäß der Ausgestaltung der Erfindung möglich, selbst wenn ein Fehler von einem der zwei Drehwinkelsensoren (des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors) erfasst worden ist, die Lenkunterstützung mit der Verwendung des Drehwinkelsensors fortzusetzen, in dem kein Fehler erfasst worden ist, während korrekt dieser Drehwinkelsensor überwacht wird. Da auf der Grundlage des Verhaltens des Lenkdrehmoments lediglich dann bestimmt wird, ob es einen Fehler gibt, wenn bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, ist es möglich, die Möglichkeit von fehlerhaften Fehlerbestimmungen in der Situation zu reduzieren, dass sowohl der erste Drehwinkelsensor als auch der zweite Drehwinkelsensor normal sind.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung kann das spezifische Verhalten ein Verhalten aufweisen, dass eine Dauer eines Zustands, in dem das Lenkdrehmoment größer als oder gleich wie ein vorab eingestellter Fehlerbestimmungswert ist, länger als oder gleich wie eine eingestellte Zeit ist.
Wenn es beispielsweise einen Fehler (Signalfixierungsfehler) gibt, dass das erfasste Signal des Drehwinkelsensors, in dem kein Fehler erfasst worden ist, auf einen konstanten Wert fixiert (fest einstellt) ist, schreitet der zu erfassende Motordrehwinkel nicht voran, so dass ein Drehmoment, das durch den Motor erzeugt wird, unzureichend wird. Als Ergebnis steigt eine Kraft, die durch einen Fahrer dem Lenkrad beaufschlagt wird, das heißt ein Lenkdrehmoment, das durch die Drehmomenterfassungseinheit erfasst wird, steil an. Unter Fokussierung auf ein derartiges Merkmal während eines Fehlers wird in der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn die Dauer des Zustands, in dem das Lenkdrehmoment größer als oder gleich wie dem vorab eingestellten Fehlerbestimmungswert ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist, bestimmt, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Daher ist es möglich, korrekt eine Fehlerbestimmung durchzuführen, wenn es einen Signalfixierungsfehler gibt.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das elektrische Servolenksystem weiterhin eine erste Bestimmungswerteinstellungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, den Fehlerbestimmungswert größer einzustellen, wenn eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ niedrig ist, als wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ hoch ist.
Wenn es keinen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, und wenn das Lenkdrehmoment größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert ist, gibt es eine hohe Möglichkeit für eine fehlerhafte Bestimmung, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Demgegenüber gibt es während eines Lenkens im Stand (dry steering) oder während eines Lenkens bei Fahrt mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit eine hohe Möglichkeit, dass das Lenkdrehmoment größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert wird, da das Lenkdrehmoment dazu tentiert, sich zu erhöhen. In der vorstehend beschriebenen Konfiguration stellt die erste Bestimmungswerteinstellungseinheit den Fehlerbestimmungswert derart ein, dass der Fehlerbestimmungswert in dem Fall, in dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, größer als der Fehlerbestimmungswert in dem Fall ist, in dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs hoch ist. Daher ist es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, eine fehlerhafte Bestimmung (fehlerhafte Bestimmung, dass es einen Fehler in einem Sensor gibt, der keinen Fehler aufweist) in einer Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist, beibehalten wird.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das elektrische Servolenksystem weiterhin eine zweite Bestimmungswerteinstellungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, den Fehlerbestimmungswert größer einzustellen, wenn die Motorsteuerungseinheit in einer Abgabebegrenzungsbetriebsart (Ausgangsleistungsbegrenzungsbetriebsart) arbeitet, bei der ein Abgabe (eine Ausgangsleistung) des Motors begrenzt wird, als wenn die Motorsteuerungseinheit nicht in der Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet.
Im Allgemeinen weist ein elektrisches Servolenksystem die Funktion der Begrenzung der Abgabe des Motors aus, um beispielsweise ein Überhitzen des Motors zu verhindern. Wenn die Motorsteuerungseinheit in der Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet, in der die Abgabe des Motors begrenzt wird, wird das Lenkunterstützungsdrehmoment im Vergleich zu einer normalen Betriebsart (eine Betriebsart, in der die Motorsteuerungseinheit nicht in der Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet) begrenzt. Daher tendiert eine Kraft, die durch einen Fahrer dem Lenkrad beaufschlagt wird, das heißt, ein Lenkdrehmoment, das durch die Drehmomenterfassungseinheit erfasst wird, dazu, sich zu erhöhen.
In der vorstehen beschriebenen Konfiguration stellt die zweite Bestimmungswerteinstellungseinheit den Fehlerbestimmungswert derart ein, dass der Fehlerbestimmungswert in dem Fall, in dem die Motorsteuerungseinheit in der Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet, in die Abgabe (Ausgangsleistung) des Motors begrenzt ist, größer als der Fehlerbestimmungswert in dem Fall ist, in dem die Motorsteuerungseinheit nicht in der Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet. Daher ist es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, eine fehlerhafte Bestimmung in einer Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in den Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist, beibehalten wird.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann das elektrische Servolenksystem weiterhin eine dritte Bestimmungswerteinstellungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, den Fehlerbestimmungswert größer einzustellen, wenn das Lenkrad sich in einem vorbestimmten Bereich von einer Lenkgrenzposition befindet, als wenn das Lenkrad sich nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der Lenkbegrenzungsposition befindet.
Wenn beispielsweise das Lenkrad zum Lenken um ein großes Ausmaß betätigt wird und dann die Lenkposition die Lenkbegrenzungsposition erreicht hat, kann das Lenkrad nicht weiter gedreht werden, und dabei besteht eine Möglichkeit, dass das Lenkdrehmoment sich stark erhöht.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration stellt die dritte Bestimmungswerteinstelleinheit den Fehlerbestimmungswert derart ein, dass der Fehlerbestimmungswert in dem Fall, in dem das Lenkrad sich innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der Lenkbegrenzungsposition befindet, größer als der Fehlerbestimmungswert in dem Fall ist, in dem das Lenkrad sich nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der Lenkbegrenzungsposition befindet. Die Tatsache, dass das Lenkrad sich innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der Lenkbegrenzungsposition befindet, bedeutet, dass das Lenkrad sich nahe an der Lenkbegrenzungsposition befindet. Daher ist es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in den Drehwinkelsensor, bei dem kein Fehler erfasst worden ist, beibehalten wird.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Sensorfehlerbestimmungseinheit konfiguriert sein, einen vorbestimmten Drehwinkel zu einem Motordrehwinkel zu addieren, der durch die Motorsteuerungseinheit zur Steuerung des Antriebs des Motors verwendet wird, wenn das Verhalten erfasst worden ist, dass die Dauer länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist. Zusätzlich kann die Sensorfehlerbestimmungseinheit konfiguriert sein, zu bestimmen, das es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, wenn keine Änderung in dem Drehwinkel auftritt, der durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfasst wird, nachdem der vorbestimmte Drehwinkel zu dem Motordrehwinkel addiert worden ist.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird, selbst wenn das Verhalten, das die Dauer des Zustands, bei dem das Lenkdrehmoment größer als oder gleich wie der vorab eingestellte Fehlerbestimmungswert ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist, erfasst worden ist, nicht unmittelbar endgültig bestimmt, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Demgegenüber wird in der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn das Verhalten erfasst worden ist, dass die Dauer länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist, der vorbestimmte Drehwinkel zu dem Drehwinkel (dem Motordrehwinkel) addiert, der durch die Motorsteuerungseinheit zur Steuerung des Antriebs des Motors verwendet wird. Wenn der vorbestimmte Drehwinkel zu dem Motordrehwinkel addiert wird, ändert die Motorsteuerungseinheit den elektrischen Winkel des Motors durch die Größe entsprechend der addierten Größe. Dementsprechend ändert sich das Lenkunterstützungsdrehmoment, das von dem Motor abgegeben wird, und dreht sich das Lenkrad. Dabei sollte, wenn es keinen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, die Drehwinkelerfassungseinheit eine Änderung in dem Drehwinkel des Motors erfassen. Wenn es im Gegensatz dazu keine Änderung in dem Drehwinkel gibt, der durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfasst wird, nachdem der vorbestimmte Drehwinkel addiert worden ist, kann dies derart betrachtet werden, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Indem dieses ausgenutzt wird, bestimmt die Sensorfehlerbestimmungseinheit endgültig, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, wenn es keine Änderung in dem Drehwinkel gibt, der durch die Drehwinkelerfassungseinheit nach Addieren des vorbestimmten Drehwinkels erfasst wird. Daher ist es mit der vorstehen beschriebenen Konfiguration möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Drehwinkelsensor beibehalten wird, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Der vorbestimmte Drehwinkel wird wünschenswerter Weise in eine Richtung addiert, in der das Lenkdrehmoment agiert; jedoch kann der vorbestimmte Drehwinkel in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung addiert werden, in der das Lenkdrehmoment agiert.
In der vorbestimmten Konfiguration kann die Sensorfehlerbestimmungseinheit konfiguriert sein, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, wenn es keine Änderung in dem durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfassten Drehwinkel nach Addieren des vorbestimmten Drehwinkels zu dem Motordrehwinkel gibt und wenn ein Betrag einer in dem Motor erzeugten induzierten Spannung höher als eine eingestellte Spannung zur Bestimmung ist, dass der Motor sich dreht.
Beispielsweise wird in der Situation, dass das Lenkrad nicht gedreht werden kann (die Situation, dass das Lenkrad die Lenkbegrenzungsposition erreicht hat, die Situation, dass die gelenkten Räder in Spurrillen gefangen sind, oder dergleichen) das Lenkrad nicht gedreht, selbst wenn der vorbestimmte Drehwinkel zu dem Drehwinkel des Motors addiert wird. Daher besteht eine Möglichkeit, dass der durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfasste Drehwinkel sich nicht ändert. Demgegenüber kann, wenn eine induzierte Spannung, die in dem Motor erzeugt wird, hoch ist, geschätzt werden, dass der Motor sich dreht. Indem dies ausgenutzt wird, bestimmt die Sensorfehlerbestimmungseinheit endgültig, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, wenn es keine Änderung in dem durch die Drehwinkelerfassungseinheit erfassten Drehwinkel nach Addieren des vorbestimmten Drehwinkels gibt und der Betrag der induzierten Spannung, die in dem Motor erzeugt wird, höher als die eingestellte Spannung zur Bestimmung ist, dass der Motor sich dreht. Daher ist es in der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, weiterhin eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Drehwinkelsensor beibehalten wird, bei dem kein Fehler erfasst worden ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung kann die Motorsteuerungswertberechnungseinheit konfiguriert sein, einen Betrag eines Soll-Lenkunterstützungsdrehmoments für das Lenkdrehmoment größer einzustellen, wenn ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors durch die Sensorfehlerbestimmungseinheit erfasst worden ist, als wenn weder ein Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor noch ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors erfasst worden ist.
Wenn es keinen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, bei dem kein Fehler erfasst worden ist, ist es notwendig, zu bewirken, dass so weit wie möglich das Lenkdrehmoment nicht größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert wird, um eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu verhindern. Die Motorsteuerungswertberechnungseinheit stellt den Betrag des Soll-Lenkunterstützungsdrehmoments für das Lenkdrehmoment derart ein, dass der Betrag des Soll-Lenkunterstützungsdrehmoment für das Lenkdrehmoment in dem Fall, in dem ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors erfasst worden ist, größer als der Betrag des Soll-Lenkunterstützungsdrehmoments für das Lenkdrehmoment in dem Fall ist, in dem weder ein Fehler des ersten Drehwinkelsensors noch ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors erfasst worden ist. Somit ist es, wenn ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors erfasst worden ist, die Lenkbetätigung leicht (d. h. es wird erlaubt, dass das Lenkrad durch einen Fahrer mit einer kleineren Kraft betätigt werden kann), so dass es möglich ist, zu erschweren, dass das Lenkdrehmoment größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert wird. Daher ist es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Drehwinkelsensor beibehalten wird, bei dem kein Fehler erfasst worden ist. Der Betrag des Soll-Lenkunterstützungsdrehmoments für das Lenkdrehmoment kann in den gesamten Bereich des Lenkdrehmoments erhöht werden. Alternativ dazu kann eine derartige Beziehung in zumindest einem Teil des Bereichs des Lenkdrehmoments eingestellt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung können der erste Drehwinkelsensor und der zweite Drehwinkelsensor jeweils zwei magnetische Sensoren aufweisen. Zusätzlich können die zwei magnetischen Sensoren jeweils zwei in Reihe geschaltete magnetoresistive Elemente aufweisen, an denen eine Spannung von einer Leistungszufuhrschaltung angelegt wird. Zusätzlich können die zwei magnetischen Sensoren jeweils konfiguriert sein, ein Spannungssignal an einen Verbindungspunkt der entsprechenden zwei magnetoresistiven Elemente auszugeben, wobei sich die Spannungssignale mit der Drehung des Motors in einer Sinusform ändern und gleiche Amplituden mit zueinander um π/2 voneinander verschobene Phasen aufweisen. Zusätzlich kann das spezifische Verhalten ein Verhalten aufweisen, dass sich das Lenkdrehmoment periodisch mit einem vorab eingestellten Frequenzbereich ändert.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird in jedem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors ein sinusförmiges Spannungssignal anhand des Spannungssignals von einem der Magnetsensoren erhalten, und wird ein kosinusförmiges Spannungssignal von dem Spannungssignal des anderen der Magnetsensoren erhalten. Daher ist es möglich, den Motordrehwinkel durch Berechnung des Arcustangens der Spannungswerte (Spannungswerte, die eine Gleichspannungskomponente ausschließen) der zwei Signale zu erhalten.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird ein Wert auf der Grundlage der Summe des Quadrats eines Spannungswerts einer sinusförmigen Spannungskomponente (eines Spannungswerts, bei dem eine Gleichstromkomponente aus dem sinusförmigen Spannungssignal ausgeschlossen ist) und des Quadrats eines Spannungswerts einer kosinusförmigen Spannungskomponente (ein Spannungswert, bei dem eine Gleichstromkomponente aus dem kosinusförmigen Spannungssignal ausgeschlossen ist) (beispielsweise die Quadratwurzel der Summe) berechnet, und wenn der berechnete Wert kein vorbestimmter Wert ist, kann bestimmt werden, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt.
