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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0062763 , eingereicht am 22. Mai 2017, die hiermit durch Bezug für alle Zwecke derart aufgenommen ist, als würde sie hier vollständig präsentiert werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zum Detektieren von Lenkinformationen und insbesondere ein Gerät und ein Verfahren, bei dem eine Vielzahl an Drehmomentsensoren und Sensoren zum Erfassen eines Rotationswinkels einer Lenkwelle dazu vorgesehen sind, Lenkinformationen, wie zum Beispiel ein Lenkmoment usw. zu berechnen, selbst wenn ein Fehler in manchen Sensoren auftritt.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Im Allgemeinen wird ein Servolenksystem an einem Fahrzeug als ein Mittel zum Sicherstellen der Lenkstabilität durch Reduzieren einer Kraft, die zum Bewegen eines Lenkrads benötigt wird, angewendet. In der Vergangenheit wurde ein hydraulisches Servolenk(HPS)-System weitgehend als Servolenksystem in Fahrzeugen verwendet, doch heutzutage wird gewöhnlich ein elektrisches Servolenk(EPS)-System in Fahrzeugen installiert, das umweltfreundlich ist und einen Fahrer durch Verwenden einer Drehkraft eines Motors im Gegensatz zu dem bestehenden Verfahren, das Hydraulikdruck verwendet, beim Lenken unterstützt.
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Bei einem solchen EPS-System betreibt eine elektronische Steuereinheit (ECU) einen Motor gemäß Fahrbedingungen eines Fahrzeugs, die mittels eines Geschwindigkeitsmessers, eines Drehmomentsensors und dergleichen erfasst werden. Dementsprechend bietet das EPS-System ein leichtes und bequemes Lenkgefühl beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit und bietet ein schweres Lenkgefühl und ausreichend direktionale Stabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit und gestattet schnelles Lenken im Notfall, wodurch dem Fahrer optimale Bedingungen beim Lenken geboten werden.
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Eine ECU eines bestehenden EPS-Systems misst ein Drehmoment, das auf einen Torsionsstab angelegt wird, und einen absoluten Lenkwinkel, das heißt ein Rotationsmaß einer Lenkeingangswelle (IS), mittels einer ersten Winkelvorrichtung zum Berechnen eines absoluten Lenkwinkels und einer zweiten und dritten Winkelvorrichtung zum Berechnen eines relativen Lenkwinkels.
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Gemäß des bestehenden Verfahrens des Erfassens eines Drehmoments und eines Lenkwinkels ist es, wenn ein Fehler in der ersten, zweiten oder dritten Winkelvorrichtung auftritt, nicht möglich, entweder einen Drehmomentwert oder einen Lenkwinkel zu berechnen. Dadurch wird die Lenkhilfe nicht gesteuert und die Stabilität eines Fahrzeugs kann signifikant beeinträchtigt sein.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit diesem Hintergrund soll die vorliegende Offenbarung ein Gerät und ein Verfahren zum Erhalten von Informationen, die zum Lenken benötigt werden, auch beim Auftreten eines Fehlers in manchen Sensoren bereitstellen.
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Außerdem soll die vorliegende Offenbarung ein elektronisches Servolenk(EPS)-Gerät, ein Lenkinformationsdetektionsgerät usw., bei dem eine Vielzahl an Drehmomentsensoren und Sensoren für absolute Winkel (Rotationswinkelsensoren) vorgesehen ist, bereitstellen und es wird bestimmt, ob Sensorausgabewerte derart synchronisiert sind, dass das Lenken normal gesteuert wird, selbst beim Auftreten eines Fehlers in manchen Sensoren.
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Des Weiteren soll die vorliegende Offenbarung ein Gerät und ein Verfahren zum Erfassen eines Versatzes der Installationsposition einer Sensorvorrichtung an einer Lenkwelle bereitstellen.
