DE102017215304B4

DE102017215304B4 - Lenksteuerungsapparat

Info

Publication number: DE102017215304B4
Application number: DE102017215304.0A
Authority: DE
Inventors: Takashi Aoki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2037-09-02
Also published as: US20180065659A1; JP2018039351A; DE102017215304A1; US10556619B2; JP6729213B2; CN107792166B; CN107792166A

Abstract

Lenksteuerungsapparat, der ein Unterstützungsdrehmoment, das durch ein Lenkunterstützungsmotor (80) ausgegeben wird, basierend auf einem Lenkmoment (Ts), das durch einen Fahrer aufgebracht wird, steuert, wobei der Lenksteuerungsapparat aufweist:eine Basis-Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit (11), die ein Basis-Unterstützungsdrehmoment (Tb) berechnet, undeine Zurückführungssteuerungseinheit (14), die eine Zurückführungssteuerungsgröße (Tr*), um ein Zurückführen eines Lenkrads (91) auf eine neutrale Position zu unterstützen, als ein Korrekturdrehmoment, das zu dem Basis-Unterstützungsdrehmoment addiert werden soll, berechnet, wobeidie Zurückführungssteuerungseinheit enthält:eine Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (20), die eine Soll-Lenkgeschwindigkeit (ω***), die ein Sollwert für eine Lenkgeschwindigkeit (ω) ist, berechnet,eine Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit (30), die die Zurückführungssteuerungsgröße derart berechnet, dass die Lenkgeschwindigkeit der Soll-Lenkgeschwindigkeit folgt, undeine Zurückführzustandsbestimmungseinheit (50), die bestimmt, ob das Lenkrad gedreht oder zurückgeführt wird, unddie Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit einen Absolutwert der Soll-Lenkgeschwindigkeit graduell beginnend ab einem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit als einem unteren Grenzwert erhöht, wenn das Lenkrad zurückgeführt wird.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lenksteuerungsapparat.
Stand der Technik
In einem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ist der Seitenschlupfwinkel eines Fahrzeugkörpers oder eines Reifens verhältnismäßig kleiner als der, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Bei demselben Lenkwinkel und derselben Seitenbeschleunigung ist ein selbstausrichtendes bzw. selbstanliegendes Drehmoment, das von einer Straßenoberfläche aufgenommen wird, in dem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich kleiner. Wenn das selbstausrichtende bzw. selbstanliegende Drehmoment ungefähr gleich einer Reibung in einem Lenkmechanismus oder geringer als diese wird, kehrt das Lenkrad nicht einfach auf eine neutrale Position zurück. Folglich ist ein Fahrer erforderlich, um mit Absicht eine Betätigung bzw. einen Vorgang durchzuführen, um das Lenkrad auf die neutrale Position zurückzuführen. Deshalb ist herkömmlicherweise ein Lenksteuerungsapparat, der eine „Zurückführungssteuerung“ durchführt, bekannt. In der Zurückführungssteuerung wird ein Korrekturdrehmoment in einer Richtung, in der das Lenkrad auf die neutrale Position zurückkehrt, berechnet und zu einem Unterstützungsdrehmoment addiert.
Zum Beispiel offenbart die japanische Patentveröffentlichung JP 4959217 A einen Apparat, in dem ein folgendes Problem betrachtet wird. Das heißt, dass ein Durchführen eines stabilen Lenkens bei einem kleinen Lenkwinkel, und insbesondere bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit, schwierig wird, wenn die Zurückführungssteuerung durchgeführt wird, während der Fahrer ein gleich bleibendes Lenken beibehält. Hier wird als ein Mittel für ein Lösen dieses Problems eine Verstärkung, von der der Wert 1 ist, wenn ein Lenkmoment 0 ist, und die sich graduell 0 nähert, wenn sich das Lenkmoment von 0 in eine negative oder positive Richtung erhöht, berechnet. Die Verstärkung wird dann mit einem Zurückführungsdrehmoment multipliziert und eine Ausgabe der Zurückführungssteuerung während einem gleich bleibenden Lenken wird unterdrückt.
In der Zurückführungssteuerung in der japanischen Patentveröffentlichung JP 4959217 A wird eine Lenkgeschwindigkeit derart gesteuert, um einer Soll-Lenkgeschwindigkeit zu folgen. Die Ausgabe der Zurückführungssteuerung wird basierend auf einer Abweichung zwischen der Soll-Lenkgeschwindigkeit und der Lenkgeschwindigkeit berechnet. In diesem Fall erhöht sich die Ausgabe der Zurückführungssteuerung, wenn sich die Abweichung zwischen einem Detektionswert der Lenkgeschwindigkeit und der Soll-Lenkgeschwindigkeit erhöht. Deshalb erhöht sich plötzlich eine Zurückführgeschwindigkeit eines Lenkrads und kann ein Fahrer Unbehagen erfahren.
Zudem ist es aus der DE 10 2009 000 244 A1 bekannt, für einen aktiven Rücklauf eine aktuelle Zahnstangenkraft zu ermitteln, eine Soll-Lenkradwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der aktuellen Zahnstangenkraft zu ermitteln, die Soll-Lenkradwinkelgeschwindigkeit mit einer Ist-Lenkradwinkelgeschwindigkeit zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs ein Rückstellmoment zu bestimmen.
Es wird folglich gewünscht, einen Lenksteuerungsapparat bereitzustellen, der plötzliche Änderungen bei einer Zurückführgeschwindigkeit während einer Zurückführungssteuerung, in der eine Zurückführungssteuerungsgröße derart berechnet wird, dass eine Lenkgeschwindigkeit einer Soll-Lenkgeschwindigkeit folgt, unterdrückt.
Die Lösung vorherstehend genannter Aufgabe erfolgt durch einen Lenksteuerungsapparat mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Eine beispielhafte Ausführungsform stellt einen Lenksteuerungsapparat bereit, der ein Unterstützungsdrehmoment, das durch einen Lenkunterstützungsmotor ausgegeben wird, steuert, und zwar basierend auf einem Lenkmoment, das durch einen Fahrer aufgebracht wird. Der Lenksteuerungsapparat enthält eine Basis-Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit, die ein Basis-Unterstützungsdrehmoment berechnet, und eine Zurückführungssteuerungseinheit. Die Zurückführungssteuerungseinheit berechnet eine Zurückführungssteuerungsgröße, um ein Zurückführen eines Lenkrads auf eine neutrale Position zu unterstützen, als ein Korrekturdrehmoment, das zu dem Basis-Unterstützungsdrehmoment addiert werden soll.
Die Zurückführungssteuerungseinheit enthält eine Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit, eine Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit und eine Zurückführzustandsbestimmungseinheit. Die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit berechnet eine Soll-Lenkgeschwindigkeit, die ein Sollwert für eine Lenkgeschwindigkeit ist. Die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit berechnet die Zurückführungssteuerungsgröße derart, dass die Lenkgeschwindigkeit der Soll-Lenkgeschwindigkeit folgt. Die Zurückführzustandsbestimmungseinheit bestimmt, ob das Lenkrad gedreht oder zurückgeführt wird. Die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit erhöht einen Absolutwert der Soll-Lenkgeschwindigkeit graduell von einem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit, wenn das Lenkrad zurückgeführt wird.
Der Lenksteuerungsapparat der vorliegenden Erfindung erhöht eine Zurückführgeschwindigkeit des Lenkrads durch ein graduelles Erhöhen des Absolutwerts der Soll-Lenkgeschwindigkeit von dem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit graduell, wenn das Lenkrad zurückgeführt wird. Folglich kann ein Problem, dass sich die Zurückführgeschwindigkeit des Lenkrads plötzlich erhöht und das Fahrerunbehagen verursacht, was ein Problem in der herkömmlichen Technologie in der japanischen Veröffentlichung Nr. 4959217 ist, verhindert werden. Infolgedessen können plötzliche Änderungen bei der Zurückführgeschwindigkeit unterdrückt werden.