Wenn es einen Fehler dahingehend gibt, dass die Energieversorgungsspannung von jedem der Drehwinkelsensoren (zwei Magnetsensoren) auf eine mittlere Spannung fixiert (fest eingestellt) ist, die niedriger als eine normale Spannung ist, und das Potenzial an einem Zwischenpunkt sich geändert hat, weicht der Ursprung des Spannungssignals ab, das aus jedem Magnetsensor ausgegeben wird. Daher gibt es in der Situation, dass es einen Fehler in einem des ersten Drehwinkelsensors und des zweiten Drehwinkelsensors gibt, einen Bereich des Motordrehwinkels, in dem ein Fehler durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen berechneten Werts in Abhängigkeit von dem Motordrehwinkel nicht erfasst werden kann. Das heißt, dass ein Wert, der auf die Summe des Quadrats des Spannungswerts der sinusförmigen Spannungskomponente und des Quadrats des Spannungswerts der kosinusförmigen Spannungskomponente beruht, in dem spezifischen Bereich des Motordrehwinkels normal wird. Daher gibt es Bedenken, dass, wenn eine schnelle Lenkbetätigung ausgeführt wird, ein Fehler des Drehwinkelsensors nicht erfasst werden kann.
Demgegenüber fluktuiert, wenn es einen derartigen Energieversorgungsfehler gibt, das Lenkdrehmoment periodisch, während das Lenkrad betätigt wird. Unter Fokussierung auf ein derartiges Merkmal während eines Fehlers wird in der vorstehend beschriebenen Konfiguration, wenn sich das Lenkdrehmoment periodisch in dem vorab eingestelltem Frequenzbereich ändert, bestimmt, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist. Der vorab eingestellte Frequenzbereich wird auf den Bereich der Oszillationsfrequenz des Lenkdrehmoments eingestellt, von dem angenommen wird, dass er erfasst wird, wenn die Energieversorgungsspannung des Drehwinkelsensors, in dem kein Fehler erfasst worden ist, auf die Zwischenspannung fixiert ist. Daher ist es möglich, wenn es den vorstehend beschriebenen Energieversorgungsfehler gibt, einen Fehler korrekt zu bestimmen.
Figurenliste
Nachstehend sind beispielhafte Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 eine schematische Konfigurationsansicht eines elektrischen Servolenksystems für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Drehwinkelsensoreinheit zeigt;
3 eine Schaltungskonfigurationsansicht eines Sensorabschnitts zeigt;
4 eine Funktionsblockdarstellung einer Unterstützungs-ECU zeigt;
Fig. 5A und 5B Graphen zeigen, die Unterstützungskennfelder veranschaulichen;
6 einen Graphen zeigt, der eine Bestimmung durch die Verwendung einer Summe quadratischer Mittelwerte (Root-Mean-Square Sum) zeigt, ob es einen Fehler gibt;
7 eine Schaltungskonfigurationsansicht eines Sensorabschnitts einer Bauart zeigt, bei der eine Energieversorgungsschaltung nicht gemeinsam genutzt wird;
8 einen Graphen zeigt, der einen Schnelländerungsfehler eines erfassten Signals veranschaulicht;
9 einen Graphen zeigt, der einen Invertierungsfehler eines erfassten Signals veranschaulicht;
Fig. 10A und 10B Graphen zeigen, die Änderungen in dem Drehwinkel und dem Lenkdrehmoment im Falle eines Signalfixierungsfehlers veranschaulichen;
Fig. 11A, Fig. 11B und 11C Graphen zeigen, die Änderungen in erfassten Signalen, einer elektrischen Winkelabweichung und einer Summe des quadratischen Mittelwerts in dem Falle eines Energieversorgungsversatzfehlers veranschaulichen;
Fig. 12A und 12B Graphen zeigen, die Änderungen in dem Drehwinkel und dem Lenkdrehmoment in dem Falle eines Energieversorgungsversatzfehlers veranschaulichen;
13 ein Flussdiagramm zeigt, das eine zweite Fehlerbestimmungsroutine veranschaulicht;
Fig. 14A und 14B ein Flussdiagramm zeigen, das eine Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine veranschaulicht;
15 ein Flussdiagramm zeigt, das einen zusätzlichen Prozess in der Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine gemäß einem alternativen Beispiel für einen Fehlerbestimmungsschwellwert veranschaulicht;
16 einen Graphen zeigt, der ein Fehlerbestimmungswert-Einstellungskennfeld veranschaulicht;
17 ein Flussdiagramm zeigt, das einen zusätzlichen Prozess bei der Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine gemäß einem ersten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf eine endgültige Fehlerbestimmung veranschaulicht; und
18 ein Flussdiagramm zeigt, das einen zusätzlichen Prozess in der Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine gemäß einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachstehend ist ein elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine schematische Konfiguration des elektrischen Servolenksystems 1 für ein Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Das elektrische Servolenksystem 1 weist einen Lenkmechanismus 10, einen Motor 20 und eine elektronische Steuerungseinheit 100 als Hauptkomponenten auf. Der Lenkmechanismus 10 lenkt gelenkte Räder als Ergebnis einer Lenkbetätigung (Lenkbedienung) eines Lenkrads 11. Der Motor 20 ist an den Lenkmechanismus 10 angebracht und erzeugt ein Lenkunterstützungsdrehmoment (Lenkassistenzdrehmoment). Die elektronische Steuerungseinheit 100 steuert den Betrieb des Motors 20 in Reaktion auf einen Betätigungszustand des Lenkrads 11. Nachstehend wird die elektronische Steuerungseinheit 100 als Unterstützungs-ECU (Assistenz-ECU) 100 bezeichnet.
Der Lenkmechanismus 10 wandelt die Drehung einer Lenkwelle 12 um die Achse der Lenkwelle 12 in eine seitliche Hubbewegung einer Zahnstange (Rack Bar) 14 durch die Verwendung eines Zahnstangenmechanismus 13 um, und lenkt dann ein rechtes Vorderrad Wfr und ein linkes Vorderrad Wfl als Ergebnis der Hubbewegung der Zahnstange 14. Die Drehung der Lenkwelle 12 ist mit der Drehbetätigung des Lenkrads 11 verriegelt (gekoppelt). Die Lenkwelle 12 weist eine Hauptwelle 12a, eine Ritzelwelle 12c und eine Zwischenwelle 12b auf. Das Lenkrad 11 ist mit dem oberen Ende der Hauptwelle 12a gekoppelt. Die Ritzelwelle 12c ist mit dem Zahnstangenmechanismus 13 verbunden. Die Zwischenwelle 12b koppelt die Hauptwelle 12a mit der Ritzelwelle 12c über Kreuzgelenke (Kardangelenke) 12d, 12e.
Ein Zahnabschnitt 14a der Zahnstange 14 ist in einem Zahnstangengehäuse 15 untergebracht. Das rechte und das linke Ende der Zahnstange 14 liegen beide aus dem Zahnstangengehäuse 15 frei und sind mit Spurstangen 16 gekoppelt. Die anderen Enden der rechten und linken Spurstangen 16 sind mit (nicht gezeigten) Achsschenkeln verbunden, die jeweils in den rechten und linken Vorderrädern Wfr, Wfl vorgesehen sind. Nachstehend sind das rechte Vorderrad Wfr und das linke Vorderrad Wfl einfach als gelenkte Räder W bezeichnet.
Ein Drehmomentsensor 21 und ein Lenkwinkelsensor 22 sind in der Lenkwelle 12 (der Hauptwelle 12a) vorgesehen. Der Drehmomentsensor 21 erfasst einen Torsionswinkel einer Torsionsstange 12t und erfasst ein Lenkdrehmoment Tr, das der Lenkwelle 12 aus dem Lenkrad 11 zugeführt wird, auf der Grundlage des Torsionswinkels. Die Torsionsstange 12t ist an der Lenkwelle 12 (Hauptwelle 12a) angeordnet. Der Lenkwinkelsensor 22 erfasst den Drehwinkel des Lenkrads 11 als einen Lenkwinkel θh.
Die Betätigungsrichtung des Lenkrads 11 wird auf der Grundlage des Vorzeichens des Lenkdrehmoments Tr identifiziert. Beispielsweise wird das Lenkdrehmoment Tr bei Drehen des Lenkrads 11 nach links durch einen positiven Wert angegeben, und wird das Lenkdrehmoment Tr beim Drehen des Lenkrads 11 nach rechts durch einen negativen Wert angegeben. Die Lenkrichtung in Bezug auf eine Neutralposition wird durch das Vorzeichen des Lenkwinkels θh identifiziert. Beispielsweise wird ein nach links gerichteter Lenkwinkel θ durch einen positiven Wert angegeben, und wird ein nach rechts gerichtete Lenkwinkel θ durch einen negativen Wert angegeben. Der Betrag des Lenkdrehmoments T und der Betrag des Lenkwinkels θ werden durch deren absolute Werte angegeben.
Der Motor 20 ist an die Lenkwelle 12 (die Hauptwelle 12a) über einen Drehzahlreduzierer (Untersetzungsgetriebe) 25 angebracht. Beispielsweise wird ein bürstenloser Drei-Phasen-Motor als Motor 20 verwendet. Der Motor 20 wendet ein Unterstützungsdrehmoment auf die Drehbetätigung des Lenkrads 11 an, indem die Lenkwelle 12 zum Drehen um die mittlere Achse der Lenkwelle 12 über den Drehzahlreduzierer 25 durch die Verwendung des Rotors angetrieben wird.
Eine Drehwinkelsensoreinheit 30 ist in dem Motor 20 vorgesehen. Der Drehwinkelsensor 30 erfasst den Drehwinkel des Rotors 20a. Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Drehwinkelsensoreinheit 30 einen Magnetabschnitt 310 und einen Sensorabschnitt 320 auf. Der Magnetabschnitt 310 ist fest mit einem Ende des Rotors 20a des Motors 20 verbunden. Der Sensorabschnitt 320 ist derart vorgesehen, dass er dem Magnetabschnitt 310 zugewandt ist. Der Sensorabschnitt 320 ist auf einem Substrat 330 vorgesehen. Das Substrat 330 ist derart fixiert, dass die relative Position des Substrats 330 in Bezug auf das (nicht gezeigte) Gehäuse des Motors 20 sich nicht ändert. Der Magnetabschnitt 310 ist ein scheibenförmiges Magnetelement, das koaxial zu dem Rotor 20a des Motors 20 vorgesehen ist. Eine Halbregion 311 (halbmondförmige Region) des Magnetabschnitts 310 ist als N-Pol magnetisiert, und die restliche Halbregion 312 (halbmondförmige Region) ist als S-Pol magnetisiert.
Der Sensorabschnitt 320 ist um eine vorbestimmte Lücke (Spalt) in axialer Richtung des Motors 20a des Motors 20 von der scheibenförmigen Ebene des Magnetabschnitts 310 beabstandet. Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Sensorabschnitt 320 einen ersten Drehwinkelsensor 31 und einen zweiten Drehwinkelsensor 32 auf. Der erste Drehwinkelsensor 31 weist zwei Magnetsensoren Ss1, Sc1 auf. Der zweite Drehwinkelsensor 32 weist zwei Magnetsensoren Ss2, Sc2 auf.
Zur Erfassung des Drehwinkels des Motors 20 muss lediglich einer des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 vorgesehen werden; jedoch sind der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweite Drehwinkelsensor 32 als Sicherung im Falle eines Fehlers von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 vorgesehen. Daher weist die Drehwinkelsensoreinheit 30 den ersten Drehwinkelsensor 31 und den zweiten Drehwinkelsensor 32 auf.
Jeder der Magnetsensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 weist zwei Dünnfilmferromagnetmetallelemente (magnetoresistive Elemente) Ele1, Ele2 auf, die eine derartige Charakteristik aufweisen, dass ein elektrischer Widerstandswert sich in Reaktion auf die Größe (Stärke) eines Magnetfeldes in einer spezifischen Richtung ändert. In jedem der Magnetsensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 sind zwei Elemente Ele1 und Ele2 in Reihe miteinander geschaltet, wobei eine Spannung Vcc zwischen beiden Enden des Paars der in Reihe geschalteten zwei Elemente Ele1 und Ele2 angelegt wird (die Spannung Vcc wird zwischen dem Ende des Elements Ele1, das eines der in Reihe geschalteten Elemente ist, und dem Ende des Elements Ele2 angelegt, das das andere des Paars der in Reihe geschalteten Elemente ist). Jeder der Magnetsensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 gibt ein entsprechendes Spannungssignal Vsin1, Vcos1, Vsin2, Vcos2 aus, das jeweils ein Potenzial an einem entsprechenden Verbindungspunkt (Zwischenpunkt) zwischen den zwei Elementen Ele1 und Ele2 angibt. Ein Magnetsensor, der magnetoresistive Elemente verwendet, wird allgemein als MR-Sensor bezeichnet, so dass nachstehend die Magnetsensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 als MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 bezeichnet sind.
In diesem Sensorabschnitt 320 wird eine Energieversorgungsschaltung verwendet, die für den ersten Drehwinkelsensor 31 und den zweiten Drehwinkelsensor 32 gemeinsam ist, wobei ein Ende von jedem der MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 mit einem gemeinsamen Energieversorgungsanschluss verbunden ist, und das andere Ende von jedem der MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 mit einem gemeinsamen Masseanschluss verbunden ist.
Das Paar der zwei Elemente Ele1, Ele2 ist derart vorgesehen, dass die Anordnungsorientierungen sich voneinander unterscheiden. Das heißt, das Paar der zwei Elemente Ele1 und Ele2 ist derart vorgesehen, dass die Charakteristiken einer Änderung im elektrischen Widerstandswert gegenüber der Richtung eines Magnetfeldes, das auf jedes der Elemente Ele1 und Ele2 einwirkt, sich voneinander unterscheiden. Daher fluktuiert, wenn der Magnetabschnitt 310 sich dreht und dann die Richtung eines Magnetfeldes, das auf jedes der Elemente Ele1 und Ele2 einwirkt, sich dreht, die Spannung des Ausgangssignals des entsprechenden MR-Sensors S synchron mit der Drehung der Richtung des Magnetfeldes. Diese Spannungsfluktuation ändert sich in sinusförmiger Form in Reaktion auf den Drehwinkel des Motors 20.
Die vier MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 in dem Sensorabschnitt 320 geben jeweils ein periodisches Signal aus, dessen Spannung in sinusförmiger Form mit der Drehung des Motors 20 fluktuiert. Die vier MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 sind derart angeordnet, dass die Phase der Spannungswellenform von jedem Ausgangssignal um π/2 verschoben ist.