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Um die zuvor genannten Probleme zu lösen sieht eine Ausführungsform ein Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen vor, wobei das Gerät Folgendes aufweist: erste bis vierte Drehmomentsensoren, die dazu ausgelegt sind, einen relativen Rotationswinkel gemäß einer Verformung einer Lenkeingangswelle (IS), einer Lenkausgangswelle (OS) und eines Torsionsstabs, der zwischen der Lenk-IS und -OS angeordnet ist, zu erfassen; erste bis vierte Rotationswinkelsensoren, die dazu ausgelegt sind, einen absoluten Rotationswinkel der Lenk-IS bzw. -OS zu erfassen; einen ersten Synchronisationsprüfer, der dazu ausgelegt ist, Synchronisationszustände von Ausgabewerten der vier Drehmomentsensoren zu prüfen; einen Drehmomentberechner, der dazu ausgelegt ist, einen Drehmomentwert basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren gemäß Bestimmungsergebnissen des ersten und zweiten Synchronisationsprüfers zu berechnen; und einen Lenkwinkelberechner, der dazu ausgelegt ist, einen Lenkwinkel basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren und mindestens einem der Ausgabewerte der vier Rotationswinkelsensoren gemäß der Bestimmungsergebnisse des ersten und zweiten Synchronisationsprüfers zu berechnen.
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Eine weitere Ausführungsform sieht ein Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen vor, wobei das Gerät Folgendes aufweist einen Drehmomentsensor, der dazu ausgelegt ist, einen relativen Rotationswinkel gemäß einer Verformung eines Torsionsstabs, der zwischen einer Lenk-IS und -OS angeordnet ist, zu erfassen; eine Versatzerfassungsvorrichtung, die ein Interferenzelement aufweist, das dazu ausgelegt ist, radial von einer Umfangsfläche der Lenk-IS bzw. -OS vorzustehen, und einen Versatzsensor, der dazu ausgelegt ist, auf einem Rotationselement, das an einem Ende der Lenk-OS bzw. -IS befestigt ist, installiert zu sein und ein Ausgabesignal gemäß Bewegung bezüglich des Interferenzelements zu erstellen; und einen Drehmomentberechner, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment, das an dem Torsionsstab angelegt wird, von dem relativen Rotationswinkel, der von dem Drehmomentsensor ausgegeben wird, zu berechnen.
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Eine noch weitere Ausführungsform sieht ein Verfahren zum Detektieren von Lenkinformationen vor, wobei das Verfahren Folgendes aufweist Ausgeben eines relativen Rotationswinkels durch erste bis vierte Drehmomentsensoren gemäß einer Verformung eines Torsionsstabs, der zwischen einer Lenk-IS und einer Lenk-OS angeordnet ist; Ausgeben eines absoluten Rotationswinkels der Lenk-IS bzw. -OS durch erste bis vierte Rotationswinkelsensoren; einen ersten Synchronisationsprüfvorgang des Prüfens von Synchronisationszuständen von Ausgabewerten der vier Drehmomentsensoren; einen zweiten Synchronisationsprüfvorgang des Prüfens von Synchronisationszuständen von Ausgabewerten der vier Rotationswinkelsensoren; einen Drehmomentberechnungsvorgang des Berechnens eines Drehmomentwerts basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren gemäß Ergebnissen des ersten Synchronisationsprüfvorgangs; und einen Lenkwinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lenkwinkels basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren und mindestens einem der Ausgabewerte der vier Rotationswinkelsensoren gemäß Ergebnissen des ersten und zweiten Synchronisationsprüfvorgangs.
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Figurenliste
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Die obigen und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher, in denen:
- 1 ein Diagramm ist, das ein Gerät zum Detektieren eines Lenkwinkels und eines Drehmoments in einem allgemeinen elektronischen Servolenk(EPS)-System veranschaulicht;
- 2 ein Funktionsblockdiagramm eines Geräts zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 3 einen detaillierten Aufbau eines Geräts zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4 eine detaillierte Zusammensetzung einer Versatzerfassungsvorrichtung, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, zeigt;
- 5 ein Übersichts-Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 6 ein Übersichts-Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Abweichung von einer Installationsposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Durch Hinzufügen von Referenzzeichen zu Elementen in jeder Zeichnung werden, wenn möglich, gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn sie in unterschiedlichen Zeichnungen gezeigt sind. Des Weiteren wird in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung eine detaillierte Beschreibung von bekannten Funktionen und Auslegungen, die hier miteinbezogen sind, weggelassen, wenn entschieden wurde, dass die Beschreibung den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eher unklar macht.