Insbesondere bestimmt die Zurückführzustandsbestimmungseinheit, ob das Lenkrad in einem Drehzustand, in dem die Lenkradposition in eine Richtung weg von der neutralen Position geändert wird, oder einem Zurückführzustand, in dem die Lenkradposition in eine Richtung zu der neutralen Position hin geändert wird, ist.
Die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit setzt die Soll-Lenkgeschwindigkeit vorzugsweise fest, um gleich der Lenkgeschwindigkeit in dem Drehzustand zu sein. Infolgedessen wird die Abweichung zwischen der Soll-Lenkgeschwindigkeit und der Lenkgeschwindigkeit 0. Die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit gibt die Zurückführungssteuerungsgröße nicht aus. Deshalb kann ein Lenken durch den Fahrer, das während einem Drehungslenken gehemmt wird, verhindert werden.
Zusätzlich bestimmt die Zurückführzustandsbestimmungseinheit vorzugsweise den Zurückführzustand basierend auf einer Zurückführungszustandsgröße, die aus einer lenkradpositionsbezogenen Information, die in Wechselbeziehung mit der Lenkradposition steht, und einer Zeitrate einer Änderung der lenkradpositionsbezogenen Information berechnet wird. Die lenkradpositionsbezogene Information ist typischerweise ein Lenkwinkel. Die Zeitrate einer Änderung der lenkradpositionsbezogenen Information ist typischerweise die Lenkgeschwindigkeit. Die Zurückführzustandsbestimmungseinheit berechnet die Zurückführungszustandsgröße basierend auf einem Produkt aus einer Winkelzustandsgröße, die basierend auf dem Lenkwinkel bestimmt wird, und einer Geschwindigkeitszustandsgröße basierend auf der Lenkgeschwindigkeit.
Figurenliste
In den beigefügten Zeichnungen:

ist 1 ein Gesamtkonfigurationsdiagramm eines elektrischen Servolenksystems,
ist 2A ein Diagramm von Änderungen über Zeit bei einem Lenkwinkel,
ist 2B ein Diagramm von Änderungen bei einem Zustand während einem Übergang von einem Drehungslenken zu einem Zurückführungslenken bei einer Zurückführungssteuerung,
ist 3 ein Gesamtsteuerungsblockschaltbild einer Zurückführungssteuerungseinheit gemäß einer Ausführungsform,
ist 4 ein Steuerungsblockschaltbild einer Zurückführzustandsbestimmungseinheit,
ist 5A ein Beispiel eines Geschwindigkeitszustandsgrößenverzeichnisses bzw. einer Geschwindigkeitszustandsgrößenkarte,
ist 5B ein Beispiel eines Winkelzustandsgrößenverzeichnisses bzw. einer Winkelzustandsgrößenkarte der Zurückführzustandsbestimmungseinheit,
ist 6 ein Diagramm für ein Erläutern einer Beschränkung einer Zurückführungssteuerungsgröße durch eine Ausgabebeschränkungseinheit,
ist 7 tatsächliche Apparatedaten, die Änderungen bei einer Zurückführungszustandsgröße basierend auf einem Lenkwinkel angeben,
sind 8A und 8B Diagramme für ein Erläutern einer Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnung,
ist 9 ein Flussdiagramm eines Sollwertbeschränkungsprozesses,
ist 10 ein Diagramm für ein Erläutern eines Festsetzens einer Soll-Lenkgeschwindigkeit in dem Sollwertbeschränkungsprozess,
sind 11A bis 11C tatsächliche Apparatedaten, die Arbeitsauswirkungen bzw. Funktionsauswirkungen eines Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungsprozesses angeben, und
ist 12 eine vergrößerte Ansicht von 11A.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform
Eine Ausführungsform eines Lenksteuerungsapparats wird im Nachfolgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gemäß der Ausführungsform wird eine elektronische Steuerungseinheit (ECU, electronic control unit), die als der „Lenksteuerungsapparat“ dient, auf ein elektrisches Servolenksystem eines Fahrzeugs angewendet. Das ECU steuert ein Unterstützungsdrehmoment, das von einem Lenkunterstützungsmotor ausgegeben wird.
Konfiguration des elektrischen Servolenksystems
Wie es in 1 zu sehen ist, unterstützt ein elektrisches Servolenksystem 1 einen Fahrer bei einem Betätigen eines Lenkrads 91 unter Verwendung eines Drehmoments von einem Lenkunterstützungsmotor 80.
Das Lenkrad 91 ist an einem Ende einer Lenkwelle 92 befestigt. Eine zwischenliegende Welle 93 ist auf der anderen Endseite der Lenkwelle 92 bereitgestellt. Ein Drehmomentmesswertgeber 94 ist zwischen der Lenkwelle 92 und der zwischenliegenden Welle 93 bereitgestellt. Eine Gesamtwelle von der Lenkwelle 92 durch den Drehmomentmesswertgeber 94 zu der zwischenliegenden Welle 93 wird insgesamt als ein Lenkwellenabschnitt 95 bezeichnet.
Der Drehmomentmesswertgeber 94 detektiert ein Lenkmoment Ts, das auf eine Drehstabfeder, die die Lenkwelle 92 und die zwischenliegende Welle 93 verbindet, aufgebracht wird, und zwar basierend auf einem Winkel einer Torsion der Drehstabfeder. Ein Detektionswert des Drehmomentmesswertgebers 94 wird an das ECU 10 ausgegeben. Ein Getriebekasten 96 ist in einem Endabschnitt der zwischenliegenden Welle 93 auf der dem Drehmomentmesswertgeber 94 entgegengesetzten Seite bereitgestellt. Der Getriebekasten 96 enthält ein Zahnrad 961 und eine Zahnstange 962.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 91 dreht, rotiert das Zahnrad 961 zusammen mit der zwischenliegenden Welle 93. Die Zahnstange 962 bewegt sich in Begleitung mit der Rotation des Zahnrads 961 nach links oder nach rechts. Spurstangen 97 sind auf beiden Enden der Zahnstange 962 bereitgestellt. Die Spurstangen 97 bewegen sich in einer hin- und herbewegenden Art und Weise zusammen mit der Zahnstange 962 nach links und nach rechts. Eine Ausrichtung eines Rads 99 ändert sich als Folge dessen, dass die Spurstange 97 einen Spurhebel bzw. Gelenkarm 98 zieht und drückt. Zusätzlich ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmesswertgeber 71 in einem vorgegebenen Abschnitt des Fahrzeugs bereitgestellt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmesswertgeber 71 detektiert eine Fahrzeuggeschwindigkeit V.
Zum Beispiel ist der Motor 80 ein dreiphasiger, bürstenloser Wechselstrommotor. Der Motor 80 gibt ein Unterstützungsdrehmoment basierend auf einer Antriebsspannung Vd, die von dem ECU 10 ausgegeben wird, aus. Das Unterstützungsdrehmoment unterstützt mit einer Lenkkraft des Lenkrads 91. In dem Fall des dreiphasigen Wechselstrommotors bezieht sich die Antriebsspannung Vd auf eine Phasenspannung von jeder Phase, das heißt, einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase. Eine Rotation des Motors 80 wird über einen Reduktionsmechanismus 85 an die zwischenliegende Welle 93 übertragen. Der Reduktionsmechanismus 85 hat ein Schneckengetriebe 86 und ein Schneckenrad 87. Zusätzlich wird, wenn die zwischenliegende Welle 93 als Folge eines selbstausrichtenden bzw. selbstanliegenden Drehmoments oder einer Straßenoberflächenreaktionskraft von der Seite des Rads 99 rotiert, die Rotation über den Reduktionsmechanismus 85 an den Motor 80 übertragen.