Wenn die Ausgangsspannung des MR-Sensors Ss1 Vsin1 ist, die Ausgangsspannung des MR-Sensors Sc1 Vcos1 ist, die Ausgangsspannung des MR-Sensors Ss2 Vsin2 ist, und die Ausgangsspannung des MR-Sensors Sc2 Vcos2 ist, werden die Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1, Vsin2, Vcos2 jeweils durch die nachfolgenden mathematischen Gleichungen (1) bis (4) ausgedrückt. $Vsin 1 = Vcc/ 2 + Vt \cdot sin θ$
$Vcos 1 = Vcc/ 2 + Vt \cdot cos θ$
$Vsin2 = Vcc/ 2 - Vt \cdot sin θ$
$Vcos2 = Vcc/ 2 - Vt \cdot cos θ$
θ gibt einen Winkel an, mit dem der Magnetabschnitt 310 gegenüber einer vorab eingestellten relativen Drehreferenzposition zwischen dem Magnetabschnitt 310 und dem Sensorabschnitt 320 gedreht ist. Vt gibt einen konstanten Spannungswert an.
Sinusförmige (kosinusförmige) Spannungssignale, deren Phasen voneinander um π/2 abweichen, werden durch Versetzen der Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2 der MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 um eine Größe erhalten, die gleicher einer darin enthaltenen Gleichspannungskomponente (Vcc/2) ist. Bei der Berechnung eines Motordrehwinkels werden Spannungswerte, die gegenüber den Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2 um die Größe der Gleichspannungskomponente (Vcc/2 = konstant) versetzt sind, das heißt Spannungswerte in Bezug auf 0 V (Ursprung) verwendet, die an der Mitte (Vcc/2) der Amplitude des sinusförmigen Spannungssignals eingestellt ist. Daher können nachstehend die Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2, die zur Berechnung des Motordrehwinkels verwendet werden, wie nachstehend durch die folgenden mathematischen Gleichungen (5) bis (8) ausgedrückt ersetzt werden. $Vsin 1 = Vt \cdot sin θ$
$Vcos 1 = Vt \cdot cos θ$
$Vsin2 = - Vt \cdot sin θ$
$Vcos2 = - Vt \cdot cos θ$
Wenn jeder der MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 von einer Bauart ist, die derart konfiguriert ist, dass das Ausgangssignal mit einer Periode von N (N: natürliche Zahl) in Bezug auf eine Drehung des Motors 20 fluktuiert, kann ein tatsächlicher Drehwinkel (Ist-Winkel) des Rotors 20a des Motors 20 als 1/N des Motordrehwinkels θ berechnet werden. Nachstehend erfolgt die Beschreibung unter der Annahme, dass θ in dem Ausgangssignal von jedem der MR-Sensoren Ss1, Sc1, Ss2 und Sc2 der Motordrehwinkel ist.
In dem auf diese Weise konfiguriertem Sensorabschnitt 320 werden die Ausgangsspannungen Vsin1 und Vcos1, deren Phasen voneinander um π/2 abweichen, aus dem ersten Drehwinkelsensor 31 zu der Unterstützungs-ECU 100 ausgegeben, und werden die Ausgangsspannungen Vsin2 und Vcos2, deren Phasen voneinander um π/2 abweichen, aus dem zweiten Drehwinkelsensor 32 zu der Unterstützungs-ECU 100 ausgegeben. Nachstehend sind die Spannungssignale, die aus dem ersten Drehwinkelsensor 31 ausgegeben werden, als erfasste Signale Vsin1 und Vcos1 bezeichnet, und sind die Spannungssignale, die aus dem zweiten Drehwinkelsensor 32 ausgegeben werden, als erfasste Signale Vsin2 und Vcos2 bezeichnet. Die Unterstützungs-ECU 100 verwendet die erfassten Signale Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2 zur Berechnung des Drehwinkels θ des Motors 20 und berechnet einen elektrischen Winkel, der zur Steuerung der Phase des Motors 20 erforderlich ist, anhand des Drehwinkels θ.
Nachstehend ist die Unterstützungs-ECU 100 beschrieben. Es sind nicht nur der vorstehend beschriebene Drehmomentsensor 21, der Lenkwinkelsensor 22 und die Drehwinkelsensoreinheit 30, sondern ebenfalls ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 mit der Unterstützungs-ECU 100 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 gibt zu der Unterstützungs-ECU 100 ein erfasstes Signal aus, das eine Geschwindigkeit V des Fahrzeugs angibt (die nachstehend als Fahrzeuggeschwindigkeit V bezeichnet werden kann).
Wie es in 4 gezeigt ist, weist die Unterstützungs-ECU 100 eine Unterstützungsberechnungseinheit 50 und eine Motorantriebsschaltung 40 auf. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 berechnet Sollsteuerungsgrößen des Motors 20 und gibt Schaltantriebssignale auf der Grundlage der berechneten Sollsteuerungsgrößen aus. Die Motorantriebsschaltung 40 treibt den Motor 20 entsprechend den Schaltantriebssignalen an, die aus der Unterstützungsberechnungseinheit 50 ausgegeben werden. Die Motorantriebsschaltung 40 ist beispielsweise aus einer Umrichterschaltung (Wechselrichterschaltung) gebildet. Die Motorantriebsschaltung 40 justiert die Stromgröße, die dem Motor 20 zugeführt wird, durch Eingabe der Schaltantriebssignale (PWM-Steuerungssignale), die aus der Unterstützungsberechnungseinheit 50 ausgegeben werden, um die Tastgrade der internen Schaltelemente zu steuern. Ein Stromsensor 41 und ein Spannungssensor 42 sind in der Motorantriebsschaltung 40 vorgesehen. Der Stromsensor 41 erfasst Motorströme Im, die jeweils durch die drei Phasen des Motors 20 fließen.
Der Spannungssensor 42 erfasst Anschlussspannungen Vm der Drei-Phasen-Anschlüsse des Motors 20.
Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 weist einen Mikrocomputer, verschiedene Eingangs-/Ausgangsschnittstellen, eine Schaltantriebsschaltung und dergleichen auf. Der Mikrocomputer ist aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen zusammengesetzt. Die Schaltantriebsschaltung führt die Schaltantriebssignale der Motorantriebsschaltung 40 zu.
Unter Fokussierung auf die Funktionen der Unterstützungsberechnungseinheit 50 weist die Unterstützungsberechnungseinheit 50 eine Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51, eine Speisungssteuerungseinheit 52, eine Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 und eine Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70 auf. Die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 berechnet Befehlsstromwerte, die die Steuerungsgrößen des Motors 20 sind. Die Speisungssteuerungseinheit 52 steuert den Betrieb der Motorantriebsschaltung 40 derart, dass Drei-Phasen-Ströme entsprechend den Befehlsstromwerten durch den Motor 20 fließen. Die Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 berechnet den Motordrehwinkel θ auf der Grundlage der erfassten Signale Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2, die aus der Drehwinkelsensoreinheit 30 ausgeben werden. Die Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70 erfasst einen Fehler der Drehwinkelsensoreinheit 30.
Die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 empfängt das Lenkdrehmoment Tr, das durch den Drehmomentsensor 21 erfasst wird, und berechnet ein Sollunterstützungsdrehmoment Ta* durch Zugriff auf ein normales Unterstützungskennfeld, das in 5A gezeigt ist. Bei dem normalen Unterstützungskennfeld handelt es sich um relationale Daten, bei denen die Beziehung zwischen einem Lenkdrehmoment Tr und einem Sollunterstützungsdrehmoment Ta* eingestellt ist, und weist eine derartige Kennlinie (Charakteristik) auf, dass ein höheres Sollunterstützungsdrehmoment Ta* eingestellt wird, wenn der Betrag (absoluter Wert) des Lenkdrehmoments Tr ansteigt. Fig. 5A und 5B zeigen eine Unterstützungskennlinie (Unterstützungscharakteristik) für ein Lenken nach links; jedoch ist bei einer Unterstützungskennlinie für ein Lenken nach rechts der Betrag derselbe wie derjenige der Unterstützungskennlinie für das Lenken nach links mit der Ausnahme, dass die Richtung, in der das Drehmoment erzeugt wird, sich unterscheidet. Bei der Berechnung des Sollunterstützungsdrehmoments Ta* kann beispielsweise durch Kombinieren des Lenkdrehmoments Tr mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein derartiges Sollunterstützungsdrehmoment Ta* eingestellt werden, das mit Ansteigen des Betrags (des absoluten Werts) des Lenkdrehmoments Tr ansteigt und sich mit Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit V reduziert.
Die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 empfängt das Sollunterstützungsdrehmoment Ta* und berechnet Unterstützungsbefehlsströme I*, die Sollströme sind, die zur Erzeugung des Sollunterstützungsdrehmoments Ta* erforderlich sind, in dem das Sollunterstützungsdrehmoment Ta* durch die Drehmomentskonstante des Motors 20 dividiert wird. Die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 führt die berechneten Unterstützungsbefehlsströme I* der Speisungssteuerungseinheit 52 zu.
Die Speisungssteuerungseinheit 52 lädt die Motorströme Im (die als Ist-Ströme Im bezeichnet sind), die durch den Stromsensor 41 erfasst werden, berechnet Abweichungen zwischen den Unterstützungsbefehlsströmen I* und den Ist-Strömen Im, und berechnet durch eine Proportional-Integral-Steuerung unter Verwendung der berechneten Abweichungen Sollspannungen V* derart, dass die Ist-Ströme Im den Unterstützungsbefehlsströmen I* nachfolgen. PWM-Steuerungssignale (Schaltantriebssignale) entsprechend den Sollströmen V* werden den Schaltelementen der Motorantriebsschaltung (Wechselrichter) 40 zugeführt. Auf diese Weise wird der Motor 20 angetrieben, und wird das Lenkunterstützungsdrehmoment, das dem Sollunterstützungsdrehmoment Ta* nachfolgt, dem Lenkmechanismus 10 zugeführt.
In diesem Fall empfängt die Speisungssteuerungseinheit 52 den aus der Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 zugeführten Motordrehwinkel θ, wandelt den Motordrehwinkel θ in einen elektrischen Winkel um und steuert die Phasenwinkel der Unterstützungsbefehlsströme I* auf der Grundlage des elektrischen Winkels. Beispielsweise steuert die Speisungssteuerungseinheit 52 den Antrieb des Motors 20 durch eine Stromvektorsteuerung unter Verwendung eines d-q-Koordinatensystems auf der Grundlage des aus dem Motordrehwinkel θ umgewandelten elektrischen Winkels. Das d-q-Koordinatensystem definiert eine d-Achse, die in einer Richtung eingestellt ist, in der sich ein Magnetfeld von jedem Permanentmagneten des Motors 20 erstreckt, und eine q-Achse, die in einer Richtung senkrecht zu der d-Achse eingestellt ist (eine Richtung, die im elektrischen Winkel gegenüber der d-Achse um π/2 voreilt).
Die Speisungssteuerungseinheit 52 empfängt ein Fehlererfassungssignal „Fehler“ aus der Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70. Das Fehlererfassungssignal „Fehler“ gibt einen Erfassungszustand eines Fehlers der Drehwinkelsensoreinheit 30 an. Das Fehlererfassungssignal „Fehler“ ist ein Signal, das einen Fehlersensor im Hinblick darauf angibt, ob es einen Fehler in irgendeinem der Sensoren in der Drehwinkelsensoreinheit 30 gibt, das heißt, ob es einen Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Wenn das Fehlererfassungssignal „Fehler“ angibt, dass keine Fehler der Drehwinkelsensoreinheit 30 erfasst worden ist, oder dass ein Fehler von lediglich einem Drehwinkelsensor (des ersten Drehwinkelsensors 31 oder des zweiten Drehwinkelsensors 32) erfasst worden ist, setzt die Speisungssteuerungseinheit 52 die Lenkunterstützungssteuerung fort. Das heißt, dass die Lenkunterstützung auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Tr ausgeführt wird. Wenn demgegenüber das Fehlererfassungssignal „Fehler“ angibt, dass ein Fehler in jedem der zwei Drehwinkelsensoren (sowohl des ersten Drehwinkelsensors 31 als auch des zweiten Drehwinkelsensors 32) erfasst worden ist, wird die Lenkunterstützung gestoppt.
Die Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 empfängt erfasste Signale (Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2), die aus dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 ausgegeben werden, und berechnet den Motordrehwinkel θ. Die Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 weist eine normale Drehwinkelberechnungseinheit 61, eine Einzelfehlerdrehwinkelberechnungseinheit 62 und eine Drehwinkelausgabeeinheit 63 auf.
Die Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 empfängt das Fehlererfassungssignal „Fehler“, das aus der Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70 ausgegeben wird, und berechnet die normale Drehwinkelberechnungseinheit 61 den Motordrehwinkel θ, wenn das Fehlererfassungssignal „Fehler“ angibt, dass sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind (kein Fehler erfasst worden ist). Wenn das Fehlererfassungssignal „Fehler“ angibt, dass ein Fehler von lediglich einem der Drehwinkelsensoren (des ersten Drehwinkelsensors 31 oder des zweiten Drehwinkelsensors 32) erfasst worden ist, berechnet die Einzelfehlerdrehwinkelberechnungseinheit 62 den Motordrehwinkel θ durch Verwendung des anderen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32, bei dem kein Fehler erfasst worden ist.
Es wird zugelassen, dass die normale Drehwinkelberechnungseinheit 61 den Motordrehwinkel θ selbst mit der Verwendung von irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechnet. Beispielsweise wird zugelassen, dass der Motordrehwinkel θ durch Verwendung der Ausgangsspannungen Vsin1 und Vcos1 des ersten Drehwinkelsensors 31 berechnet wird, wie es durch die nachfolgende mathematische Gleichung ausgedrückt ist. $θ = {tan}^{- 1} (sin θ / cos θ) = {tan}^{- 1} (Vsin 1 / Vcos 1)$
Gleichermaßen wird zugelassen, dass der Motordrehwinkel durch Verwendung der Ausgangsspannungen Vsin2 und Vcos2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechnet wird, wie es durch die nachfolgende mathematische Gleichung ausgedrückt ist. $θ = {tan}^{- 1} (sin θ / cos θ) = {tan}^{- 1} (Vsin2 / Vcos2)$
Bei der Berechnung des Motordrehwinkels θ werden zwei Lösungen erhalten; jedoch wird der Winkel θ, der innerhalb des ersten Quadranten (0° bis 90°) fällt, ausgewählt, wenn sinθ und cosθ positive Werte sind, wird der Winkel von θ, der innerhalb des zweiten Quadranten (90° bis 180°) ausgewählt, wenn sinθ ein positiver Wert ist und cosθ ein negativer Wert ist, wird der Winkel von θ ausgewählt, der innerhalb des dritten Quadranten (180° bis 270°) ausgewählt, wenn sinθ und cosθ negative Werte sind, und wird der Winkel von θ ausgewählt, der innerhalb des vierten Quadranten (270° bis 360°) fällt, wenn sinθ ein negativer Wert ist und cosθ ein positiver Wert ist. Nachstehend entspricht die Berechnung eines Arcustangens dieser Regel.