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1 ist ein Diagramm, das ein allgemeines elektrisches Servolenk(EPS)-System veranschaulicht, das sich im Gegensatz zu der vorliegenden Offenbarung befindet.
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Ein EPS-System aus 1 weist einen Drehmomentsensor auf, der einen ersten Rotor 14 und einen zweiten Rotor 20 und eine elektrische Steuereinheit (ECU) 60 aufweist, die einen Referenzlenkwinkel basierend auf Informationen, die von dem Drehmomentsensor erfasst werden, bestimmt, relative Lenkwinkel, die von zweiten und dritten Winkelvorrichtungen 30 und 40 erhalten werden, verifiziert und einen verifizierten endgültigen absoluten Lenkwinkel bestimmt.
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Der erste Rotor 14 ist mit einer Eingangswelle (IS) 12 verbunden und der zweite Rotor 20 ist mit einer Ausgangswelle (OS) 18 verbunden. Die IS 12 ist mit einem Lenkrad 10 gekoppelt, das in einem Fahrersitz vorgesehen ist, und die OS 18 kann mit einer unteren Lenkanlage (zum Beispiel ein Zahnradgetriebe) gekoppelt sein, die mit Reifen verbunden ist. Wenn die IS 12 durch eine Außenkraft gedreht wird, wird eine Drehkraft der IS 12 durch einen Torsionsstab 16 auf die OS 18 übertragen und somit wird auch die OS 18 gedreht.
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Der Torsionsstab 16 ist zwischen dem ersten Rotor 14 und dem zweiten Rotor 20 vorgesehen, um das Verformungsmaß zwischen der IS12 und der OS 18 zu messen.
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Eine erste Winkelvorrichtung 50 stellt der ECU 60 einen absoluten Lenkwinkel bereit, bei dem es sich um einen Rotationswinkel des ersten Rotors 14 handelt. Die erste Winkelvorrichtung 50 kann parallel zu dem ersten Rotor 14 angeordnet sein.
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Die zweite und dritte Winkelvorrichtung 30 und 40 können unter dem ersten Rotor 14 angeordnet sein und stellen der ECU 60 relative Lenkwinkel des jeweils ersten und zweiten Rotors 14 und 20 bereit.
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Die ECU 60 bestimmt einen Referenzlenkwinkel unter Verwendung der Lenkwinkel, die von der ersten bis dritten Winkelvorrichtung 30, 40 und 50 erhalten werden, und eines Vernier-Algorithmus, und verfolgt die Bewegung des ersten Rotors 14 basierend auf dem bestimmten Referenzlenkwinkel. Hinsichtlich der Bewegung des ersten Rotors 14 können erste und zweite absolute Lenkwinkel jeweils unter Verwendung des Referenzlenkwinkels und der relativen Lenkwinkel, die von der zweiten und dritten Winkelvorrichtung 30 und 40 erhalten werden, berechnet werden.
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Hier können die zweite Winkelvorrichtung 30 und die dritte Winkelvorrichtung 40 als ein erster Drehmomentsensor und ein zweiter Drehmomentsensor bezeichnet werden, und die erste Winkelvorrichtung 50 kann als ein Lenkwinkelsensor oder ein Rotationswinkelsensor bezeichnet werden.
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Derweilen ist es, wenn ein Fehler in mindestens einer der ersten bis dritten Winkelvorrichtung in dem EPS-System, das die Zusammensetzung wie in 1 gezeigt aufweist, auftritt, nicht möglich, entweder einen Drehmomentwert oder einen Lenkwinkel zu berechnen. Dadurch wird die Lenkhilfe nicht gesteuert und die Stabilität eines Fahrzeugs kann problematisch sein.
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Insbesondere wird bei einem autonomen Fahrzeug und dergleichen, das derzeit entwickelt wird, ein Lenksystem nicht als ein Hilfslenksystem zum Unterstützen von manueller Lenksteuerung verwendet und wird automatisch zum selbstständigen Lenken des Fahrzeugs ohne Lenkeingabe eines Fahrers betrieben.