Das elektrische Servolenksystem 1, das in 1 zu sehen ist, ist ein säulenunterstützter Typ, in dem die Rotation des Motors 80 an den Lenkwellenabschnitt 95 übertragen wird. Jedoch kann das ECU 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in ähnlicher Weise auf einen zahnstangenunterstützten Typ eines elektrischen Servolenksystems oder ein Steer-by-wire-System (elektromechanisches Lenksystem) angewendet werden. In dem Steer-by-wire-System sind das Lenkrad und gelenkte Räder mechanisch getrennt. Zusätzlich kann gemäß einer anderen Ausführungsform ein vielphasiger Wechselstrommotor, der eine Anzahl an Phasen abgesehen von drei hat, oder ein gebürsteter Direktstrommotor als der Lenkunterstützungsmotor verwendet werden.
Das ECU 10 wird durch eine elektrische Leistung, die von einer On-board-Batterie bzw. Bordbatterie (nicht zu sehen) erhalten wird, betrieben. Das ECU 10 berechnet einen Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta* basierend auf dem Lenkmoment Ts, das durch den Drehmomentmesswertgeber 94 detektiert wird, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsmesswertgeber 71 detektiert wird, und dergleichen. Dann bringt das ECU 10 die Antriebsspannung Vd, die basierend auf dem Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta* berechnet wird, auf den Motor 80 auf, um damit den Motor 80 das Unterstützungsdrehmoment erzeugen zu lassen. Die verschiedenen Berechnungsprozesse, die durch das ECU 10 durchgeführt werden, können Softwareprozesse sein, die durch eine zentrale Recheneinheit (CPU, central processing unit) aktualisiert werden, die Programme laufen lässt, die im Voraus in einer greifbaren Speichervorrichtung, wie beispielsweise einem Nur-Lese-Speicher (ROM, read-only memory), gespeichert werden. Alternativ können die verschiedenen Berechnungsprozesse durch Hardwareprozesse, die durch zugeordnete elektronische Schaltungen durchgeführt werden, aktualisiert werden.
Das ECU 10 enthält eine Basis-Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 11, eine Korrekturdrehmomentberechnungseinheit 14 und eine Stromrückkopplungseinheit 70. Die Basis-Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 11 berechnet ein Basis-Unterstützungsdrehmoment Tb basierend auf dem Lenkmoment Ts und einer Lenkgeschwindigkeit ω. Die Korrekturdrehmomentberechnungseinheit 14 berechnet verschiedene Typen eines Korrekturdrehmoments, das zu dem Basis-Unterstützungsdrehmoment Tb addiert werden soll. Jedoch ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Fokus einzig auf eine Zurückführungssteuerungsgröße Tr*für eine Zurückführungssteuerung als das Korrekturdrehmoment gerichtet. Andere Typen eines Korrekturdrehmoments werden nicht genannt. Deshalb wird die „Korrekturdrehmomentberechnungseinheit“ nachstehend insbesondere als eine „Zurückführungssteuerungseinheit 14“ beschrieben.
Die Zurückführungssteuerungseinheit 14 berechnet die Zurückführungssteuerungsgröße Tr* basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω und einem Lenkwinkel θ. Eine Addiereinrichtung 12 addiert die Zurückführungssteuerungsgröße Tr*, die durch die Zurückführungssteuerungseinheit 14 berechnet wird, zu dem Basis-Unterstützungsdrehmoment Tb. Der Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta* wird dadurch berechnet.
Einheiten, wie beispielsweise [Nm], [deg] bzw. [Grad] und [deg/s] bzw. [Grad/s], die im Hinblick auf verschiedene Größen verwendet werden, dienen dazu, Dimensionen dieser Größen auszudrücken und sind nicht gedacht, um eine Verwendung auf diese zu beschränken. Zum Beispiel kann [rad] als die Einheit für Winkel verwendet werden. Eine ähnliche Interpretation betrifft ebenso die nachstehenden Bezeichnungen. Außerdem werden die Bezeichnungen „Lenkwinkel θ“ und „Lenkgeschwindigkeit ω“ nicht nur für Fälle, in denen das Lenkrad 91 durch ein aktives Lenken durch den Fahrer rotiert wird, sondern auch in einer expansiven bzw. weiteren Art und Weise, um die Position und Rotationsgeschwindigkeit des Lenkrads 91 zu enthalten, und zwar in einem Zustand, in dem der Fahrer das Lenkrad 91 losgelassen hat, verwendet.
Die Stromrückführungseinheit 70 führt eine Regelung eines tatsächlichen Stroms, der zu dem Motor 80 fließt, in Hinsicht auf einen Sollstrom durch, und zwar basierend auf dem Unterstützungsdrehmomentbefehl Ta*, und berechnet dadurch die Antriebsspannung Vd, die auf den Motor 80 aufgebracht wird. Konfigurationen der Basis-Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 11 und der Stromrückführungseinheit 70 in dem Lenksteuerungsapparat sind bekannte Technologie. Deshalb werden ausführliche Beschreibungen von diesen weggelassen.
Überblick der Zurückführungssteuerung
Als Nächstes wird ein Überblick der Zurückführungssteuerung mit Bezug auf 2 beschrieben.
In einem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ist der Seitenschlupfwinkel eines Fahrzeugkörpers oder eines Reifen verhältnismäßig kleiner als der, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Bei demselben Lenkwinkel und derselben Seitenbeschleunigung ist das selbstausrichtende bzw. selbstanliegende Drehmoment, das von einer Straßenoberfläche aufgenommen wird, kleiner als in dem niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich. Wenn das selbstausrichtende bzw. selbstanliegende Drehmoment ungefähr gleich der Reibung in dem Lenkmechanismus oder geringer als diese wird, kehrt das Lenkrad nicht einfach auf die neutrale Position zurück. Folglich ist der Fahrer erforderlich, um mit Absicht eine Betätigung bzw. einen Vorgang durchzuführen, um das Lenkrad auf die neutrale Position zurückzuführen.
Insbesondere ist eine Zurückführkraft in Fahrzeugen, in denen ein Spurwinkel und ein Nachlaufwinkel klein sind, und in Fahrzeugen, die mit Reifen versehen sind, die einen niedrigen Rollwiderstand haben, klein. Zusätzlich ist eine Reibung in Fahrzeugen, in denen ein Kontaktdruck gegen Komponenten festgesetzt ist, um hoch zu sein, um einen Klapperlärm des Zahnstangenmechanismus bzw. Zahnstangen-und-Zahnrad-Mechanismus zu reduzieren, hoch. Jedes bzw. alles von dem Vorhergehenden dient als ein Faktor bei einem Hemmen der Zurückführung des Lenkrads auf die neutrale Position.
In Hinblick auf solche Probleme ist die Zurückführungssteuerung eine Steuerung, in der ein Korrekturdrehmoment in der Richtung, in der das Lenkrad auf die neutrale Position zurückkehrt, weiter zu dem Unterstützungsdrehmoment in dem elektrischen Servolenksystem addiert wird.
Nachstehend wird in der vorliegenden Spezifikation bzw. Beschreibung eine Richtung, in der sich das Lenkrad von der neutralen Position weg bewegt, als eine „Drehrichtung“ bezeichnet. Die Richtung, in der sich das Lenkrad zu der neutralen Position hin bewegt, wird als eine „Zurückführrichtung“ bezeichnet. Das heißt, dass die „Zurückführ-/Drehrichtung“ basierend auf einem Verhältnis zwischen dem Lenkrad und der neutralen Position objektiv definiert ist, ungeachtet der Wahrnehmungen bzw. den Sinnen des Fahrers.