Wenn sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind, wird zugelassen, dass der Motordrehwinkel θ durch Verwendung von einem der Ausgangssignale von jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechnet wird (Ausgangssignale, deren Phasen voneinander um π/2 abweichen). Wenn beispielsweise die Ausgangsspannung Vsin1 des MR-Sensors Ss1 und die Ausgangsspannung Vcos2 des MR-Sensors Sc2 verwendet werden, wird zugelassen, dass der Motordrehwinkel θ durch Verwendung der nachfolgenden mathematischen Gleichung (11) berechnet wird. $θ = {tan}^{- 1} (sin θ / cos θ) = {tan}^{- 1} (Vsin 1 / - Vcos 2)$
Wenn die Ausgangsspannung Vcos1 des MR-Sensors Sc1 und die Ausgangsspannung Vsin2 des MR-Sensors Ss2 verwendet werden, wird zugelassen, dass der Motordrehwinkel θ durch die Verwendung der nachfolgenden mathematischen Gleichung (12) berechnet wird. $θ = {tan}^{- 1} (sin θ / cos θ) = {tan}^{- 1} (-Vsin2 / Vcos1)$
Wenn der Motordrehwinkel durch Verwendung der mathematischen Gleichung (11) oder der mathematischen Gleichung (12) auf diese Weise berechnet wird, kann angenommen werden, dass der erste Drehwinkelsensor 31 (oder der zweite Drehwinkelsensor 32) aus dem MR-Sensor Ss1 und dem MR-Sensor Sc2 gebildet ist, und der zweite Drehwinkelsensor 32 (oder der erste Drehwinkelsensor 31) aus dem MR-Sensor Ss2 und dem MR-Sensor Sc1 gebildet ist.
Alternativ dazu kann der Motordrehwinkel θ durch Verwendung aller Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1, Vsin2 und Vcos2 berechnet werden, die aus dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 ausgegeben werden. Beispielsweise werden eine Spannungsdifferenz Vs1-s2, die eine Differenz (Vsin1-Vsin2) zwischen der Ausgangsspannung Vsin1 des MR-Sensors Ss1 und der Ausgangsspannung Vsin2 des MR-Sensors Ss2 angibt, und eine Spannungsdifferenz Vc1-c2, die eine Differenz (Vcos1-Vcos2) zwischen der Ausgangsspannung Vcos1 des MR-Sensors Sc1 und der Ausgangsspannung Vcos2 des MR-Sensors Sc2 angibt, jeweils durch die nachfolgenden mathematischen Gleichungen (13), (14) ausgedrückt. $Vs 1 - s 2 = Vt \cdot sin θ - (- Vt \cdot sin θ) = 2 Vt \cdot sin θ$
$Vc 1 - c 2 = Vt \cdot cos θ - (- Vt \cdot cos θ) = 2 Vt \cdot cos θ$
Daher wird ebenfalls erlaubt, dass der Motordrehwinkel θ durch Verwendung der nachfolgenden mathematischen Gleichung (15) berechnet wird. $θ = {tan}^{- 1} (sin θ / cos θ) = {tan}^{- 1} (Vs1-s2 / Vc1-c2)$
Die normale Drehwinkelberechnungseinheit 61 gibt den Motordrehwinkel θ, der durch Verwendung von einer der vorstehend beschriebenen Berechnungsformeln (9), (10), (11) und (12) berechnet wird, den Mittelwert der Motordrehwinkel, die jeweils durch Verwendung einer Vielzahl der Berechnungsformeln berechnet werden, oder den Motordrehwinkel, der durch Verwendung der Berechnungsformel (15) berechnet wird, als berechnetes Ergebnis (Berechnungsergebnis) aus. Der Mittelwert der Sinussignale (Vsin1, Vsin2) und der Mittelwert der Kosinussignale (Vcos1, Vcos2) in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 können berechnet werden, und dann kann der Motordrehwinkel θ durch Verwendung der Mittelwerte verwendet werden.
Die Einzelfehlerdrehwinkelberechnungseinheit 62 berechnet den Motordrehwinkel θ durch Verwendung von irgendeiner der Berechnungsformeln (9), (10), (11), (12) auf der Grundlage der Ausgangsspannungen, die aus dem Drehwinkelsensor ausgegeben werden, in dem kein Fehler erfasst worden ist (dem ersten Drehwinkelsensor 31 oder dem zweiten Drehwinkelsensor 32). Wenn beispielsweise ein Fehler des MR-Sensors Sc1 des ersten Drehwinkelsensors 31 erfasst worden ist, wird der Motordrehwinkel θ durch Verwendung der erfassten Signale Vsin2, Vcos2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 ohne Verwendung der erfassten Signale Vsin1, Vcos1 des MR-Sensors Sc1 und des MR-Sensors Ss1 berechnet.
Die Drehwinkelausgabeeinheit 63 gibt den Motordrehwinkel θ, der durch die normale Drehwinkelberechnungseinheit 61 oder die Einzelfehlerdrehwinkelberechnungseinheit 62 berechnet wird, zu der Speisungssteuerungseinheit 62 aus.
Die Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70 weist eine erste Fehlererfassungseinheit 71, eine zweite Fehlererfassungseinheit 72 und eine Fehlersignalausgabeeinheit 73 auf. Die erste Fehlererfassungseinheit 71 wird in der Situation aktiviert, in der kein Fehler in beiden der Drehwinkelsensoren (dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32) erfasst worden ist. Die erste Fehlererfassungseinheit 71 bestimmt, ob es einen Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, und identifiziert einen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32, in dem es einen Fehler gibt. Diese Bestimmung kann als eine erste Fehlerbestimmung betrachtet werden.
Demgegenüber wird die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in der Situation aktiviert, in der ein Fehler von irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch die erste Fehlererfassungseinheit 71 erfasst worden ist. Die zweite Fehlererfassungseinheit 72 bestimmt, ob es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt (dem Drehwinkelsensor, in dem kein Fehler erfasst worden ist).
Die Fehlersignalausgabeeinheit 73 gibt das Fehlererfassungssignal „Fehler“ zu der Speisungssteuerungseinheit 52 und der Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 aus. Das Fehlererfassungssignal „Fehler“ gibt den Zustand eines Fehlers der Drehwinkelsensoreinheit 30 an. Beispielsweise gibt das Fehlererfassungssignal „Fehler“ „0“ an, wenn sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind (kein Fehler erfasst worden ist), gibt „1“ an, wenn lediglich ein Fehler des ersten Drehwinkelsensors 31 erfasst worden ist, gibt „2“ an, wenn lediglich ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, und gibt „3“ an, wenn ein Fehler von jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist.
Die erste Fehlererfassungseinheit 71 verwendet die Ausgangssignale des ersten Drehwinkelsensors 31 und die Ausgangssignale des zweiten Drehwinkelsensors 32, um auf der Grundlage von Abweichungen zwischen den entsprechenden Ausgangssignalen zu bestimmen, ob es einen Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Beispielsweise berechnet die erste Fehlererfassungseinheit 71 eine Abweichung |θ1-θ2| zwischen einem Motordrehwinkel (der als erster berechneter Motordrehwinkel θ1 bezeichnet wird), der anhand der Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1 des ersten Drehwinkelsensors 31 berechnet wird, und eines Motordrehwinkels (der als zweiter berechneter Motordrehwinkel θ2 bezeichnet wird), der anhand der Ausgangsspannungen Vsin2, Vcos2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechnet wird. Wenn die Abweichung |θ1-θ2| größer als ein Fehlerbestimmungsreferenzwert ist, bestimmt die erste Fehlererfassungseinheit 71, dass es einen Fehler in einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt.
Die Fehlerbestimmung, die durch die erste Fehlererfassungseinheit 71 durchgeführt wird, ist nicht auf einen Vergleich zwischen dem ersten berechneten Motordrehwinkel θ1 und dem zweiten berechneten Motordrehwinkel θ2 begrenzt. Beispielsweise kann statt dessen oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Technik eine Fehlerbestimmung durch Vergleich des absoluten Werts der Ausgangsspannung Vsin1 des ersten Drehwinkelsensors 31 mit dem absoluten Wert der Ausgangsspannung Vsin2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 (die absoluten Werte der Ausgangsspannungen Vsin1, Vsin2 fallen miteinander zusammen, wenn der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind), durch Vergleich des Vorzeichens der Ausgangsspannung Vsin1 des ersten Drehwinkelsensors 31 mit dem Vorzeichen der Ausgangsspannung Vsin2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 (die Vorzeichen der Ausgangsspannungen Vsin1, Vsin2 sind zueinander entgegengesetzt, wenn der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind) oder dergleichen durchgeführt werden. Gleichermaßen kann eine Fehlerbestimmung durch Vergleich des absoluten Werts der Ausgangsspannung Vcos1 des ersten Drehwinkelsensors 31 mit dem absoluten Wert der Ausgangsspannung Vcos2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 (die absoluten Werte der Ausgangsspannungen Vcos1, Vcos2 fallen miteinander zusammen, wenn der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind), durch Vergleich des Vorzeichens der Ausgangsspannung Vcos1 des ersten Drehwinkelsensors 31 mit dem Vorzeichen der Ausgangsspannung Vcos2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 (die Vorzeichen der Ausgangsspannungen Vcos1, Vcos2 sind zueinander entgegengesetzt, wenn der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind), oder dergleichen durchgeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, genau und schnell eine Fehlerbestimmung durchzuführen, da zugelassen wird, dass die erste Fehlererfassungseinheit 71 die vier Ausgangssignale des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 bei der Fehlerbestimmung nutzt.
Die erste Fehlererfassungseinheit 71 berechnet parallel zu der vorstehend beschriebenen Vergleichsoperation eine Summe der quadratischen Mittelwerte √(Vsin1² + Vcos1²), die die Summe der Quadrate der Ausgangsspannungen Vsin1 und Vcos1 des ersten Drehwinkelsensors 31 repräsentiert, und eine Summe der quadratischen Mittelwerte √(Vsin2² + Vcos2²), die die Summe der Quadrate der Ausgangsspannungen Vsin2 und Vcos2 des zweiten Drehwinkelsensors 32 repräsentiert. Für den ersten Drehwinkelsensor 31 oder den zweiten Drehwinkelsensor 32, bei dem kein Fehler vorhanden ist, ist dieses berechnete Ergebnis √(Vt²(sinθ² + cosθ²)) = Vt, und ist ein vorab eingestellter konstanter Wert.
Wenn der erste berechnete Motordrehwinkel θ1 und der zweite berechnete Motordrehwinkel θ2 voneinander abweichen, nimmt die Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 einen anormalen Wert an. Daher ist die erste Fehlererfassungseinheit 71 in der Lage, den einen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32, dessen berechnete Summe der quadratischen Mittelwerte der entsprechenden Ausgangsspannungen außerhalb eines zulässigen Bereichs fällt, als den ersten Drehwinkelsensor 31 oder den zweiten Drehwinkelsensor 32 zu identifizieren, in dem ein Fehler vorhanden ist. Beispielsweise kann, wie es in 6 gezeigt ist, gemäß der der Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte Vx ist, wenn die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx größer als oder gleich V1 (= Vt - α) ist, was der untere Grenzwert des zulässigen Bereichs ist, und kleiner als oder gleich V2 (= Vt + α) ist, was der obere Grenzwert des zulässigen Bereichs ist, bestimmt werden, dass der Drehwinkelsensor normal ist; andernfalls kann bestimmt werden, dass es einen Fehler in dem Drehwinkelsensor gibt. Die Fehlerbestimmung auf der Grundlage des Betrags von Vt², der durch Berechnen einer Quadratsumme bei Auslassen der Berechnung der Quadratwurzel erhalten wird, ist ebenfalls im Wesentlichen dieselbe.
Die zweite Fehlererfassungseinheit 72 ist eine funktionelle Einheit, die einen Fehler des anderen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst, der sich von dem Drehwinkelsensor unterscheidet, bei dem ein Fehler durch die erste Fehlererfassungseinheit 71 erfasst worden ist. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es, wenn sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind, möglich, zuverlässig zu bestimmen, dass es einen Fehler in einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, indem die vier Ausgangssignale des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 verwendet (verglichen) werden. Jedoch verschwindet, nachdem ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, ein geeignetes Vergleichsziel, so dass es schwierig ist, genau zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Nachstehend ist der Grund dafür beschrieben.
Beispielsweise ist der in der JP 2012-98231 A beschriebene Drehwinkelsensor derart konfiguriert, dass Spannungen jeweils von unabhängigen Energieversorgungsschaltungen an die MR-Sensoren Sc1, Sc2 und die MR-Sensoren Ss1, Sc2 in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 angelegt werden, wie es in 7 gezeigt ist. Mit dieser Konfiguration ist es selbst in der Situation, bei der ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, meistens möglich, einen Fehler durch Vergleich der Ausgangsspannungen Vsin2, Vcos2 der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 in den zweiten Drehwinkelsensor 32, in dem kein Fehler erfasst worden ist, oder durch Vergleich der Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1 der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 in dem ersten Drehwinkelsensor 31 zu erfassen, bei dem kein Fehler erfasst worden ist.
Jedoch wird die Konfiguration, dass ein Energieversorgungsanschluss und ein Masseanschluss zwischen dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 gemeinsam genutzt werden, wie es der Fall gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, ebenfalls allgemein angewendet. Auf diese Weise tritt in dem Fall der Konfiguration, dass eine Energieversorgungsschaltung zwischen dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 gemeinsam genutzt wird, wenn beispielsweise die Spannung Vcc an dem Energieversorgungsanschluss auf einen anormalen Wert (einen Zwischenwert, der niedriger als eine geeignete Spannung ist) fixiert bzw. fest eingestellt ist (beispielsweise wenn die Energieversorgungsspannung, die eigentlich 5 Volt sein sollte, 3 Volt beträgt), eine Fehlerbetriebsart auf, die gleichzeitig die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 des zweiten Drehwinkelsensors 32, bei dem kein Fehler erfasst worden ist, oder die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 des ersten Drehwinkelsensors 31 beeinflusst, bei dem kein Fehler erfasst worden ist. In diesem Fall kann es, selbst wenn die Ausgangsspannungen Vsin2, Vcos2 der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 des verbleibenden einen zweiten Drehwinkelsensors 32 oder die Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1 der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 des verbleibenden einen ersten Drehwinkelsensors 31 miteinander verglichen werden, schwierig sein, einen Fehler zu erfassen, oder es kann Zeit erfordern, einen Fehler zu erfassen.