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Deshalb kann Sicherheit bei einem Lenksystem, das in solchen autonomen Fahrzeugen und dergleichen verwendet wird, weiter problematisch sein, da die Lenksteuerung komplett beendet wird, wenn ein Fehler in einer Winkelvorrichtung auftritt und es ist nicht möglich, entweder einen Drehmomentwert oder einen Lenkwinkel zu messen, wie oben erwähnt.
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Außerdem ist ein Sensor, bei dem es sich um eine Winkelvorrichtung handelt, die jeweils an einer IS und einer OS, bei denen es sich um Lenkanlagen handelt, installiert ist, durch Werkzeuginstallation (Verstemmen) befestigt. Deshalb tritt, wenn plötzliches Lenken ausgeführt wird oder eine starke Lenkkraft angelegt wird, manchmal ein Versatzproblem auf, das heißt, der Mittenpunkt eines Sensors wird aufgrund von Beschädigung eines Installationsteils durch Einwirkung geändert.
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Dementsprechend schlägt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Zusammensetzung vor, die vier Drehmomentsensoren zum Erfassen eines Drehmoments und vier Rotationswinkelsensoren zum Erfassen eines absoluten Rotationswinkels in Vorbereitung auf einen Fehler einer ersten bis dritten Winkelvorrichtung aufweist, erfasst durch Überwachen, ob Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren synchronisiert sind und ob Ausgabewerte der vier Rotationswinkelsensoren synchronisiert sind, einen Drehmomentsensor und einen Roationswinkelsensor, in dem ein Fehler aufgetreten ist, und schließt einen Ausgabewert des Sensors, in dem ein Fehler aufgetreten ist, von Berechnung eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels aus.
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2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Geräts zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 2 gezeigt, kann ein Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erste bis vierte Drehmomentsensoren 410 bis 440, bei denen es sich um vier Drehmomentsensoren zum Erfassen eines relativen Rotationswinkels gemäß einer Verformung eines Torsionsstabs, der zwischen der Lenk-IS und einer Lenk-OS angeordnet ist, handelt, erste bis vierte Rotationswinkelsensoren 510 bis 540, bei denen es sich um vier Rotationswinkelsensoren der IS bzw. OS handelt, einen ersten Synchronisationsprüfer 610 zum Prüfen von Synchronisationszuständen von Ausgabewerten der vier Drehmomentsensoren, einen zweiten Synchronisationsprüfer 620 zum Prüfen von Synchronisationszuständen von Ausgabewerten der vier Drehwinkelsensoren 510 bis 540, einen Drehmomentberechner 700 zum Berechnen eines Drehmomentwerts basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren gemäß Bestimmungsergebnissen des ersten und zweiten Synchronisationsprüfers 610 und 620 und einen Lenkwinkelberechner 800 zum Berechnen eines Lenkwinkels basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren und mindestens einem der Ausgabewerte der vier Rotationswinkelsensoren gemäß der Bestimmungsergebnisse des ersten und zweiten Synchronisationsprüfers 610 und 620 aufweisen.
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Mit anderen Worten weist das Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vier Sensoren für relative Rotationswinkel zum Berechnen eines Drehmoments, vier Rotationswinkelsensoren zum Messen eines absoluten Rotationswinkels einer Lenkwelle auf, bestimmt Fehler eines Sensors durch Bestimmen, ob Ausgabewerte der jeweiligen Sensoren identisch sind, und berechnet einen Drehmomentwert und einen Lenkwinkel unter Verwendung nur von Ausgabewerten von Sensoren in einem normalen Zustand.
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In dieser Beschreibung werden vier Drehmomentsensoren und vier Rotationswinkelsensoren als ein Beispiel beschrieben, die Anzahl der Drehmomentsensoren und die Anzahl der Rotationswinkelsensoren ist jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, die vorliegende Offenbarung umfasst eine Ausführungsform, die eine Vielzahl an Drehmomentsensoren und Rotationswinkelsensoren aufweist und ein Drehmoment und einen Lenkwinkel durch bestimmen, ob eine Vielzahl an Sensoren synchronisiert ist, berechnet. Zur Einfachheit des Verständnisses wird unten ein Fall, bei dem vier Drehmomentsensoren und vier Rotationswinkelsensoren vorhanden sind, beschrieben.