Ein Lenken in der Drehrichtung und ein Lenken in der Zurückführrichtung werden jeweilig als ein „Drehungslenken“ und „Zurückführungslenken“ bezeichnet. Zusätzlich wird eine Geschwindigkeit, bei der das Lenkrad als Folge des selbstausrichtenden bzw. selbstanliegenden Drehmoments und der Zurückführungssteuerung auf die neutrale Position zurückkehrt, auch ohne dass der Fahrer eine Betätigung bzw. einen Vorgang aktiv durchführt, um das Lenkrad zurückzuführen, als eine „Zurückführgeschwindigkeit“ bezeichnet.
2A ist ein konzeptionelles Diagramm, das Änderungen über Zeit bei dem Lenkwinkel θ zeigt, bis das Lenkrad nach dem Drehungslenken auf die neutrale Position zurückkehrt (das heißt, Lenkwinkel θ = 0 [deg]), und zwar in einen Zustand, in dem der bzw. die Fahrer seine bzw. ihre Hände auf dem Lenkrad hat bzw. haben. Eine lang gestrichelte Linie R0 gibt eine Betätigung bzw. einen Vorgang in einem Fall an, in dem der Lenkwinkel θ als Folge einer Reibung nicht auf 0 [deg] zurückkehrt, wenn die Zurückführungssteuerung nicht durchgeführt wird oder wenn die Ausgabe der Zurückführungssteuerung unzureichend ist und die Zurückführgeschwindigkeit zu langsam ist.
Umgekehrt gibt eine kurz gestrichelte Linie R1 eine Betätigung bzw. einen Vorgang an, in der bzw. dem das Lenkrad als Folge einer vorteilhaften Zurückführungssteuerung auf die neutrale Position zurückkehrt. Da die Zurückführgeschwindigkeit angemessen ist, ändert sich der Lenkwinkel θ problemlos.
Zusätzlich zeigen eine Ein-Punkt-Kettenlinie R2 und eine Zwei-Punkt-Kettenlinie R3 Beispiele von einer unpassenden bzw. ungeeigneten Zurückführungssteuerung. Bei einer Betätigung bzw. in einem Vorgang, die bzw. der durch die Ein-Punkt-Kettenlinie bzw. Strichpunktlinie R2 angegeben ist, ist die Ausgabe der Zurückführungssteuerung übermäßig und ist die Zurückführgeschwindigkeit zu schnell. Folglich wird ein Lenken gehemmt. Bei einer Betätigung bzw. in einem Vorgang, die bzw. der durch die Zwei-Punkt-Kettenlinie R3 angegeben ist, ist die Zurückführgeschwindigkeit instabil. Folglich kann der Fahrer ein Unbehagen erfahren. Deshalb ist es in bzw. bei der Zurückführungssteuerung ein Steuerungsziel, die Betätigung bzw. den Vorgang, die bzw. der durch die kurz gestrichelte Linie R1 angegeben ist, in der bzw. dem ein Lenken nicht gehemmt wird und das Lenkrad bei einer natürlichen Geschwindigkeit zurückkehrt, die kein Unbehagen verursacht, zu aktualisieren.
2B ist ein Diagramm, das Änderungen bei einem Zustand während einem Übergang von dem Drehungslenken zu dem Zurückführungslenken ausdrückt, und zwar basierend auf einem Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel θ und dem Lenkmoment Ts. Hier werden positive und negative Vorzeichen des Lenkwinkels θ basierend auf Nach-Links- und Nach-Rechts-Richtungen mit Bezug auf die neutrale Position definiert. Zusätzlich werden Vorzeichen des Lenkmoments Ts basierend auf denselben Richtungen wie den Richtungen, die durch die Vorzeichen des Lenkwinkels θ angegeben sind, definiert. Im Grunde ändert sich, wenn das Lenkmoment Ts in eine positive Richtung aufgebracht wird, der Lenkwinkel θ zu einer positiven Richtung. Wenn das Lenkmoment Ts in eine negative Richtung aufgebracht wird, ändert sich der Lenkwinkel θ zu einer negativen Richtung. 2B zeigt ein Diagramm, in dem der Lenkwinkel θ und das Lenkmoment Ts beide in der positiven Region sind. Ein Diagramm, in dem der Lenkwinkel θ und das Lenkmoment Ts beide in der negativen Region sind, wird symmetrisch zu dem Diagramm in 2B mit Bezug auf den Ursprung erscheinen.
Die Änderungen bei einem Zustand während dem Übergang eines Lenkens werden in vier Zeitabschnitte, das heißt, einen „Drehung-Zeitabschnitt“, der durch eine durchgehende Linie angegeben ist, einen „Erster-Übergang-Zeitabschnitt“, der durch eine Ein-Punkt-Kettenlinie bzw. Strichpunktlinie angegeben ist, einen „Zurückführung-Zeitabschnitt“, der durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, und einen „Zweiter-Übergang-Zeitabschnitt“, der durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben ist, geteilt.
Während dem Drehung-Zeitabschnitt, in dem der Fahrer das Lenkrad dreht, erhöht sich ein Absolutwert des Lenkwinkels θ. Kurvenformen in 2B sind lediglich ein Beispiel. Während dem Drehung-Zeitabschnitt wird die Zurückführungssteuerung nicht durchgeführt, um nicht ein Lenken zu hemmen. Wenn der Fahrer damit beginnt, das Lenkrad auf die neutrale Position zurückzuführen, ändert sich der Lenkwinkel θ kaum. Ein Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit ω ist relativ klein. Während diesem Erster-Übergang-Zeitabschnitt erfährt, wenn die Zurückführungssteuerung aktiv durchgeführt wird, der Fahrer ein starkes Zurückführgefühl. Deshalb wird die Zurückführungssteuerung graduell gestartet.
Während dem Zurückführung-Zeitabschnitt, in dem der Fahrer das Lenkrad auf die neutrale Position zurückführt, verringert sich der Absolutwert des Lenkwinkels θ. Während dem Zurückführung-Zeitabschnitt wird die Zurückführungssteuerung aktiv durchgeführt. Infolgedessen wird eine Kurve, die durch eine dünn gestrichelte Linie ausgedrückt wird, die angibt, „wenn die Zurückführungssteuerung nicht durchgeführt wird“, derart korrigiert, dass die Spitze der Kurve dem Punkt eines Ursprungs zugewandt ist. Während dem Zweiter-Übergang-Zeitabschnitt, in dem das Lenkrad nahe der neutralen Position ist, nähert sich der Absolutwert des Lenkwinkels θ über einen relativ kleinen Bereich graduell an null an. Die Zurückführungssteuerung wird während diesem Zeitabschnitt graduell beendet.
Zusätzlich werden jeweilige Lenkzustände während dem Zurückführung-Zeitabschnitt, dem Drehung-Zeitabschnitt und den Übergang-Zeitabschnitten als ein „Zurückführzustand“, ein „Drehzustand“, und ein „Übergangszustand“ bezeichnet. Der Zurückführzustand wird als „ein Zustand, in dem die Lenkradposition zu der neutralen Position hin geändert wird“ definiert. Der Zurückführzustand wird als „ein Zustand, in dem die Lenkradposition in die Richtung weg von der neutralen Position geändert wird“ definiert.