Beispielsweise kann es einen derartigen Fehler geben, dass die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 auf eine falsche Zwischenspannung (irgendeine Spannung innerhalb eines ursprünglichen Spannungsbereichs) in dem verbleibenden zweiten Drehwinkelsensor 32 fixiert sind, oder einen Fehler geben, dass die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 auf eine falsche Zwischenspannung (irgendeine Spannung innerhalb eines ursprünglichen Spannungsbereichs) in dem verbleibenden ersten Drehwinkelsensor 31 fixiert sind. In diesem Fall ist die Summe der quadratischen Mittelwerte √(Vsin1² + Vcos1²) ebenfalls fixiert. In einem derartigen Fall ist es schwierig, zu bestimmen, ob keine Lenkbetätigung (einschließlich des Haltens des Lenkrads bei einem gewissen Winkel) ausgeführt wird, oder ob es einen Fehler in dem verbleibenden einen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Das heißt, da die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 oder die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 ähnliche Werte wie diejenigen in dem Fall, in dem keine Lenkbetätigung ausgeführt wird, angeben, ist es schwierig, zuverlässig einen Fehler zu bestimmen, selbst wenn die Ausgangsspannungen Vsin2, Vcos2 der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 miteinander verglichen werden oder die Ausgangsspannungen Vsin1, Vcos1 der MR-Sensoren Ss1, Sc1 miteinander verglichen werden. In einem Zustand, in dem sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind, kann im Wesentlichen nicht angenommen werden, dass die Ausgangssignale der vier MR-Sensoren Sc1, Ss1, Sc2, Ss2 auf eine Zwischenspannung aus diesem Zustand gleichzeitig fixiert werden, so dass es möglich ist, einen Signalfixierungsfehler von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch Vergleich der Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 miteinander oder Vergleich der Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 miteinander zu erfassen.
Selbst wenn es einen Fehler in einem der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 des verbleibenden zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt oder wenn es einen Fehler in einem der zwei MR-Sensoren Ss1, Sc1 des verbleibenden ersten Drehwinkelsensors 31 gibt, kann eine Fehlerbestimmung unter Verwendung der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen Zeit benötigen, um endgültig einen Fehler zu bestimmen, oder schlimmstenfalls kann diese nicht in der Lage sein, einen Fehler zu erfassen. Beispielsweise kann, wie es in 8 gezeigt ist, selbst wenn die Ausgangsspannung des MR-Sensors Sc2, der einer der zwei MR-Sensoren Ss2, Sc2 ist, sich schnell ändert und der Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen ein anormaler Wert wird, die Ausgangsspannung sich ändern, wie es in 9 gezeigt ist, bevor eine eingestellte Zeit, die zur endgültigen Bestimmung eines Fehlers erforderlich ist, verstreicht. Das heißt, selbst wenn lediglich das Vorzeichen der Ausgangsspannung des MR-Sensors Sc2 gegenüber einem normalen Wert invertiert ist (was als Invertierungsfehler bezeichnet ist), ist der Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen √(Vt²(sinθ² + cosθ²)) = Vt (normaler Wert), sodass es nicht möglich ist, endgültig zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem MR-Sensor Sc2 gibt.
Allgemein wird zur Verhinderung einer fehlerhaften Fehlerbestimmung eine Technik zur endgültigen Bestimmung eines Fehlers nach einer Bestimmung, dass ein anormaler Zustand für eine eingestellte Zeit sich fortgesetzt hat, angewendet. Daher kehrt beispielsweise, wie es in 8 gezeigt ist, selbst wenn die Ausgangsspannung des MR-Sensors Sc2 sich schnell ändert und der Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen einen anormalen Wert annimmt, jedoch wenn vor Verstreichen der eingestellten Zeit das Vorzeichen der Ausgangsspannung invertiert wird, wie es in 9 gezeigt ist, der Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen auf einen normalen Wert zurück. In einem derartigen Fall benötigt es Zeit, um endgültig einen Fehler zu bestimmen, oder schlimmstenfalls ist es nicht möglich, einen Fehler zu erfassen.
Beispielsweise ist es in der Situation, in der sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind, möglich, eine zur endgültigen Bestimmung eines Fehlers erforderliche Zeit zu reduzieren, da es möglich ist, einen Fehler durch Verwenden (Vergleichen) der vier Ausgangssignale des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 zu bestimmen. Das heißt, dass, wenn der Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 normal ist, es in einem frühen Stadium nach Erfassung der schnellen Änderung möglich ist, einen Fehler des Drehwinkelsensors zu bestimmen, dessen Wert der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen sich schnell geändert hat. Jedoch erfordert es in der Situation, bei der ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 endgültig bestimmt wird, längere Zeit, um einen Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 unter dem Risiko einer fehlerhaften Erfassung zu bestimmen. Wenn ein Invertierungsfehler in einer Zeitdauer, während der auf das Verstreichen einer Zeit zur endgültigen Bestimmung eines Fehlers abgewartet wird, auftritt, ist es daher nicht möglich, einen Fehler zu bestimmen.
Auf diese Weise kann, wenn der Motordrehwinkel durch Verwendung des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst wird, es nicht möglich sein, genau einen Fehler lediglich durch Verwendung der Ausgangssignale des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 zu erfassen. Wenn die Ausgangsspannung sich schnell ändert, ändert sich der zu berechnende Motordrehwinkel ebenfalls schnell. Daher kann in einer Zeitdauer von dem Auftreten eines Fehlers bis zur endgültigen Bestimmung des Fehlers eine Lenkunterstützung signifikant irrtümlich durchgeführt werden oder kann eine falsche Lenkunterstützung für eine längere Zeit ausgeführt werden.
Die zweite Fehlererfassungseinheit 72 erfasst korrekt einen Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch Hinzufügen einer Fehlerbestimmung auf der Grundlage von Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr zusätzlich zu der Fehlerbestimmung auf der Grundlage der Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangssignale des Verbleibenden ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32.
Wenn eine Lenkunterstützungssteuerung auf der Grundlage des Motordrehwinkels θ ausgeführt wird, der durch Verwendung der Ausgangssignale des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechnet wird, und wenn es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, tritt eine spezifische Änderung in dem Lenkdrehmoment Tr auf. Beispielsweise kann angenommen werden, dass ein Fehler dahingehend auftritt, dass die zwei Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Sc1, Ss1 des Verbleibenden ersten Drehwinkelsensors 31 oder die Ausgangssignale der zwei MR-Sensoren Sc2, Ss2 des verbleibenden zweiten Drehwinkelsensors 32 auf eine gewissen Spannung gleichzeitig fixiert werden (was als Signalfixierungsfehler bezeichnet ist). In diesem Fall ist, wie es in 10A gezeigt ist, der zu berechnende Motordrehwinkel θ zu der Zeit konstant, zu der einen Fehler auftritt.
Daher wird, obwohl der Motor 20 sich dreht, der konstante Motordrehwinkel θ der Speisungssteuerungseinheit 52 zugeführt. Daher ist es nicht möglich, den elektrischen Winkel des Motors 20 in die Drehrichtung vorzuschieben, und reduziert sich das Lenkunterstützungsdrehmoment. Als Ergebnis betätigt der Fahrer das Lenkrad 11 unbewusst, um die Reduzierung des Lenkunterstützungsdrehmoments zu kompensieren. Daher steigt das durch den Drehmomentsensor 21 erfasste Lenkdrehmoment Tr schnell an, wie es in 10B gezeigt ist.
Das Lenkdrehmoment Tr fällt innerhalb des Bereichs mit einer erwarteten Breite, wenn der Verbleibende des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 normal ist und die Speisungssteuerung des Motors 20 in geeigneter Weise ausgeführt wird; jedoch überschreitet das Lenkdrehmoment Tr den angenommenen Bereich, wenn es einen Signalfixierungsfehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, und als Ergebnis wird der Motordrehwinkel θ auf einen konstanten Wert fixiert. Daher ist es durch Erfassung eines spezifischen Verhaltens (Anstieg) des Drehmoments Tr möglich, zu bestimmen, dass es einen Signalfixierungsfehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt.
Als ein weiteres Fehlermuster tritt ein derartiger Fehler auf, dass die Energieversorgungsspannung Vcc in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 auf eine Zwischenspannung fixiert wird, die niedriger als eine normale Spannung ist (was als Energieversorgungsversatzfehler bezeichnet wird). In diesem Fall ändern sich, wie es in 11A gezeigt ist, die Spannungen der Ausgangssignale des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32. In diesem Beispiel ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Energieversorgungsspannung Vcc sich von 5 Volt auf 4 Volt ändert. In diesem Fall verschiebt sich in den Ausgangssignalen des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 der Mittelpunkt (Ursprung) der Oszillation von 2,5 Volt auf 2 Volt, und ändert sich die Amplitude auf 2 Volt. Somit gibt es einen Fehler in einem zu berechnenden Drehwinkel (der hier im elektrischen Winkel angegeben ist), wie es in 11B gezeigt ist.
Dieser Fehler fluktuiert periodisch mit einer Periode von 360° im elektrischen Winkel mit der Drehung des Motors 20. In diesem Fall wird, wenn die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx der Ausgangsspannungen des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechnet wird, eine Anormalität nicht immer erfasst, und wird eine Anormalität in Abhängigkeit von einer Drehposition nicht erfasst, wie es in 11C gezeigt ist. In diesem Beispiel ist es in der Fläche, die in dem Graphen durch eine gestrichelte Linie umgeben ist, möglich, einen Fehler des Drehwinkelsensors zuverlässig zu erfassen, da die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx der Ausgangsspannungen signifikant von einem normalen Wert abweicht; jedoch ist es nicht möglich einen Fehler bei etwa 180° oder 270° im elektrischen Winkel zu erfassen. Daher gibt es, wenn ein Fahrer eine schnelle Lenkbetätigung ausführt, einen Fall, in dem es nicht möglich ist einen Fehler zu erfassen, selbst wenn die Summe der quadratischen Mittelwerte der Ausgangsspannungen berechnet wird.
Wenn ein Energieversorgungsversatzfehler in einem Zustand auftritt, in dem der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweiten Drehwinkelsensor 32 normal sind, werden die Phasen der Ausgangsspannungen von jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 um π verschoben, so dass es eine extrem geringe Möglichkeit gibt, dass die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx der Ausgangsspannungen von jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gleichzeitig innerhalb eines normalen Werts fällt. Daher ist es, wenn ein Energieversorgungsversatzfehler in einem Zustand auftritt, in dem der erste Drehwinkelsensor 31 und der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind, möglich, den Fehler schnell zu erfassen.
Wenn ein Energieversorgungsversatzfehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 während des Lenkens auftritt, weicht der berechnete Motordrehwinkel θ periodisch von einem wahren Wert ab, wie es in 12A gezeigt ist. Daher tritt eine Drehmomentwelligkeit (Drehmomentrippel) in dem Motor 20 auf. Wenn beispielsweise die Anzahl der Polpaare des Motors 70 7 ist, das Übersetzungsverhältnis des Drehzahlreduzierers 25 18,5 ist und die Lenkgeschwindigkeit 90°/s (Grad/Sekunde) ist, ist die Frequenz der Drehmomentwelligkeit 32 Hz (=7x18,5x90/360). In Synchronisation mit der Drehmomentwelligkeit fluktuiert das Lenkdrehmoment, das dem Lenkrad 11 durch einen Fahrer beaufschlagt wird, periodisch, wie es in 12B gezeigt ist. Derartige Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment aufgrund eines Energieversorgungsversatzfehlers des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 weisen eine kurze Periode auf, und werden nicht absichtlich durch die Lenkbetätigung durch den Fahrer erzeugt oder können nicht absichtlich durch die Lenkbetätigung durch den Fahrer erzeugt werden. Daher ist es möglich, leicht die Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment von der Oszillation des Lenkdrehmoments, die aus der absichtlichen Lenkbetätigung des Fahrers resultieren, zu unterscheiden.
Daher ist es durch Erfassung derartiger periodischer Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr möglich, zu bestimmen, dass es einen Energieversorgungsversatzfehler in dem verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, wenn die Periode der Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment innerhalb eines eingestellten Periodenbereichs fällt, der in dem Falle eines Energieversorgungsversatzfehlers angenommen wird.
Nachstehend ist ein Prozess beschrieben, der in der zweiten Fehlererfassungseinheit 72 ausgeführt wird. 13 zeigt eine zweite Fehlerbestimmungsroutine, die durch die zweite Fehlererfassungseinheit 72 ausgeführt wird. Die zweite Fehlerbestimmungsroutine wird wiederholt zu vorbestimmten kurzen Berechnungsintervallen ausgeführt. Die zweite Fehlerbestimmungsroutine ist eine Subroutine, die als Schritt S17 einer (nachstehend beschriebenen) Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine (Fig. 14A und 14B) enthalten ist.
Wenn die zweite Fehlerbestimmungsroutine initiiert wird, lädt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S101 die erfassten Signale Vsin1, Vcos1 des Verbleibenden Drehwinkelsensors und berechnet die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx (=√(Vsin1² + Vcos1²)) der Ausgangsspannungen. Der Fall, bei dem der verbleibende eine Drehwinkelsensor (der Drehwinkelsensor, der sich von dem Drehwinkelsensor unterscheidet, bei dem ein Fehler durch die erste Fehlererfassungseinheit 71 erfasst worden ist) der erste Drehwinkelsensor 31 ist, ist als ein Beispiel beschrieben.
Nachfolgend bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S102, ob die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx größer als oder gleich V1 (=Vt-a) was der untere Grenzwert des zulässigen Bereichs ist, und kleiner als oder gleich V2 (=Vt+a) ist, was der obere Grenzwert des zulässigen Bereichs ist, das heißt, ob die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx innerhalb des zulässigen Bereichs fällt. α ist eine Toleranz (allowance) (a>0), die durch Berücksichtigung eines Erfassungsfehlers und dergleichen erhalten wird. Wenn die Summe der quadratischen Mittelwerte Vx außerhalb des zulässigen Bereichs fällt, bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S103, dass es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 gibt, wonach die Routine endet.
Wenn demgegenüber eine positive Bestimmung in Schritt S102 gemacht wird, das heißt, wenn kein Fehler auf der Grundlage der Summe der quadratischen Mittelwerte erfasst worden ist, geht die zweite Fehlererfassungseinheit 72 mit der Verarbeitung zu Schritt S104 über. Die Verarbeitung von Schritt S104 ist eine Verarbeitung zur Bestimmung, ob es einen Fehler in dem verbleibenden ersten Drehwinkelsensor 31 gibt, auf der Grundlage von Fluktuationen in dem Drehmoment Tr. Das heißt, es gibt einen Fall, in dem es nicht möglich ist, einen Fehler des ersten Drehwinkelsensors 31 durch die Verwendung der Summe der quadratischen Mittelwerte zu erfassen, so dass dies die Verarbeitung zur Abdeckung eines derartigen Falls ist.