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3 zeigt einen detaillierten Aufbau eines Geräts zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 3 gezeigt, weist eine Lenkwelle eine Lenk-IS 100, die mit einem Lenkrad oder einer Lenksäule verbunden ist, und eine Lenk-OS 200, die mit einem Zahnradgetriebe oder dergleichen gekoppelt ist, und einen Torsionsstab 300, bei dem es sich um ein Verformungsmittel, das zwischen der Lenk-IS 100 und der Lenk-OS 200 befestigt ist, handelt, auf.
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Ein erstes eingangsseitiges Rotationselement 120 und ein zweites eingangsseitiges Rotationselement 130 sind an einem Ende der Lenk-IS 100 befestigt.
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Die beiden eingangsseitigen Rotationselemente 120 und 130 drehen sich mit der Lenk-IS 100 und eine Versatzerfassungsvorrichtung, die unten mit Bezug auf 4 detailliert beschrieben wird, kann femer vorhanden sein, um eine Abweichung von einer anfänglichen Installationsposition, das heißt einer Mittenposition, zu erfassen.
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Das erste und zweite eingangsseitige Rotationselement 120 und 130 können auch als Rotoren bezeichnet werden und es kann sich dabei jeweils um kreisförmige flache Plattenelemente, die N und M Verzahnungen oder Löcher aufweise, handeln. Das erste und zweite eingangsseitige Rotationselement 120 und 130 gestatten Sensoren, die daran benachbart sind, einen Rotationswinkel der Lenk-IS 100 durch messen einer Anzahl an Rotationen davon zu berechnen.
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Hier wird das erst eingangsseitige Rotationselement 120 zusammen mit einem ausgangsseitigen Rotationselement 220, das unten beschrieben wird, für die ersten bis vierten Drehmomentsensoren 410 bis 440 zum Messen von Informationen eines relativen Rotationswinkels verwendet.
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Gleichzeitig ist das ausgangsseitige Rotationselement 220 an einem Ende der Lenk-OS 200 befestigt und kann somit auch als ein ausgangsseitiger Rotor bezeichnet werden. Wie bei dem ersten eingangsseitigen Rotationselement 120 kann es sich bei dem ausgangsseitigen Rotationselement 220 um ein kreisförmiges flaches Plattenelement mit N Verzahnungen oder Löchern handeln.
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Das erste eingangsseitige Rotationselement 120 und das ausgangsseitige Rotationselement 220, die mit dem Torsionsstab 300 dazwischen zwischengeschaltet einander gegenüberliegend angeordnet sind, sollen das Maß der relativen Rotation zwischen der Lenk-IS 100 und der Lenk-OS 200 messen.
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Mit anderen Worten, die ersten bis vierten Drehmomentsensoren 410 bis 440, die um das erste eingangsseitige Rotationselement 120 und das ausgangsseitige Rotationselement 220 angeordnet sind, geben eine Differenz des Rotationswinkels, das heißt Information über den relativen Rotationswinkel, zwischen dem ersten eingangsseitigen Rotationselement 120 und dem ausgangsseitigen Rotationselement 220, die temporär durch Verformung des Torsionsstabs 300 verursacht wird, aus. Die ausgegebene Information über den relativen Rotationswinkel wird von dem Drehmomentberechner 700 zum Berechnen eines Drehmomentwerts, wie unten beschrieben wird, verwendet.
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Außerdem wird das zweite eingangsseitige Rotationselement 130, das an der Lenk-IS 100 angeordnet ist, als ein Mittel zum Messen eines absoluten Rotationswinkels der Lenk-IS 100 verwendet.
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Mit anderen Worten, die ersten bis vierten Rotationswinkelsensoren 510 bis 540, die um das zweite eingangsseitige Rotationselement 130 angeordnet sind, geben einen Rotationswinkel des zweiten eingangsseitigen Rotationselements 130, das heißt Information über den absoluten Rotationswinkel der Lenk-IS 100, aus. Der Lenkwinkelberechner 800 berechnet einen endgültigen Lenkwinkel gemäß dem Vernier-Algorithmus durch Verwenden der ausgegebenen Information über den absoluten Rotationswinkel und die zuvor erwähnte Information über den relativen Rotationswinkel.