Eine Information, die den Zurückführzustand quantitativ ausdrückt, ist eine „Zurückführungszustandsgröße α“, die durch eine Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 berechnet wird, was nachstehend beschrieben wird. Die Zurückführungszustandsgröße α während jedem Zeitabschnitt in 2B ist „α = 0“ während dem Drehung-Zeitabschnitt, „α = 1“ während dem Zurückführung-Zeitabschnitt und „0 < α< 1“ während den Erster- und Zweiter-Übergang-Zeitabschnitten.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 4959217 offenbart eine herkömmliche Technologie, in der die Lenkgeschwindigkeit derart gesteuert wird, um der Soll-Lenkgeschwindigkeit zu folgen, und die Ausgabe der Zurückführungssteuerung basierend auf der Abweichung zwischen der Soll-Lenkgeschwindigkeit und der Lenkgeschwindigkeit berechnet wird. Jedoch erhöht sich die Ausgabe der Zurückführungssteuerung, wenn sich die Abweichung zwischen dem Detektionswert der Lenkgeschwindigkeit und der Soll-Lenkgeschwindigkeit erhöht. Deshalb erhöht sich die Zurückführgeschwindigkeit des Lenkrads plötzlich und kann der Fahrer ein Unbehagen erfahren.
Mit Hinblick auf dieses Problem setzt die Zurückführungssteuerungseinheit 14 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen unteren Grenzwert des Absolutwerts der Soll-Lenkgeschwindigkeit fest, um gleich dem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit ω zu sein, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω derart gesteuert wird, um der Soll-Lenkgeschwindigkeit zu folgen. In dem Zurückführzustand wird der Absolutwert der Soll-Lenkgeschwindigkeit graduell von dem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit ω erhöht. Infolgedessen wird in dem Zurückführzustand die Zurückführgeschwindigkeit des Lenkrads graduell erhöht.
Als Nächstes wird eine Konfiguration der Zurückführungssteuerungseinheit 14 ausführlich beschrieben.
Konfiguration der Zurückführungssteuerungseinheit
Eine Gesamtkonfiguration der Zurückführungssteuerungseinheit 14 ist in 3 zu sehen.
Die Zurückführungssteuerungseinheit 14 ist größtenteils durch drei Blöcke, das heißt, eine Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 20, eine Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 und eine Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50, konfiguriert. Einfach ausgedrückt sind die Funktionen der drei Blöcke wie folgt: Die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 20 berechnet eine Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** dafür, wenn das Lenkrad auf die neutrale Position zurückkehrt, die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 berechnet einen Zurückführkraftbefehlswert für die Zurückführkraft, die das Lenkrad auf die neutrale Position zurückführt, und die Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 bestimmt, ob das Lenkrad gedreht oder zurückgeführt wird.
Der Lenkwinkel θ und die Lenkgeschwindigkeit ω werden der Zurückführungssteuerungseinheit 14 als Informationsgrößen, die für eine Berechnung in jedem Block verwendet werden, zugeführt. In dem Gesamtkonfigurationsdiagramm in 3 ist eine Eingabe des Lenkwinkels θ durch eine Ein-Punkt-Kettenlinie bzw. Strichpunktlinie angegeben und ist eine Eingabe der Lenkgeschwindigkeit ω durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben, wobei eine Sichtbarkeit der Zeichnungen berücksichtigt wird. Alle Berechnungsergebnisse, die von diesen Blöcken ausgegeben werden, sind durch durchgehende Linien angegeben.
Die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 20 enthält eine Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 21, eine Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 und eine Sollwertbeschränkungseinheit 26. Die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 21 berechnet eine Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* basierend auf dem Lenkwinkel θ. Die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* ist ein Basiswert der Soll-Lenkgeschwindigkeit, wenn das Lenkrad auf die neutrale Position zurückgeführt wird.
Die Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 korrigiert die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* basierend auf der Zurückführungszustandsgröße α, die durch die Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 berechnet wird, und gibt eine Post- bzw. Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** aus. Die Sollwertbeschränkungseinheit 26 berechnet die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** basierend auf der Post- bzw. Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** und der Lenkgeschwindigkeit ω. Die Sollwertbeschränkungseinheit 26 setzt dabei den unteren Grenzwert des Absolutwerts der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** fest. Ausführliche Funktionsfähigkeiten der Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 und der Sollwertbeschränkungseinheit 26 werden nachstehend beschrieben.
Die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 enthält eine Lenkgeschwindigkeitsabweichungsberechnungseinheit 31, ein Lenkgeschwindigkeit-Servosteuergerät 32, eine Lenkwinkelreferenzdrehmomentberechnungseinheit 33 und eine Addiereinrichtung 37. Die Lenkgeschwindigkeitsabweichungsberechnungseinheit 31 berechnet eine Abweichung Δω zwischen der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω***, die durch die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 20 ausgegeben wird, und der Lenkgeschwindigkeit ω. Das Lenkgeschwindigkeit-Servosteuergerät 32 führt eine Servosteuerung derart durch, dass die Lenkgeschwindigkeitsabweichung Δω 0 wird, das heißt, die Lenkgeschwindigkeit ω folgt der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** Das Lenkgeschwindigkeit-Servosteuergerät 32 berechnet eine Basis-Zurückführungssteuerungsgröße Tr*_0.
Die Lenkwinkelreferenzdrehmomentberechnungseinheit 33 berechnet ein Lenkwinkelreferenzdrehmoment Tθ, das die Zurückführkraft ist, und zwar basierend auf dem Lenkwinkel θ. Der Addiereinrichtung 37 addiert das Lenkwinkelreferenzdrehmoment Tθ zu der Basis-Zurückführungssteuerungsgröße Tr*_0. Die Zurückführungssteuerungsgröße Tr* wird dadurch berechnet. Die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 gibt die Zurückführungssteuerungsgröße Tr*, die auf diese Art und Weise berechnet wird, aus.
Die Konfiguration und Funktionsfähigkeit der Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 werden mit Bezug auf 4 bis 7 beschrieben.
Die Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 bestimmt, ob der Lenkzustand der „Zurückführzustand“ ist oder nicht, und zwar basierend auf dem Lenkwinkel θ und der Lenkgeschwindigkeit ω. Hier entspricht der Lenkwinkel θ einer „lenkradpositionsbezogenen Information, die mit der Lenkradposition in Wechselbeziehung steht“. Der Wert des Lenkwinkels θ, wenn das Lenkrad in der neutralen Position ist, ist 0. Der Wert des Lenkwinkels θ wird basierend auf einer Rotationsrichtung des Lenkrads aus der neutralen Position positiv oder negativ. Zusätzlich entspricht die Lenkgeschwindigkeit ω einer „Zeitrate einer Änderung der lenkradpositionsbezogenen Information“.
Wie es in 4 zu sehen ist, enthält die Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 eine Lenkgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 51, eine Lenkwinkelbestimmungseinheit 52, einen Multiplikator 53 und eine Ausgabebeschränkungseinheit 54. Zustandsgrößen αω, αθ, α0 und α sind jeweils dimensionslose Größen [-].
Verzeichnisse bzw. Karten in 5A und 5B zeigen jeweilig Verzeichnisse bzw. Karten, in denen die Lenkgeschwindigkeit ω und der Lenkwinkel θ in der positiven Region sind. Verzeichnisse bzw. Karten, in denen die Lenkgeschwindigkeit ω und der Lenkwinkel θ in der negativen Region sind, werden symmetrisch zu den Verzeichnissen bzw. Karten in 5A und 5B mit Bezug auf den Ursprung erscheinen. Nummerische Werte in dem Verzeichnis bzw. der Karte sind lediglich Beispiele.
Die Lenkgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 51 berechnet eine Geschwindigkeitszustandsgröße αω, die ein Wert ist, der von -1 bis +1 reicht, und zwar basierend auf der Lenkgeschwindigkeit ω. Die Geschwindigkeitszustandsgröße αω gibt an, dass das Lenkrad bei einer höheren Geschwindigkeit rotiert wird, wenn sich der Absolutwert der Geschwindigkeitszustandsgröße αω erhöht. Positiv/negativ von bzw. vor dem Wert gibt die Rotationsrichtung an.