Die zweite Fehlererfassungseinheit 72 lädt in Schritt S104 das durch den Drehmomentsensor 21 erfasste Lenkdrehmoment Tr und bestimmt, ob der Betrag des Lenkdrehmoments Tr (Lenkdrehmoment |Tr|) größer als oder gleich wie ein vorab eingestellter Fehlerbestimmungswert T1 ist. Wenn das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, erhöht (inkrementiert) die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S105 einen Zeitgeberzählwert (Timer Counter) tim um einen Wert von 1, und bestimmt in Schritt S106, ob der Zeitgeberzählwert tim einen eingestellten Wert tim1 oder größer erreicht hat. Wenn demgegenüber das Lenkdrehmoment |Tr| kleiner als der Fehlerbestimmungswert T1 ist, löscht die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S107 den Wert des Zeitgeberzählwerts tim auf Null. Der anfängliche Wert des Zeitgeberzählwerts tim ist auf Null eingestellt. Somit wird der Zeitgeberzählwert tim jedes Mal inkrementiert, wenn die Routine wiederholt wird, und es wird bestimmt, dass das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, und wird auf Null gelöscht, wenn im Laufe der Verarbeitung bestimmt wird, dass das Lenkdrehmoment |Tr| kleiner als der Fehlerbestimmungswert T1 ist. Daher ist die Verarbeitung von Schritt S104 bis Schritt S107 eine Verarbeitung zur Bestimmung, ob die Dauer einer Situation, in der bestimmt wird, dass das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, länger als oder gleich wie eine eingestellte Zeit (eine Zeit entsprechend einem eingestellten Wert tim1) ist.
Wenn die zweite Fehlererfassungseinheit 72 bestimmt, dass die Dauer der Situation, in der das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist (JA in S106), geht die zweite Fehlererfassungseinheit 72 mit der Verarbeitung zu Schritt S103 über und bestimmt, dass es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 gibt. Wenn ein Signalfixierungsfehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 auftritt, steigt das Lenkdrehmoment Tr schnell an, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Daher ist es möglich, einen Signalfixierungsfehler durch die Verarbeitung von Schritt S104 bis Schritt S107 zu erfassen. Wenn es aufgrund von anderen Faktoren als den Signalfixierungsfehler, beispielsweise des Auftretens eines derartigen Fehlers, dass irgendeines der Ausgangssignale des ersten Drehwinkelsensors 31 ebenfalls invertiert ist (JA in S102), nicht möglich ist, einen Fehler durch Verwendung der Summe der quadratischen Mittelwerte, zu erfassen, steigt ebenfalls das Lenkdrehmoment Tr schnell an, sodass es möglich ist, einen Fehler des ersten Drehwinkelsensors 31 zu erfassen.
Wenn demgegenüber bestimmt wird, dass die Dauer der Situation, in der das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, kürzer als die eingestellte Zeit ist, berechnet die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S108 die Fluktuationsfrequenz f des Lenkdrehmoments Tr.
Beispielsweise tastet die zweite Fehlererfassungseinheit 72 das Lenkdrehmoment Tr ab, extrahiert eine periodische Fluktuationskomponente des Lenkdrehmoments Tr aus den abgetasteten Werten in einer vorbestimmten jüngsten Periode und berechnet separat die Fluktuationsfrequenz f der Fluktuationskomponente.
Darauffolgend bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S109, ob die Fluktuationsfrequenz f des Lenkdrehmoments Tr innerhalb eines Fehlerbestimmungsfrequenzbereichs (f1 bis f2) fällt. Das Lenkdrehmoment Tr oszilliert mit einer spezifischen Frequenz (einer Frequenz, die während normaler Zeiten nicht erfasst wird), wenn es einen Energieversorgungsversatzfehler gibt. Die zweite Fehlererfassungseinheit 72 speichert den Frequenzbereich des Lenkdrehmoments Tr, der in dem Falle eines Energieversorgungsversatzfehlers angenommen wird, als den Fehlerbestimmungsfrequenzbereich (f1 bis f2) vorab, und vergleicht die Fluktuationsfrequenz f des Lenkdrehmoments Tr, die in Schritt S108 berechnet wird, mit dem Fehlerbestimmungsfrequenzbereich (f1 bis f2).
Wenn die Fluktuationsfrequenz f des Lenkdrehmoments Tr innerhalb des Fehlerbestimmungsfrequenzbereichs (f1 bis f2) fällt (f1 ≤ f ≤ f2), geht die zweite Fehlererfassungseinheit 72 mit der Verarbeitung zu Schritt S103 über und bestimmt, dass es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 gibt. Wenn es demgegenüber keine periodischen Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr gibt oder die Fluktuationsfrequenz f nicht innerhalb des Fehlerbestimmungsfrequenzbereichs (f1 bis f2) fällt, selbst wenn es periodische Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr gibt, wird in Schritt S110 bestimmt, dass es keinen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 gibt.
Die zweite Fehlerbestimmungseinheit 72 bestimmt einen Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Verarbeitung. Daher ist es möglich, einen derartigen Fehler zu erfassen, der durch Verwendung der Summe der quadratischen Mittelwerte nicht erfasst werden kann.
Nachstehend ist die Gesamtvorgänge (der Gesamtbetrieb) für einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 beschrieben. Fig. 14A und 14B zeigen eine Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine. Die Routine zeigt hauptsächlich die Gesamtvorgänge, die gemeinsam durch die Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70, die Motordrehwinkelberechnungseinheit 60 und die Speisungssteuerungseinheit 52 ausgeführt werden, sodass die Routine nachstehend als eine Verarbeitung beschrieben wird, die durch die Unterstützungsberechnungseinheit 50 ausgeführt wird. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 wiederholt die Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine parallel zu der Lenkungsunterstützungssteuerung zu vorbestimmten kurzen Intervallen während einer Zeitdauer, während der ein Zündschalter sich in einem Ein-Zustand befindet.
Wenn die Routine aktiviert wird, bestimmt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S11, ob sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind (ob kein Fehler erfasst worden ist). Wenn in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 kein Fehler erfasst worden ist (JA in S11), bestimmt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 durch Verwendung der ersten Fehlererfassungseinheit 71 ohne Verwendung des Lenkdrehmoments Tr, wie es vorstehend beschrieben worden ist, ob es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 gibt.
Wenn demgegenüber eine negative Bestimmung in Schritt S11 gemacht wird, bestimmt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S21, ob irgendeiner des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 normal ist (ob in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 kein Fehler erfasst worden ist). Wenn lediglich in einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 ein Fehler erfasst worden ist, bestimmt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S17 durch Verwendung der zweiten Fehlererfassungseinheit 72, ob es einen Fehler in dem anderen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Die Verarbeitung von Schritt S17 ist dieselbe wie die vorstehend beschriebene zweite Fehlerbestimmungsroutine (13).
Wenn in Schritt S21 eine negative Bestimmung gemacht wird, das heißt, wenn bestimmt wird, dass es einen Fehler in jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, stoppt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S22 die Lenkungsunterstützungssteuerung.
Wenn als Ergebnis der Bestimmung, ob es einen Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch Verwendung der ersten Fehlererfassungseinheit 71 bestimmt wird, dass es keinen Fehler gibt (NEIN in S13), geht die Unterstützungsberechnungseinheit 50 mit der Verarbeitung zu Schritt S14 über. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 lädt in Schritt S14 den durch die normale Drehwinkelberechnungseinheit 61 berechneten Motordrehwinkel θ und setzt in Schritt S15 die Lenkungsunterstützungssteuerung unter Verwendung des durch die normale Drehwinkelberechnungseinheit 61 berechneten Motordrehwinkels θ fort.
Wenn demgegenüber bestimmt wird, dass es einen Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt (JA in S13), bestimmt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S16 endgültig, dass es einen Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, der als fehlerhaft identifiziert worden ist. Das heißt, eine endgültige Fehlerbestimmungsinformation in Bezug auf irgendeinen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32, der als fehlerhaft identifiziert worden ist, wird gespeichert. Die Bestimmungen von Schritt S11 und Schritt S21 hängen von der endgültigen Fehlerbestimmungsinformation ab. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 bestimmt endgültig einen Fehler von irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 in Schritt S16, und geht dann mit der Verarbeitung zu Schritt S17 über.
Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S17, ob es einen Fehler in dem anderen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, durch Verwendung der zweiten Fehlererfassungseinheit 72 bestimmt wird, dass es keinen Fehler gibt (NEIN in S18), geht die Unterstützungsberechnungseinheit 50 mit der Verarbeitung zu Schritt S19 über. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 lädt in Schritt S19 den durch die Einzelfehlerdrehwinkelberechnungseinheit 62 berechneten Motordrehwinkel θ und setzt in Schritt S15 die Lenkungsunterstützungssteuerung unter Verwendung des durch die Einzelfehlerdrehwinkelberechnungseinheit 62 berechneten Motordrehwinkels θ fort. Daher wird selbst in der Situation, in der ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, die Lenkungsunterstützungssteuerung unter Verwendung des anhand der erfassten Signale des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 berechneten Motordrehwinkels θ fortgesetzt.
Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S17, ob es einen Fehler in den Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch Verwendung der zweiten Fehlererfassungseinheit 72 bestimmt wird, dass es einen Fehler gibt (JA in S18), speichert die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S20 die endgültige Fehlerbestimmungsinformation für den Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32, der als fehlerhaft identifiziert worden ist. Darauffolgend stoppt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S22 die Lenkungsunterstützungssteuerung.
Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 wiederholt die Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine zu vorbestimmten Intervallen. Daher wird während der Lenkungsunterstützungssteuerung ein Fehlerbestimmungsverfahren für den ersten Drehwinkelsensor 31 und den zweiten Drehwinkelsensor 32 auf der Grundlage des Zustands eines Fehlers in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 und irgendeines des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32, der zur Berechnung des Motordrehwinkels θ verwendet wird, ausgewählt, und ist es möglich, die Lenkungsunterstützungssteuerung unter Verwendung der erfassten Signale des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 fortzusetzen, bis ein Fehler in jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 auftritt.
Bei dem elektrischen Servolenksystem 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die zweite Fehlererfassungseinheit 72 vorgesehen, und, wenn ein Fehler in einem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 auftritt, wird das Fehlerbestimmungsverfahren bis dahin geändert, und wird die Fehlerbestimmung auf der Grundlage davon, ob es spezifische Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr gibt, zu der Bestimmung auf der Grundlage des Werts der Summe der quadratischen Mittelwerte hinzugefügt. Somit ist es selbst in dem Fall, in dem es nicht möglich ist, einen Fehler durch Verwendung der Summe der quadratischen Mittelwerte zu erfassen, möglich, die Möglichkeit zur Erfassung eines Fehlers zu erhöhen.
Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr treten nicht nur aufgrund eines Fehlers in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32, sondern ebenfalls aufgrund anderer Faktoren auf. In der Situation, in der kein Fehler in jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, wird eine Fehlerbestimmung auf der Grundlage von Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr nicht durchgeführt, und lediglich während der Unterstützungssteuerung unter Verwendung des Motordrehwinkels, der durch den Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst wird, wird die Fehlerbestimmung auf der Grundlage spezifischer Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr hinzugefügt. Daher werden Fluktuationen in dem Lenkdrehmoment Tr aufgrund anderer Faktoren als eines Fehlers in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 soweit wie möglich berücksichtigt, um nicht fehlerhaft zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32 gibt.
Zusätzlich gibt es eine starke Korrelation zwischen einer Fehlerbetriebsart des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 und des Verhaltens des Lenkdrehmoments Tr, da der Energieversorgungsversatzfehler und der Signalfixierungsfehler jeweils ein spezifisches Verhalten des Lenkdrehmoments Tr erzeugen. Daher wird die Fehlerbestimmung durchgeführt, während ein Fehlerbestimmungsschwellwert (der Fehlerbestimmungsschwellwert T1, der Fehlerbestimmungsfrequenzbereich f1 bis f2) auf der Grundlage des spezifischen Verhaltens des Lenkdrehmoments eingestellt wird, der in dem Falle des Energieversorgungsversatzfehlers oder des Signalfixierungsfehlers erscheint, so dass es möglich ist, die Möglichkeit einer fehlerhaften Erfassung zu reduzieren. Das heißt, dass lediglich dann, wenn die Dauer der Situation, in der bestimmt wird, dass das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist, oder wenn die Fluktuationsfrequenz f des Lenkdrehmoments Tr innerhalb des Fehlerbestimmungsfrequenzbereichs (f1 bis f2) fällt, bestimmt wird, dass es einen Fehler gibt, so dass es möglich ist, die Möglichkeit einer fehlerhaften Erfassung zu reduzieren. Das heißt, dass wenn das Lenkdrehmoment Tr aufgrund eines anderen Faktors fluktuiert, es möglich ist, die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung zu reduzieren, dass es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und den zweiten Drehwinkelsensor 32 gibt.
Als Ergebnis davon ist es möglich, eine genaue Lenkungsunterstützungssteuerung durch effektives Nutzen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 fortzusetzen. Somit wird dem Fahrer ermöglicht, eine gute Lenkunterstützung für eine ausgedehnte Zeitdauer zu erhalten.
Nachstehend sind einige alternative Ausführungsbeispiele beschrieben. Zunächst ist die Anwendung einer sensorlosen Steuerung beschrieben. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in der Situation, in der ein Fehler in jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, in Schritt S22 die Lenkungsunterstützung gestoppt. Stattdessen kann die Lenkungsunterstützung durch eine sensorlose Steuerung des Motors 20 ausgeführt werden. Eine sensorlose Steuerung des Motors 20 ist eine bekannte Technik zum Schätzen des elektrischen Winkels des Motors 20 und Steuerung des Antriebs des Motors 20 auf der Grundlage des geschätzten elektrischen Winkels. Beispielsweise schlägt der Anmelder der vorliegenden Anmeldung eine Technik zum Antrieb eines Motors eines elektrischen Servolenksystems durch sensorlose Steuerung in der JP 2012-166776 A oder dergleichen vor, und eine derartige Technik oder dergleichen kann verwendet werden.