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Gleichzeitig sind gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die vier Drehmomentsensoren, das heißt der erste Drehmomentsensor 410, der zweite Drehmomentsensor 420, der dritte Drehmomentsensor 430 und der vierte Drehmomentsensor 440, um das erste eingangsseitige Rotationselement 120 und das ausgangsseitige Rotationselement 220 angeordnet.
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Alle vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 können die gleiche Form aufweisen und jeder kann einen A-Sensor zu Messen eines Rotationswinkels des ersten eingangsseitigen Rotationselements 120 und einen B-Sensor zum Messen eines Rotationswinkels des ausgangsseitigen Rotationselements 220 aufweisen.
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Mit anderen Worten, der erste Drehmomentsensor 410 weist einen A-Sensor 410A, der um das erste eingangsseitige Rotationselement 120 angeordnet ist, und einen B-Sensor 410B, der um das ausgangsseitige Rotationselement 220 angeordnet ist, auf.
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Der erste Drehmomentsensor 410 kann unter Verwendung einer Differenz zwischen gemessenen Werten zwischen dem A-Sensor 410A und dem B-Sensor 410B Information über einen relativen Rotationswinkel berechnen, die einen relativen Rotationswinkel zwischen der Lenk-IS 100 und der Lenk-OS 200 angibt.
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Mit anderen Worten, geben der A-Sensor 410A und der B-Sensor 410B, da das erste eingangsseitige Rotationselement 120 und das ausgangsseitige Rotationselement 220 die gleiche Form aufweisen, den gleichen Wert aus, wenn kein Drehmoment an den Torsionsstab 300 angelegt wird, und der A-Sensor 410A und der B-Sensor 410B geben verschiedene Werte aus, wenn eine Differenz in dem Rotationsmaß zwischen der Lenk-IS 100 und der Lenk-OS 200 temporär durch ein angelegtes Drehmoment an dem Torsionsstab 300 verursacht wird.
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Deshalb kann jeder Drehmomentsensor einen relativen Rotationswinkel durch Vergleichen eines Differenzwerts Diff., bei dem es sich um eine Differenz des Ausgabewerts zwischen einem A-Sensors und eines B-Sensors handelt, mit einem derzeitigen Wert bestimmen.
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Außerdem können die vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 um ein Rotationselement verteilt sein. Wie in 3B gezeigt, kann jeder der vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 verteilt sein, um mit 90 Grad beabstandet zu sein, doch eine Anordnung der vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 ist nicht darauf beschränkt. Drehmomentsensoren können derart angeordnet sein, dass sie mit anderen Winkeln gemäß der Anzahl davon beabstandet sind.
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Gleichzeitig sind die vier Rotationswinkelsensoren, das heißt der erste Rotationswinkelsensor 510, der zweite Rotationswinkelsensor 520, der dritte Rotationswinkelsensor 530 und der vierte Rotationswinkelsensor 540, verteilt und um das zweite eingangsseitige Rotationselement 130 angeordnet.
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Mit anderen Worten, die vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 können verteilt und um das zweite eingangsseitige Rotationselement 130 angeordnet sein. Wie in 3C gezeigt, kann jeder der vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 verteilt sein, um mit 90 Grad beabstandet zu sein, doch eine Anordnung der vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 ist nicht darauf beschränkt. Rotationswinkelsensoren können derart angeordnet sein, dass sie mit anderen Winkeln gemäß der Anzahl davon beabstandet sind.
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Jeder Rotationswinkelsensor detektiert das Rotationsmaß, das heißt einen absoluten Rotationswinkel, des zweiten eingangsseitigen Rotationselements 130.
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Ein solcher Rotationswinkelsensor kann ein Pulsweitenmodulations(PWM)-Signal proportional zu dem Rotationsmaß des zweiten eingangsseitigen Rotationselements 130 ausgeben.
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Es wurde oben beschrieben, dass Rotationselemente und Rotationswinkelsensoren zum Messen eines absoluten Winkels einer Lenkwelle auf der IS-Seite angeordnet sind. Eine Anordnung der Rotationselemente und der Rotationswinkelsensoren ist jedoch nicht darauf beschränkt und Rotationselemente und Rotationswinkelsensoren können auf einer OS-Seite angeordnet sein.