Insbesondere ist, wie es in 5A zu sehen ist, die Geschwindigkeitszustandsgröße αω gleich 0, wenn die Lenkgeschwindigkeit ω gleich 0 [deg/s] ist. Wenn die Lenkgeschwindigkeit ω positiv ist, verringert sich die Geschwindigkeitszustandsgröße αω von 0 auf -1, wenn sich die Lenkgeschwindigkeit ω erhöht. Wenn die Lenkgeschwindigkeit ω negativ ist, erhöht sich die Geschwindigkeitszustandsgröße αω von 0 auf +1, wenn sich die Lenkgeschwindigkeit ω verringert.
Die Lenkwinkelbestimmungseinheit 52 berechnet eine Winkelzustandsgröße αθ, die ein Wert ist, der von -1 bis +1 reicht, und zwar basierend auf dem Lenkwinkel θ. Die Winkelzustandsgröße αθ gibt an, dass das Lenkrad bei einer Position ist, die weiter von der neutralen Position ist, wenn sich der Absolutwert der Winkelzustandsgröße αθ erhöht. Positiv/negativ von bzw. vor dem Wert gibt die Richtung an.
Insbesondere ist, wie es in 5B zu sehen ist, die Winkelzustandsgröße αθ gleich 0, wenn der Lenkwinkel θ gleich 0 [deg] ist. Wenn der Lenkwinkel θ positiv ist, erhöht sich die Winkelzustandsgröße αθ von 0 auf +1, wenn sich der Lenkwinkel θ erhöht, und konvergiert diese bei ungefähr +1, wenn der Lenkwinkel θ nahe 60 [deg] ist. Wenn der Lenkwinkel θ negativ ist, verringert sich die Winkelzustandsgröße αθ von 0 auf -1, wenn sich der Lenkwinkel θ verringert, und konvergiert diese bei ungefähr -1, wenn der Lenkwinkel θ nahe -60 [deg] ist.
Der Multiplikator 53 berechnet eine Pre- bzw. Vor-Beschränkungszurückführungszustandsgröße α0, die ein Wert ist, der von -1 bis +1 reicht. Die Vor-Beschränkung-Zurückführungszustandsgröße α0 ist ein Produkt aus der Geschwindigkeitszustandsgröße αω und der Winkelzustandsgröße αθ.
Wie es in 6 zu sehen ist, löscht die Ausgabebeschränkungseinheit 54 „negative Werte, die von -1 bis 0 reichen“ von der Vor-Beschränkung-Zurückführungszustandsgröße α0. Die „negativen Werte, die von -1 bis 0 reichen“ entsprechen Werten während dem Drehung-Zeitabschnitt und sind bei Berechnungen, die nachstehend beschrieben werden, unnötig. Die Ausgabebeschränkungseinheit 54 gibt dann einzig „positive Werte, die von 0 bis +1 reichen“ an die Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 der Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 20 als die Zurückführungszustandsgröße α aus. Die „positiven Werte, die von 0 bis +1 reichen“ entsprechen Werten während dem Zurückführung-Zeitabschnitt oder dem Übergang-Zeitabschnitt.
7 zeigt tatsächliche Apparatedaten der Zurückführungszustandsgröße α während einem Drehungslenken bei einer niedrigen Geschwindigkeit und von einem großen Lenkwinkel. Während den Drehung-Zeitabschnitten vor einer Zeit ta und nach einer Zeit td ist die Zurückführungszustandsgröße α gleich 0. Während dem Erster-Übergang-Zeitabschnitt von einer Zeit ta zu einer Zeit tb erhöht sich die Zurückführungszustandsgröße α von 0 auf 1. Während dem Zurückführung-Zeitabschnitt von einer Zeit tb zu einer Zeit tc ist die Zurückführungszustandsgröße α 1. Während dem Zweiter-Übergang-Zeitabschnitt von einer Zeit tc zu einer Zeit td verringert sich die Zurückführungszustandsgröße α von 1 auf 0. Wie es die tatsächlichen Apparatedaten angeben, kann der Lenkzustand bestimmt werden, um in dem Zurückführung-Zeitabschnitt zu sein, wenn 1 als die Zurückführungszustandsgröße α ausgegeben wird.
Wie es oben beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Vorzeichen der Vor-Beschränkung-Zurückführungszustandsgröße α0 basierend auf dem Produkt aus der Winkelzustandsgröße αθ und der Geschwindigkeitszustandsgröße αω bestimmt. Das heißt, dass, wenn sich die Vorzeichen des Lenkwinkels θ und der Lenkgeschwindigkeit ω unterscheiden, die Vor-Beschränkung-Zurückführungszustandsgröße α0 positiv ist. Eine Bestimmung wird gemacht, dass der Lenkzustand der Zurückführzustand oder der Übergangszustand ist. Das heißt, dass der Lenkzustand zwischen dem Zurückführzustand oder dem Übergangszustand und dem Drehzustand bei der neutralen Position, bei der der Lenkwinkel θ gleich 0 ist, wechselt.
Wenn eine Bestimmung basierend auf dem Produkt aus den Vorzeichen des Lenkmoments Ts und der Lenkgeschwindigkeit ω gemacht wird, wird das Vorzeichen von Ts × ω während dem Zeitabschnitt, in dem sich der Lenkwinkel θ erhöht, positiv, ungeachtet dessen, ob der Lenkwinkel θ positiv oder negativ ist, wenn das Lenkmoment Ts in die positive Richtung aufgebracht wird. Unterdessen wird das Vorzeichen von Ts × ω während dem Zeitabschnitt, in dem sich der Lenkwinkel verringert, positiv, ungeachtet dessen, ob der Lenkwinkel θ positiv oder negativ ist, wenn das Lenkmoment Ts in die negative Richtung aufgebracht wird. Das heißt, dass Ts × ω nicht zwischen positiv und negativ bei der neutralen Position, bei der der Lenkwinkel θ gleich 0 ist, wechselt. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmung in Hinblick auf den Zurückführzustand nicht basierend auf dem Lenkmoment Ts und der Lenkgeschwindigkeit ω gemacht.
Als Nächstes werden Details von Berechnungsprozessen, die durch die Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 und die Sollwertbeschränkungseinheit 26 der Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit 20 durchgeführt werden, mit Bezug auf 8A, 8B, 9 und 10 beschrieben.
Als Erstes wird eine Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnung, die durch die Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 durchgeführt wird, mit Bezug auf 8A und 8B beschrieben. 8A und 8B haben eine gemeinsame Zeitachse.
8A zeigt Änderungen über Zeit bei der Zurückführungszustandsgröße αwährend dem Erster-Übergang-Zeitabschnitt. Die Zurückführungszustandsgröße α erhöht sich graduell von einer Zeit te zu einer Zeit tf von 0 auf 1.
8B zeigt Änderungen bei der Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** die mit den Änderungen bei der Zurückführungszustandsgröße α einhergehen. Hier wird ein Fall, in dem der Lenkwinkel θ negativ ist und die Lenkgeschwindigkeit ω in der Zurückführrichtung positiv ist, angenommen. In 8B ist die Lenkgeschwindigkeit ω durch eine gestrichelte Linie angegeben. Die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* ist durch eine Ein-Punkt-Kettenlinie bzw. Strichpunktlinie angegeben. Die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** ist durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben.