In diesem Fall weist die Unterstützungsberechnungseinheit 50 eine (nachstehend als sensorlose elektrische Winkelschätzeinheit bezeichnete) sensorlose Einheit zum Schätzen des elektrischen Winkels 80 auf, wie sie durch eine gestrichelte Linie in 4 angegeben ist. Die sensorlose elektrische Winkelschätzeinheit 80 lädt die durch den Stromsensor 41 erfassten Motorströme Im und die durch den Spannungssensor 42 erfassten Anschlussspannungen Vm, berechnet eine induzierte Spannung (gegenelektromotorische Kraft) auf der Grundlage der Motorströme Im und der Anschlussspannungen Vm und berechnet eine Motorwinkelgeschwindigkeit ω, die proportional zu der induzierten Spannung ist. Die sensorlose elektrische Winkelschätzeinheit 80 berechnet einen Drehwinkel, mit dem der Motor 20 sich pro Berechnungszyklus gedreht hat, anhand des Berechnungszyklus der induzierten Spannungen und der Winkelgeschwindigkeit, und berechnet einen gegenwärtigen elektrischen Winkel, das heißt einen geschätzten elektrischen Winkel θe durch Addieren oder Subtrahieren des Drehwinkels zu oder von einem elektrischen Winkel von einem Berechnungszyklus zuvor. Die Speisungssteuerungseinheit 52 steuert den Antrieb des Motors 20 durch Verwendung des geschätzten elektrischen Winkels θe.
Die Erfassungsgenauigkeit der Schätzung des elektrischen Winkels ist niedriger als die tatsächliche Erfassung des Drehwinkels des Motors 20 durch die Verwendung des ersten Drehwinkelsensors 31 oder des zweiten Drehwinkelsensors 32. Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel wird eine korrekte Lenkungsunterstützungssteuerung durch effektives Nutzen des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 fortgesetzt, und zu der Zeit, wenn ein Fehler von jedem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, wird die Steuerung auf die sensorlose Steuerung in Schritt S22 umgeschaltet. Daher ist es möglich, die Lenkungsunterstützung soweit wie möglich auszudehnen, und es ist möglich, eine Belastung für den Fahrer zu reduzieren.
Nachstehend ist ein alternatives Ausführungsbeispiel für einen Fehlerbestimmungsschwellwert beschrieben. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S104 bis Schritt S107, dass es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, wenn die Dauer der Situation, in der das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der vorab eingestellte Fehlerbestimmungsschwellwert T1 ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist. In diesem Fall wird, wenn der Fehlerbestimmungswert T1 klein ist, leicht fehlerhaft bestimmt, dass es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, selbst wenn es tatsächlich keinen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt; wohingegen sich, wenn der Fehlerbestimmungsschwellwert T1 groß ist, die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 verringert. Drei alternative Ausführungsbeispiele, die diese Punkte verbessern, sind nachstehend beschrieben. Die drei alternativen Ausführungsbeispiele weisen zusätzlich eine Verarbeitung der Einstellung des Fehlerbestimmungsschwellwerts T1 in Abhängigkeit von einer Situation in Schritt S120 auf, bevor die zweite Fehlererfassungseinheit 72 die Bestimmungsverarbeitung von Schritt S104 ausführt, wie es in 15 gezeigt ist.
Nachstehend ist ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel für den Fehlerbestimmungsschwellwert beschrieben. Beispielsweise ist während eines Lenkens auf der Stelle (dry steering) oder während eines Lenkens bei Fahrt mit extrem niedriger Geschwindigkeit eine Axialkraft groß, und tendiert ein Fahrer dazu, eine Betätigungskraft, mit der das Lenkrad 11 beaufschlagt wird, zu erhöhen. Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel lädt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S120 die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V und stellt den Fehlerbestimmungswert T1 in Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V ein. Beispielsweise stellt, wie es in einem Fehlerbestimmungswert-Einstellungskennfeld gemäß 16 gezeigt ist, die zweite Fehlererfassungseinheit 72 den Fehlerbestimmungswert T1 derart ein, dass der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V innerhalb des Bereichs (der als Niedrigfahrzeuggeschwindigkeitsbereich bezeichnet wird) von Null bis zu einer eingestellten Geschwindigkeit V1 (einer extrem niedrigen Geschwindigkeit) fällt, größer als der Fehlerbestimmungsschwellwert T1 in dem Fall ist, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht innerhalb des Niedrigfahrzeuggeschwindigkeitsbereichs fällt. Die zweite Fehlererfassungseinheit 72 vergleicht in Schritt S104 das Lenkdrehmoment |Tr| mit diesem Fehlerbestimmungsschwellwert T1. Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel kann die zweite Fehlererfassungseinheit 72 als eine erste Bestimmungswerteinstellungseinheit betrachtet werden.
In diesem Fehlerbestimmungswert-Einstellungskennfeld wird der Fehlerbestimmungswert T1 in zwei Schritten geändert; jedoch kann, solang wie der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedrig ist, derart eingestellt wird, dass er größer als der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall ist, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist, der Fehlerbestimmungswert D1 in mehreren Stufen oder kontinuierlich geändert werden. Gemäß dem ersten alternativen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 beibehalten wird.
Nachstehend ist ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel für den Fehlerbestimmungsschwellwert beschrieben. Im Allgemeinen weist ein elektrisches Servolenksystem eine Funktion zum Begrenzen der Ausgangsleistung des Motors auf. Beispielsweise wird, wenn es eine Möglichkeit des Überhitzens des Motors gibt, die Ausgangsleistung des Motors begrenzt. Das elektrische Servolenksystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ebenfalls die Funktion des Begrenzens der Ausgangsleistung des Motors 20 auf. Wenn beispielsweise die Unterstützungsberechnungseinheit 50 die Temperatur des Motors 20 erfasst oder schätzt und bestimmt, dass es eine Möglichkeit für ein Überhitzen des Motors 20 gibt, verhindert die Unterstützungsberechnungseinheit 50 ein Überhitzen des Motors 20 durch Absenken des oberen Grenzwerts von Strömen, die durch den Motor 20 fließen. In einer derartigen Situation, in der die Ausgangsleistung des Motors 20 begrenzt wird, das heißt einer Situation, in der eine Ausgangsleistungsbegrenzungsbetriebsart eingestellt ist, wird das Lenkunterstützungsdrehmoment stärker als während normalen Zeiten (wenn die Ausgangsleistung des Motors nicht begrenzt ist) begrenzt. Daher tendiert das Lenkdrehmoment, mit dem das Lenkrad durch einen Fahrer beaufschlagt wird, dazu, sich zu erhöhen.
Gemäß diesem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S120, ob die Ausgangsleistung des Motors 20 begrenzt ist (Ausgangsleistungsbegrenzungsbetriebsart), und stellt den Fehlerbestimmungswert T1 derart ein, dass der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall, in dem die Ausgangsleistung des Motors 20 begrenzt ist, größer als der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall ist, in dem die Ausgangsleistung nicht begrenzt ist. Daher ist es gemäß diesem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 beibehalten wird. Gemäß diesem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel kann die zweite Fehlererfassungseinheit 72 als eine zweite Bestimmungswerteinstellungseinheit betrachtet werden.
Nachstehend ist ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel für den Fehlerbestimmungsschwellwert beschrieben. Der Lenkmechanismus 10 weist einen Anschlag (Stopper) auf, der eine Begrenzungsposition für Lenkbetätigungen jeweils nach rechts und nach links einstellt. Die Begrenzungsposition jeder Lenkbetätigung wird als Hubende bezeichnet. Wenn das Lenkrad 11 zum Lenken um ein hohes Ausmaß betätigt wird und dann die Lenkposition eines der Hubenden erreicht hat, wird nicht zugelassen, dass das Lenkrad 11 weiter gedreht wird, sodass es eine Möglichkeit gibt, dass das Lenkmoment Tr stark ansteigt.
Gemäß diesem dritten alternativen Ausführungsbeispiel lädt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S120 den durch den Lenkwinkelsensor 22 erfassten Lenkwinkel θh und stellt den Fehlerbestimmungswert T1 auf der Grundlage des Lenkwinkels θh ein. Beispielsweise bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72, ob der Lenkwinkel θh nahe an dem maximalen Lenkwinkel ist (ob die Lenkbetätigungsposition nahe an einem der Hubenden ist), und stellt den Fehlerbestimmungswert T1 derart ein, dass der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall, in dem der Lenkwinkel θh nahe an dem maximalen Lenkwinkel ist, größer als der Fehlerbestimmungswert T1 in dem Fall ist, in dem der Lenkwinkel θh nicht nahe an dem maximalen Lenkwinkel ist. Daher ist es gemäß diesem dritten alternativen Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 beibehalten wird. Eine Bestimmung, ob der Lenkwinkel θh nahe an dem maximalen Lenkwinkel ist, kann beispielsweise eine Bestimmung sein, ob der Lenkwinkel θh innerhalb eines vorbestimmten Bereichs γ von dem maximalen Lenkwinkel θmax fällt (θmax-γ≤|θh| ≤θmax). Gemäß diesem dritten alternativen Ausführungsbeispiel kann die zweite Fehlererfassungseinheit 72 als eine dritte Bestimmungswerteinstellungseinheit betrachtet werden.
Nachstehend ist ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel in Bezug auf eine endgültige Fehlerbestimmung beschrieben. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zu der Zeit, wenn als Ergebnis der Bestimmung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 durch Verwendung der zweiten Fehlererfassungseinheit 72 bestimmt wird, dass es einen Fehler gibt (zu der Zeit, wenn bestimmt wird, dass die Dauer der Situation, in der bestimmt wird, dass das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist, oder bestimmt wird, dass die Fluktuationsfrequenz f des Lenkdrehmoments Tr innerhalb des Fehlerbestimmungsfrequenzbereichs (f1 bis f2) fällt), der Fehler endgültig bestimmt (S20). Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel wird bei der endgültigen Bestimmung eines Fehlers die nachfolgende Verarbeitung weiter zugefügt.
17 zeigt eine Verarbeitung gemäß einem ersten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung. Dieses erste alternative Ausführungsbeispiel fügt die Verarbeitungen von Schritt S30 und S31 zu der Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel hinzu. Wenn die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S18 der Drehwinkelfehler-Bearbeitungssteuerungsroutine bestimmt, dass es einen Fehler gibt, addiert die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S30 einen vorbestimmten Drehwinkel zu dem Motordrehwinkel θ in derselben Richtung wie das Vorzeichen des Lenkdrehmoments Tr. Somit schiebt die Speisungssteuerungseinheit 52 den elektrischen Winkel des Motors 20 um eine Größe entsprechend der addierten Größe vor. Daher ändert sich das von dem Motor 20 ausgegebene Lenkungsunterstützungsdrehmoment, und ein Fahrer dreht das Lenkrad 11 in Reaktion auf die Änderung in dem Lenkungsunterstützungsdrehmoment. Die Addition des vorbestimmten Drehwinkels ist nicht auf dieselbe Richtung wie das Vorzeichen des Lenkdrehmoments Tr begrenzt und kann eine entgegengesetzte Richtung sein.
Dabei sollten, wenn es keinen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, die Spannungssignale, die aus dem verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 ausgegeben werden, sich ändern. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 lädt in Schritt S31 die aus dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 ausgegebenen Spannungssignale und bestimmt, ob es Fluktuationen in den Spannungssignalen gibt. Wenn es keine Fluktuationen in den Spannungssignalen gibt, bestimmt die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S20 endgültig, dass es einen Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Wenn demgegenüber es Fluktuationen in den Spannungssignalen gibt, geht die Unterstützungsberechnungseinheit 50 mit der Verarbeitung zu Schritt S19 über, ohne endgültig einen Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 zu bestimmen.
Gemäß dem ersten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung wird, selbst wenn die zweite Fehlererfassungseinheit 72 bestimmt, dass es einen Fehler gibt, der Fehler nicht unmittelbar endgültig bestimmt, sondern wird der elektrische Winkel des Motors 20 vorgeschoben, um zu bewirken, dass ein Fahrer das Lenkrad 11 dreht, und es wird dann erneut bestimmt ob es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt. Daher ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 beibehalten wird.
Nachstehend ist ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung beschrieben. Beispielsweise gibt es in der Situation, in der das Lenkrad 11 nicht gedreht werden kann (die Situation, in der das Lenkrad die Endposition erreicht hat, die Situation, in der die gelenkten Räder W in Spurrillen gefangen sind, oder dergleichen), selbst wenn der vorbestimmte Drehwinkel zu dem Motordrehwinkel θ addiert wird, eine Möglichkeit, dass die Spannungssignale, die aus dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 ausgegeben werden, sich nicht ändern. Gemäß diesem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung wird, wie es in 18 gezeigt ist, eine Bestimmungsverarbeitung von Schritt S32 zu dem ersten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung hinzugefügt.
Wenn die Unterstützungsberechnungseinheit 50 in Schritt S31 bestimmt, dass die aus dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 ausgegebenen Spannungssignale sich nicht ändern, geht die Unterstützungsberechnungseinheit 50 mit der Verarbeitung zu Schritt S32 über. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 lädt in Schritt S32 die durch den Stromsensor 41 erfassten Motorströme Im und die durch den Spannungssensor 42 erfassten Anschlussspannungen Vm und berechnet eine induzierte Spannung (gegenelektromotorische Kraft) E, die in dem Motor 20 erzeugt wird, auf der Grundlage der Motorströme Im und der Anschlussspannungen Vm. Die Unterstützungsberechnungseinheit 50 bestimmt, ob der Betrag der induzierten Spannung E (induzierte Spannung |E|) größer als ein Radblockierungsbestimmungsschwellwert E1 ist.
Der Radblockierungsbestimmungsschwellwert E1 ist ein vorab eingestellter Schwellwert zur Bestimmung, ob die gelenkten Räder blockiert sind. Wenn die induzierte Spannung |E| kleiner als oder gleich wie der Radblockierungsbestimmungsschwellwert E1 ist, kann geschätzt werden, dass die gelenkten Räder W blockiert sind, so dass die Unterstützungsberechnungseinheit 50 eine negative Bestimmung macht, und mit der Verarbeitung zu Schritt S19 übergeht. Daher wird in diesem Fall ein Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 nicht endgültig bestimmt. Wenn demgegenüber die induzierte Spannung |E| größer als der Radblockierungsbestimmungsschwellwert E1 ist, kann geschätzt werden, dass die gelenkten Räder W nicht blockiert sind, so dass die Unterstützungsberechnungseinheit 50 eine positive Bestimmung macht, und mit der Verarbeitung zu Schritt S20 übergeht. Daher wird in diesem Fall ein Fehler des Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 endgültig bestimmt.
Gemäß dem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Bestimmung ist es zusätzlich zu dem Betrieb und den vorteilhaften Wirkungen des ersten alternativen Ausführungsbeispiels möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Erfassung eines Fehlers des Verbleibendem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 in der Situation zu reduzieren, in der das Lenkrad 11 nicht gedreht werden kann.