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Die oben beschriebenen Drehmomentsensoren und Rotationswinkelsensoren können auch als integrierte Drehmomentschaltungen (ICs) und Hall-ICs bezeichnet werden.
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Gleichzeitig gibt ein Rotationswinkelsensor einen absoluten Rotationswinkel einer Lenkwelle aus und der ausgegebene absolute Rotationswinkel weist einen Wert von 360 Grad oder weniger auf.
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Mit anderen Worten, ein Rotationswinkelsensor ist nicht in der Lage, einen endgültigen Lenkwinkel, der mehrere Drehungen, die 360 Grad überschreiten, reflektiert, auszugeben, und somit wird zusätzlich ein Ausgabewert eines Drehmomentsensors zum Berechnen einer endgültigen Lenkwinkelinformation verwendet.
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N, bei der es sich um die Anzahl an Verzahnungen/Löcher des zweiten eingangsseitigen Rotationselements 130 zum Messen eines absoluten Rotationswinkels handelt, unterscheidet sich von M, bei der es sich um eine Anzahl an Verzahnungen/Löcher des ersten eingangsseitigen Rotationselements 120 handelt, das ein Ziel des Drehmomentsensors ist.
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Deshalb ist es, wenn sowohl eine Information über den absoluten Rotationswinkel, bei der es sich um einen Ausgabewert des Rotationswinkelsensors handelt, als auch ein Ausgabewert des Drehmomentsensors an einem Vernier-Algorithmus angewendet werden, möglich einen endgültigen Lenkwinkel, bei dem mehrere Drehungen berücksichtigt werden, zu messen.
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Zu diesem Zweck kann das Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß dieser Ausführungsform, auch wenn in den Zeichnungen nicht gezeigt, eine Vielzahl an Winkelfolgem aufweisen.
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Gemäß dieser Ausführungsform werden Referenzlenkwinkelinformationen, bei denen es sich um Informationen über mehrere Drehwinkel handelt, erst unter Verwendung eines absoluten Lenkwinkels, der durch die Rotationswinkelsensoren gemessen wird, einer weiteren Rotationswinkelinformation, die durch die Drehmomentsensoren gemessen wird, und dem Vemier-Algorithmus berechnet.
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Als nächstes können Werte, die von den Drehmomentsensoren und den Rotationswinkelsensoren ausgegeben werden, gemäß Zeit überwacht werden, und ein endgültiger Lenkwinkel kann durchgängig durch Anwenden der Ausgabewerte an den berechneten Referenzlenkwinkel berechnet werden. Zu diesem Zweck ist die Vielzahl an Winkelfolgem vorgesehen.
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Gleichzeitig funktioniert der erste Synchronisationsprüfer 610 gemäß dieser Ausführungsform zum Prüfen der Synchronisationszustände von Ausgabewerten der vier Drehmomentsensoren.
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Mit anderen Worten, der erste Synchronisationsprüfer 610 funktioniert zum Bestimmen eines synchronisierten Drehmomentsensors und eines nicht synchronisierten Drehmomentsensors durch Vergleichen von Werten, die von den vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 in mehreren Kanälen oder auf mehrere Weisen ausgegeben werden.
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Hier stellen alle synchronisierten Drehmomentsensoren im Wesentlichen den gleichen Ausgabewert bereit und können als in einem normalen Zustand betrachtet werden. Ein nicht synchronisierter Drehmomentsensor erstellt einen Ausgabewert, der sich von Ausgabewerten von anderen Drehmomentsensoren unterscheidet, und kann als in einem anomalen Zustand oder einem Fehlerzustand betrachtet werden.
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Zum Beispiel werden, wenn die Ausgabewerte der ersten bis dritten Drehmomentsensoren 410 bis 430 im Wesentlichen gleich sind und nur ein Ausgabewert des vierten Drehmomentsensors 440 unterschiedlich ist, die ersten bis dritten Drehmomentsensoren 410 bis 430 als synchronisierte Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand bestimmt und der vierte Drehmomentsensor 440 wird als ein nicht synchronisierter Drehmomentsensor in dem Fehlerzustand bestimmt.