Die Zurückführzustandsantwort-Sollwertberechnungseinheit 25 berechnet die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** unter Verwendung eines Ausdrucks (1) basierend auf der Lenkgeschwindigkeit ω, der Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* und der Zurückführungszustandsgröße α. $ω * * = αω * + (1 - α) ω$
Deshalb kommt die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** der Lenkgeschwindigkeit ω näher, wenn die Zurückführungszustandsgröße α0 näher kommt. Die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** kommt der Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* näher, wenn die Zurückführungszustandsgröße α1 näher kommt.
Als Nächstes wird ein Berechnungsablauf eines Sollwertbeschränkungsprozesses, der durch die Sollwertbeschränkungseinheit 26 durchgeführt wird, mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben. Der Sollwertbeschränkungsprozess ist eine Berechnung, die durchgeführt wird, um die untere Grenze des Absolutwerts der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** festzusetzen, um gleich der Lenkgeschwindigkeit ω zu sein. Ein Symbol S in der Beschreibung des Flussdiagramms in 9 bezeichnet „Schritt“.
In diesem Berechnungsablauf hat als Erstes bei Schritt S1 die Sollwertbeschränkungseinheit 26 das Vorzeichen des Lenkwinkels θ. Ein Grund dafür ist, dass die Bestimmung des Verhältnisses unter den Lenkgeschwindigkeiten ω, ω* und ω** mit Hinblick auf eine Größe umgekehrt ist, und zwar abhängig von dem Vorzeichen des Lenkwinkels θ.
Wenn es bestimmt wird, dass der Lenkwinkel θ positiv ist, bestimmt die Sollwertbeschränkungseinheit 26 JA bei Schritt S1 und rückt zu Schritt S2 vor. Wenn bestimmt wird, dass der Lenkwinkel θ negativ ist, bestimmt die Sollwertbeschränkungseinheit 26 NEIN bei Schritt S1 und rückt zu Schritt S5 vor. Wenn der Lenkwinkel θ gleich 0 ist, ist ein Berücksichtigen des Lenkwinkels θ in Wirklichkeit bzw. faktisch nicht erforderlich, da das Zurückführungslenken vervollständigt ist. Der Lenkwinkel θ von 0 kann entweder als positiv oder negativ erachtet werden. Bei Schritt S1 macht, sollte der Lenkwinkel θ gleich 0 sein, die Sollwertbeschränkungseinheit 26 eine Bestimmung basierend auf der Bestimmung, die gemacht wird, wenn der Lenkwinkel θ positiv ist.
Wenn der Lenkwinkel θ positiv ist, ist die Lenkgeschwindigkeit ω in der Zurückführrichtung negativ. Wenn der Lenkwinkel θ negativ ist, ist die Lenkgeschwindigkeit ω in der Zurückführrichtung positiv.
10 zeigt das Festsetzen der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω***, und zwar basierend auf einer Voraussetzung, dass die Lenkgeschwindigkeit ω in Bezug auf Zeit fest ist, und der Absolutwert der Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** erhöht sich monoton in Bezug auf Zeit. In 10 ist die Lenkgeschwindigkeit ω durch eine gestrichelte Linie angegeben. Die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** ist durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben. Die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** ist durch eine fette, durchgehende Linie angegeben. Zusätzlich ist, um überlappende Linien zu vermeiden, die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** mit Absicht etwas bzw. ein wenig versetzt.
Die Schritte S2 bis S4 in 9 sind Prozesse, die in Fällen, in denen die Lenkgeschwindigkeit ω negativ ist, wie es in der unteren Hälfte von 10 zu sehen ist, durchgeführt werden. Die Schritte S5 bis S7 in 9 sind Prozesse, die in Fällen, in denen die Lenkgeschwindigkeit ω positiv ist, wie es in der oberen Hälfte von 10 angegeben ist, durchgeführt werden.
Bei S2 bestimmt die Sollwertbeschränkungseinheit 26, ob die negative Vor-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** gleich der Lenkgeschwindigkeit ω oder größer als diese ist, oder nicht. Die Sollwertbeschränkungseinheit 26 bestimmt JA bei Schritt S2 vor einer Zeit X. Bei Schritt S3 setzt die Sollwertbeschränkungseinheit 26 die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** fest, um gleich der Lenkgeschwindigkeit ω zu sein. Die Sollwertbeschränkungseinheit 26 bestimmt NEIN bei Schritt S2 nach einer Zeit X. Bei Schritt S4 setzt die Sollwertbeschränkungseinheit 26 die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** fest, um gleich der Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** zu sein.
Bei Schritt S5 bestimmt die Sollwertbeschränkungseinheit 26, ob die positive Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** gleich der Lenkgeschwindigkeit ω oder geringer als diese ist, oder nicht. Die Sollwertbeschränkungseinheit 26 bestimmt JA bei Schritt S5 vor einer Zeit X. Bei Schritt 6 setzt die Sollwertbeschränkungseinheit 26 die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** fest, um gleich der Lenkgeschwindigkeit ω zu sein. Die Sollwertbeschränkungseinheit 26 bestimmt NEIN bei Schritt S5 nach einer Zeit X. Bei Schritt S7 setzt die Sollwertbeschränkungseinheit 26 die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** fest, um gleich der Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** zu sein.
Als Folge des oben beschriebenen Berechnungsablaufs wird die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** festgesetzt, um gleich der Lenkgeschwindigkeit ω in den Regionen der Schritte S3 und S6 zu sein. Deshalb ist die Basis-Zurückführungssteuerungsgröße Tr*_0, die durch das Lenkgeschwindigkeit-Servosteuergerät 32 der Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 ausgegeben wird, gleich 0. Folglich kann ein Lenken durch den Fahrer, das durch die Ausgabe der Zurückführungssteuerung gehemmt wird, verhindert werden.
Zusätzlich wird in den Regionen der Schritte S4 und S7 die Zurückführgeschwindigkeit des Lenkrads als Folge davon graduell erhöht, dass der Absolutwert der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** graduell von dem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit ω, der dir untere Grenzwert ist, erhöht wird. Folglich kann die Zurückführgeschwindigkeit des Lenkrads, die sich plötzlich erhöht und das Fahrerunbehagen verursacht, wie es in der herkömmlichen Technologie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4959217 vorkommt, verhindert werden.
Als Nächstes werden tatsächliche Apparatedaten, die erhalten werden, wenn der Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungsprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, mit Bezug auf 11A, 11B, 11c bzw. 11C und 12 beschrieben.
Eine horizontale Achse in jeder der 11 A, 11B und 11C gibt eine gemeinsame Zeitachse an. Eine vertikale Achse in 11A gibt die Lenkgeschwindigkeiten ω, ω** und ω*** an. Eine vertikale Achse in 11B gibt den Lenkwinkel θ an. Eine vertikale Achse in 11C gibt die Zurückführungszustandsgröße α an. In 11A und in 12, das eine vergrößerte Ansicht von Abschnitt XII in 11A ist, ist die Lenkgeschwindigkeit ω durch eine gestrichelte Linie angegeben. Die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* ist durch eine Ein-Punkt-Kettenlinie bzw. Strichpunktlinie angegeben. Die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** ist durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie angegeben. Die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** ist durch eine fette, durchgehende Linie angegeben.
Wie es in 11B zu sehen ist, zeigen die tatsächlichen Apparatedaten Testergebnisse eines Falls, in dem ein Slalomlenken über einen Lenkwinkelbereich von ungefähr +/-100 [deg] durchgeführt wird. Zeitabschnitte von einer Zeit t1 bis zu einer Zeit t3 und von einer Zeit t4 bis zu einer Zeit t6, wenn der Lenkwinkel θ auf die neutrale Position zurückkehrt, entsprechen dem Zurückführung-Zeitabschnitt. Wie es in 11C zu sehen ist, steigt die Zurückführungszustandsgröße α von 0 auf 1 an.