Nachstehend ist ein alternatives Ausführungsbeispiel in Bezug auf eine Unterstützungskennlinie (Unterstützungscharakteristik) beschrieben. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bestimmt die zweite Fehlererfassungseinheit 72 in Schritt S104 bis Schritt S107, dass es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, wenn die Dauer der Situation, in der das Lenkdrehmoment |Tr| größer als oder gleich wie der vorab eingestellte Fehlerbestimmungswert T1 ist, länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist. Somit ist es, wenn es keinen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, in dem kein Fehler erfasst worden ist, möglich, die Möglichkeit einer fehlerhaften Bestimmung zu reduzieren, indem veranlasst wird, dass soweit wie möglich das Lenkdrehmoment |Tr| nicht größer als oder gleich wie der Fehlerbestimmungswert T1 wird. Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Unterstützungskennlinie zwischen dem Fall, in dem sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind (der Fall, in dem kein Fehler erfasst worden ist) und dem Fall, in dem ein Fehler von irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, umgeschaltet.
5A zeigt eine normale Unterstützungskennlinie (Unterstützungscharakteristik). 5B zeigt eine Einzelfehlerunterstützungskennlinie. Die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 empfängt das Fehlererfassungssignal „Fehler“, das aus der Drehwinkelsensor-Fehlererfassungseinheit 70 ausgegeben wird, und bestimmt den Zustand eines Fehlers in dem ersten Drehwinkelsensor 31 und dem zweiten Drehwinkelsensor 32. Wenn sowohl der erste Drehwinkelsensor 31 als auch der zweite Drehwinkelsensor 32 normal sind, verwendet die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 die normale Unterstützungskennlinie zur Berechnung des Sollunterstützungsdrehmoments Ta* auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Tr. Wenn ein Fehler in irgendeinem des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 erfasst worden ist, verwendet die Motorsteuerungsgrößen-Berechnungseinheit 51 die Einzelfehlerunterstützungskennlinie zur Berechnung des Sollunterstützungsdrehmoments Ta* auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Tr.
In der Einzelfehlerunterstützungskennlinie ist im Vergleich zu der normalen Unterstützungskennlinie der Grad einer Erhöhung in dem Sollunterstützungsdrehmoment Ta* gegenüber einer Erhöhung in dem Lenkdrehmoment |Tr| größer in dem Bereich, in dem das Lenkdrehmoment |Tr| größer als ein vorbestimmter Wert ist, und das Sollunterstützungsdrehmoment Ta* für das Lenkdrehmoment |Tr| wird auf einen größeren Wert eingestellt. Daher erreicht in der Einzelfehlerunterstützungskennlinie im Vergleich zu der normalen Unterstützungskennlinie das Sollunterstützungsdrehmoment Ta* den oberen Grenzwert bei einem kleineren Lenkdrehmoment |Tr| . Deswegen ist die Lenkbetätigung leicht.
In der Einzelfehlerunterstützungskennlinie wird der Fehlerbestimmungswert T1, der zur Bestimmung verwendet wird, dass es einen Fehler in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 gibt, auf einen Wert eingestellt, der größer als das Lenkdrehmoment Tmax ist, bei dem das Sollunterstützungsdrehmoment Ta* einen oberen Grenzwert Ta*max erreicht. Durch Einstellung auf diese Weise betätigt ein Fahrer üblicherweise das Lenkrad 11 mit einem Lenkdrehmoment in dem Bereich, in dem das Sollunterstützungsdrehmoment Ta* kleiner als oder gleich wie der obere Grenzwert Ta*max ist. Daher ist, wenn die Lenkunterstützungssteuerung durch die Verwendung der Einzelfehlerunterstützungskennlinie ausgeführt wird, das Lenkdrehmoment |Tr| kleiner als der Fehlerbestimmungswert T1.
Gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf eine Unterstützungskennlinie ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung bei der Fehlererfassung zu reduzieren, während die Genauigkeit der Erfassung eines Fehlers in dem Verbleibenden des ersten Drehwinkelsensors 31 und des zweiten Drehwinkelsensors 32 beibehalten wird.
Das elektrische Servolenksystem 1 für ein Fahrzeug gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und den alternativen Ausführungsbeispielen ist vorstehend beschrieben worden; jedoch ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel und die vorstehend beschriebenen alternativen Ausführungsbeispiele begrenzt. Die Erfindung kann in verschiedenerlei Weise ohne abweichend von dem Zweck der Erfindung modifiziert werden.
Beispielsweise ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehwinkelerfassungseinheit vorgesehen, die den Motordrehwinkel θ auf der Grundlage der Ausgangssignale der MR-Sensoren erfasst; jedoch muss die Drehwinkelerfassungseinheit nicht notwendigerweise MR-Sensoren aufweisen, und kann einen anderen Sensor verwenden.
Eine Kombination des Ausführungsbeispiels mit dem ersten, zweiten oder dritten alternativen Ausführungsbeispiel für den Fehlerbestimmungsschwellwert kann wie erforderlich umgesetzt werden. Das heißt, der Fehlerbestimmungswert T1 kann unter Verwendung einer Oder-Bedingung eingestellt werden, die irgendeine Kombination einer Fahrzeugbestimmungsbedingung, einer Ausgangsbegrenzungsbetriebsartbestimmung und einer Lenkwinkelbedingung ist.
Das erste oder zweite alternative Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung kann ebenfalls mit nicht nur dem Ausführungsbeispiel sondern dem ersten, zweiten oder dritten alternativen Ausführungsbeispiel für den Fehlerbestimmungsschwellwert wie erforderlich kombiniert werden. Das alternative Ausführungsbeispiel in Bezug auf eine Unterstützungskennlinie kann ebenfalls mit nicht nur dem Ausführungsbeispiel, sondern ebenfalls dem ersten, zweiten oder dritten alternativen Ausführungsbeispiel des Fehlerbestimmungsschwellwerts oder dem ersten oder zweiten alternativen Ausführungsbeispiel in Bezug auf die endgültige Fehlerbestimmung wie erforderlich kombiniert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst die Drehwinkelerfassungseinheit (Drehwinkelsensoreinheit 30) direkt den Drehwinkel des Rotors des Motors 20. Stattdessen kann die Drehwinkelerfassungseinheit konfiguriert sein, den Drehwinkel eines Elements zu erfassen, das zusammen mit der Drehung des Motors 20 sich dreht, wie der Ritzelwelle 12c und der Zwischenwelle 12b.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein elektrisches Servolenksystem der Säulenlenkunterstützungsbetriebsart beschrieben, das die Lenkwelle 12 mit einem durch den Motor 20 erzeugten Drehmoment beaufschlagt; jedoch ist ein elektrisches Servolenksystem der Zahnstangenunterstützungsbauart, das der Zahnstange 14 ein durch einen Motor erzeugtes Drehmoment beaufschlagt, ebenfalls anwendbar.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein elektrisches Servolenksystem einen Motor, Drehwinkelsensoren, eine Bestimmungseinheit und eine Steuerungseinheit auf. Die Bestimmungseinheit bestimmt durch eines von mehreren Bestimmungsverfahren in Abhängigkeit davon, ob eine Situation eine erste Situation, bei der einer der Drehwinkelsensoren einen Fehler aufweist oder eine zweite Situation ist, bei der die Drehwinkelsensoren keine Fehler aufweisen, ob jeder Drehwinkelsensor einen Fehler aufweist. Lediglich wenn in der ersten Situation bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, bestimmt die Bestimmungseinheit auf der Grundlage davon, ob ein Lenkdrehmoment ein spezifisches Verhalten zeigt, von dem angenommen wird, dass es erfasst wird, wenn es einen Fehler in den verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, ob es einen Fehler gibt.

Claims

Elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug, mit einer Drehmomenterfassungseinheit (21), die konfiguriert ist, ein Lenkdrehmoment (Tr) zu erfassen, das von einem Lenkrad (11) einer Lenkwelle (12) zugeführt wird, einem Motor (20), der in einem Lenkmechanismus (10) vorgesehen ist, wobei der Motor (20) konfiguriert ist, ein Lenkunterstützungsdrehmoment zu erzeugen, einer Drehwinkelerfassungseinheit (30) mit einem ersten Drehwinkelsensor (31) und einem zweiten Drehwinkelsensor (32), wobei die Drehwinkelerfassungseinheit (30) konfiguriert ist, einen Drehwinkel des Motors (20) mit einem Ausgangssignal von zumindest einem des ersten Drehwinkelsensors (31) und des zweiten Drehwinkelsensors (32) zu erfassen, einer Motorsteuerungswertberechnungseinheit (51), die konfiguriert ist, einen Motorsteuerungswert zur Erzeugung eines Soll-Lenkungsunterstützungsdrehmoments auf der Grundlage eines durch die Drehmomenterfassungseinheit (21) erfassten Lenkdrehmoments (Tr) zu erzeugen, einer Motorsteuerungseinheit (52, 40), die konfiguriert ist, den Antrieb des Motors (20) auf der Grundlage des durch die Drehwinkelerfassungseinheit (30) erfassten Drehwinkels und des durch die Motorsteuerungswertberechnungseinheit (51) berechneten Motorsteuerungswerts zu steuern, und einer Sensorfehlerbestimmungseinheit (70), die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor (31) und dem zweiten Drehwinkelsensor (32) gibt, wobei die Motorsteuerungseinheit (52, 40) konfiguriert ist, in der ersten Situation die Steuerung des Antriebs des Motors (20) auf der Grundlage des Drehwinkels fortzusetzen, der durch den verbleibenden Drehwinkelsensor erfasst wird, in dem kein Fehler erfasst worden ist, wobei der verbleibende Drehwinkelsensor der erste Drehwinkelsensor (31) oder der zweite Drehwinkelsensor (32) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, durch eines von zueinander unterschiedlichen Fehlerbestimmungsverfahren in Abhängigkeit davon, ob eine Situation eine erste Situation oder eine zweite Situation ist, zu bestimmen, ob es einen Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor (31) und dem zweiten Drehwinkelsensor (32) gibt, wobei die erste Situation eine Situation ist, in der ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors (31) und des zweiten Drehwinkelsensors (32) bereits erfasst worden ist, und die zweite Situation eine Situation ist, in der weder ein Fehler des ersten Drehwinkelsensors (31) noch ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors (32) erfasst worden ist, und die Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, lediglich dann, wenn in der ersten Situation bestimmt wird, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, auf der Grundlage davon, ob das durch die Drehmomenterfassungseinheit (21) erfasste Lenkdrehmoment (Tr) ein spezifisches Verhalten zeigt, von dem angenommen wird, dass es erfasst wird, wenn es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Sensor gibt.
Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Verhalten ein Verhalten aufweist, dass eine Dauer eines Zustands, in dem das Lenkdrehmoment (Tr) größer als oder gleich wie ein vorab eingestellter Fehlerbestimmungswert (T1) ist, länger als oder gleich wie eine eingestellte Zeit ist.
Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch einer ersten Bestimmungswerteinstellungseinheit, die konfiguriert ist, den Fehlerbestimmungswert (T1) größer einzustellen, wenn eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ niedrig ist, als wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ hoch ist.
Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin gekennzeichnet durch einer zweiten Bestimmungswerteinstellungseinheit, die konfiguriert ist, den Fehlerbestimmungswert (T1) größer einzustellen, wenn die Motorsteuerungseinheit (52, 40) in einer Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet, bei der ein Abgabe des Motors (20) begrenzt wird, als wenn die Motorsteuerungseinheit (52, 40) nicht in der Abgabebegrenzungsbetriebsart arbeitet.
Elektrisches Servolenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiterhin gekennzeichnet durch einer dritten Bestimmungswerteinstellungseinheit, die konfiguriert ist, den Fehlerbestimmungswert (T1) größer einzustellen, wenn das Lenkrad (11) sich in einem vorbestimmten Bereich von einer Lenkgrenzposition befindet, als wenn das Lenkrad (11) sich nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs von der Lenkbegrenzungsposition befindet.
Elektrisches Servolenksystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, einen vorbestimmten Drehwinkel zu einem Motordrehwinkel zu addieren, der durch die Motorsteuerungseinheit (52, 40) zur Steuerung des Antriebs des Motors (20) verwendet wird, wenn das Verhalten erfasst worden ist, dass die Dauer länger als oder gleich wie die eingestellte Zeit ist, und die Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, wenn keine Änderung in dem Drehwinkel auftritt, der durch die Drehwinkelerfassungseinheit (30) erfasst wird, nachdem der vorbestimmte Drehwinkel zu dem Motordrehwinkel addiert worden ist.
Elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) konfiguriert ist, zu bestimmen, dass es einen Fehler in dem verbleibenden Drehwinkelsensor gibt, wenn es keine Änderung in dem durch die Drehwinkelerfassungseinheit (30) erfassten Drehwinkel nach Addieren des vorbestimmten Drehwinkels zu dem Motordrehwinkel gibt und wenn ein Betrag einer in dem Motor (20) erzeugten induzierten Spannung höher als eine eingestellte Spannung zur Bestimmung ist, dass der Motor (20) sich dreht.
Elektrisches Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerungswertberechnungseinheit (51) konfiguriert ist, einen Betrag eines Soll-Lenkunterstützungsdrehmoments für das Lenkdrehmoment (Tr) größer einzustellen, wenn ein Fehler von einem des ersten Drehwinkelsensors (31) und des zweiten Drehwinkelsensors (32) durch die Sensorfehlerbestimmungseinheit (70) erfasst worden ist, als wenn weder ein Fehler in dem ersten Drehwinkelsensor (31) noch ein Fehler des zweiten Drehwinkelsensors (32) erfasst worden ist.
Elektrisches Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehwinkelsensor (31) und der zweite Drehwinkelsensor (32) jeweils zwei magnetische Sensoren (Ss1, Sc1, Ss2, Sc2) aufweisen, die zwei magnetischen Sensoren (Ss1, Sc1, Ss2, Sc2) jeweils zwei in Reihe geschaltete magnetoresistive Elemente (Ele1, Ele2) aufweisen, an denen eine Spannung von einer Leistungszufuhrschaltung angelegt wird, die zwei magnetischen Sensoren (Ss1, Sc1, Ss2, Sc2) jeweils konfiguriert sind, ein Spannungssignal (Vsin1, Vcos1, Vsin2, Vcos2) an einen Verbindungspunkt der entsprechenden zwei magnetoresistiven Elemente (Ele1, Ele2) auszugeben, wobei sich die Spannungssignale (Vsin1, Vcos1, Vsin2, Vcos2) mit der Drehung des Motors (20) in einer Sinusform ändern und gleiche Amplituden mit zueinander um π/2 voneinander verschobene Phasen aufweisen, und wobei das spezifische Verhalten ein Verhalten aufweist, dass sich das Lenkdrehmoment (Tr) periodisch mit einem vorab eingestellten Frequenzbereich ändert.