Wie es in 11A zu sehen ist, ist die Änderung bei einer Lenkgeschwindigkeit ω während dem Zurückführung-Zeitabschnitt relativ eben. Jedoch ändern sich die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* und die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** derart, um steile Spitzen zu bilden. Nachdem der Absolutwert die Lenkgeschwindigkeit ω übersteigt, fällt der Absolutwert wieder unter die Lenkgeschwindigkeit ω. Die Zeiten, bei denen der Absolutwert die Nach-Zurückführzustandsantwort-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω** unter die Lenkgeschwindigkeit ω fällt, sind t2 und t5.
Als Nächstes werden Details der Änderungen bei der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** mit Bezug auf 12 beschrieben. Während dem Zeitabschnitt vor einer Zeit t4 ist die Zurückführungszustandsgröße αgleich 0. Die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** passt zu der Lenkgeschwindigkeit ω. Das heißt, dass in 12 die fette, durchgehende Linie die gestrichelte Linie überdeckt. Während dem Zeitabschnitt von einer Zeit t4 bis zu einer Zeit t5 erhöht sich die Zurückführungszustandsgröße α von 0 auf 1. Die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** antwortet auf die Erhöhung bei der Zurückführungszustandsgröße α und erhöht sich graduell von der Lenkgeschwindigkeit ω, die durch die gestrichelte Linie angegeben ist, auf die Basis-Soll-Lenkgeschwindigkeit ω* die durch die Ein-Punkt-Kettenlinie bzw. Strichpunktlinie angegeben ist. Das heißt, dass sich die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** graduell erhöht. Während dem Zeitabschnitt von einer Zeit t5 zu einer Zeit t6 werden Verhältnisse „θ < 0“ und „ω** < w“ festgelegt. Deshalb wird als Folge von S6 in 1 „ω*** = ω“, das heißt, wird die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** festgesetzt, um gleich der Lenkgeschwindigkeit ω zu sein.
Wie es oben beschrieben wurde, passt gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Lenkzustand nicht der Zurückführzustand ist, die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** zu der Lenkgeschwindigkeit ω. Die Lenkgeschwindigkeitsabweichung Δω ist 0. Deshalb wird die Zurückführungssteuerungsgröße Tr* nicht durch die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 ausgegeben. Folglich wird ein Drehungslenken durch den Fahrer nicht gehemmt.
Zusätzlich erhöht sich in dem Zurückführzustand die Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** graduell von der Lenkgeschwindigkeit ω. Eine plötzliche Änderung bei der Zurückführgeschwindigkeit wird dadurch unterdrückt. Die Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit 30 gibt die Zurückführungssteuerungsgröße Tr* derart aus, dass die Lenkgeschwindigkeit ω der Soll-Lenkgeschwindigkeit ω*** näher gebracht wird, und die Lenkgeschwindigkeitsabweichung Δω wird 0. Folglich kann eine Lenkbelastung bzw. Lenklast, die auf den Fahrer in die Zurückführrichtung platziert bzw. auferlegt wird, reduziert werden.
Andere Ausführungsformen

(1) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden der Lenkwinkel θ und die Lenkgeschwindigkeit ω als die „lenkradpositionsbezogene Information, die mit der Lenkradposition in Wechselbeziehung steht“ und die „Zeitrate einer Änderung der lenkradpositionsbezogenen Information“ bei der Berechnung der Zurückführungszustandsgröße α durch die Zurückführzustandsbestimmungseinheit 50 verwendet. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine lenkradpositionsbezogenen Information, wie beispielsweise ein Motorrotationswinkel, eine Rotationswinkel eines Übertragungssystemgangs bzw. Getriebesystemgangs, ein Lenkwinkel eines Rads oder eine Gierrate des Lenkwinkels θ verwendet werden. Die Zeitrate einer Änderung von solch einer lenkradpositionsbezogenen Information kann anstelle der Lenkgeschwindigkeit ω verwendet werden.
(2) Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Verzeichnisse bzw. Karten für eine Berechnung der Geschwindigkeitszustandsgröße αω und der Winkelzustandsgröße αθ verwendet. Jedoch ist eine Berechnung der Zustandsgrößen nicht auf das Verfahren, in dem ein Verzeichnis bzw. eine Karte verwendet wird, beschränkt. Die Zustandsgrößen können durch mathematische Formeln berechnet werden.
(3) Spezifische Konfigurationen in 3 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen können soweit erforderlich modifiziert werden, solange die Funktionsfähigkeit der vorliegenden Erfindung erreicht bzw. erhalten wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht in irgendeiner Weise auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Ausführungsformen sind möglich, ohne von dem Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Lenksteuerungsapparat, der ein Unterstützungsdrehmoment, das durch ein Lenkunterstützungsmotor (80) ausgegeben wird, basierend auf einem Lenkmoment (Ts), das durch einen Fahrer aufgebracht wird, steuert, wobei der Lenksteuerungsapparat aufweist: eine Basis-Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit (11), die ein Basis-Unterstützungsdrehmoment (Tb) berechnet, und eine Zurückführungssteuerungseinheit (14), die eine Zurückführungssteuerungsgröße (Tr*), um ein Zurückführen eines Lenkrads (91) auf eine neutrale Position zu unterstützen, als ein Korrekturdrehmoment, das zu dem Basis-Unterstützungsdrehmoment addiert werden soll, berechnet, wobei die Zurückführungssteuerungseinheit enthält: eine Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit (20), die eine Soll-Lenkgeschwindigkeit (ω***), die ein Sollwert für eine Lenkgeschwindigkeit (ω) ist, berechnet, eine Zurückführungssteuerungsgrößenberechnungseinheit (30), die die Zurückführungssteuerungsgröße derart berechnet, dass die Lenkgeschwindigkeit der Soll-Lenkgeschwindigkeit folgt, und eine Zurückführzustandsbestimmungseinheit (50), die bestimmt, ob das Lenkrad gedreht oder zurückgeführt wird, und die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit einen Absolutwert der Soll-Lenkgeschwindigkeit graduell beginnend ab einem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit als einem unteren Grenzwert erhöht, wenn das Lenkrad zurückgeführt wird.
Lenksteuerungsapparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Zurückführzustandsbestimmungseinheit bestimmt, ob das Lenkrad in einem Drehzustand, in dem die Lenkradposition in eine Richtung weg von der neutralen Position geändert wird, oder einem Zurückführzustand, in dem die Lenkradposition in eine Richtung zu der neutralen Position hin geändert wird, ist.
Lenksteuerungsapparat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: die Soll-Lenkgeschwindigkeit-Berechnungseinheit die Soll-Lenkgeschwindigkeit festsetzt, um gleich der Lenkgeschwindigkeit in dem Drehzustand zu sein.
Lenksteuerungsapparat gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die Zurückführzustandsbestimmungseinheit den Zurückführzustand basierend auf einer Zurückführungszustandsgröße (α), der aus einer lenkradpositionsbezogenen Information berechnet wird, die in Wechselbeziehung mit der Lenkradposition steht, und einer Zeitrate einer Änderung der lenkradpositionsbezogenen Information bestimmt.
Lenksteuerungsapparat gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: die lenkradpositionsbezogene Information ein Lenkwinkel (θ) ist, die Zeitrate einer Änderung der lenkradpositionsbezogenen Information die Lenkgeschwindigkeit ist, die Zurückführzustandsbestimmungseinheit die Zurückführungszustandsgröße basierend auf einem Produkt aus einer Winkelzustandsgröße (αθ), die basierend auf dem Lenkwinkel bestimmt wird, und einer Geschwindigkeitszustandsgröße (αω), die basierend auf der Lenkgeschwindigkeit bestimmt wird, berechnet.