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Mit anderen Worten, jeder Drehmomentsensor weist einen A-Sensor zum Erfassen des Rotationsmaßes der Lenk-IS 100 und einen B-Sensor zum Erfassen des Rotationsmaßes der Lenk-OS 200 auf. Der erste Synchronisationsprüfer 610 bestimmt, dass ein i-ter Drehmomentsensor (i = 1, 2, 3 und 4) und ein j-ter Drehmomentsensor (j = 1, 2, 3 und 4; i≠j) synchronisiert sind, nur wenn eine Differenz zwischen einem Ausgabewert des A- bzw. B-Sensors des i-ten Drehmomentsensors (i - 1, 2, 3 und 4) und einem Ausgabewert des A- bzw. B-Sensors des j-ten Drehmomentsensors (j = 1, 2, 3 und 4; i≠j) kleiner oder gleich einem Schwellenwert ist.
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Der Betrieb des ersten Synchronisationsprüfers 610 wird unten als Beispiel detaillierter beschrieben.
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Zuerst vergleicht der erste Synchronisationsprüfer 610 einen Ausgabewert des A-Sensors 410A des ersten Drehmomentsensors 410 und einen Ausgabewert eines A-Sensors 420A des zweiten Drehmomentsensors 420 oder vergleicht einen Ausgabewert des B-Sensors 410B des ersten Drehmomentsensors 420 und einen Ausgabewert des B-Sensors 420B des zweiten Drehmomentsensors 420 (Sync.-Prüfung (1A-2A) oder Sync.-Prüfung (1B-2B)).
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Ähnlich vergleicht der erste Synchronisationsprüfer 610 einen Ausgabewert des A-Sensors 430A des dritten Drehmomentsensors 430 und einen Ausgabewert eines A-Sensors 440A des vierten Drehmomentsensors 440 oder vergleicht einen Ausgabewert eines B-Sensors 430B des dritten Drehmomentsensors 430 und einen Ausgabewert eines B-Sensors 440B des vierten Drehmomentsensors 420 (Sync.-Prüfung (3A-4A) oder Sync.-Prüfung (3B-4B)).
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Als nächstes prüft der erste Synchronisationsprüfer 610 schließlich Synchronisation unter den vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 durch Vergleichen eines Vergleichsergebnisses zwischen den Ausgabewerten des ersten und zweiten Drehmomentsensors 410 und 420 und eines Vergleichsergebnisses zwischen den Ausgabewerten des dritten und vierten Drehmomentsensors 430 und 440 (Sync.-Prüfung ((1A-2A)-(3A-4A)) oder Sync.-Prüfung ((1B-2B)-(3B-4B))).
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Alternativ dazu hinsichtlich zwei oder mehr synchronisierter Drehwinkelsensoren, die durch Vergleichen der Ausgabewerte eines A-Sensors und eines B-Sensors bestimmt sind, kann der erste Synchronisationsprüfer 610 Informationen über relative Rotationswinkel zwischen Ausgabewerten von A-Sensoren und B-Sensoren bestimmen und einen Drehmomentsensor als im Fehlerzustand bestimmen, der unterschiedliche Informationen über relative Rotationswinkel ausgibt. Mit anderen Worten, der erste Synchronisationsprüfer 610 kann anfänglich Ausgabewerte jedes Drehmomentsensors basierend auf einem IS- bzw. OS-Rotationswinkel vergleichen und darauffolgend Informationen über relative Rotationswinkel von Drehmomentsensoren, die als in dem normalen Zustand bestimmt sind, vergleichen, wodurch schließlich ein Drehmomentsensors als in dem normalen Zustand oder in dem Fehlerzustand bestimmt wird.
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Unabhängig von oder zusätzlich zu solch einer Synchronisationsprüfung kann der erste Synchronisationsprüfer 610 bestimmen, ob Informationen über relative Rotationswinkel der jeweiligen Drehmomentsensoren 410 bis 440, das heißt, Differenzwerte zwischen Ausgabewerten von A-Sensoren und B-Sensoren der jeweiligen Drehmomentsensoren 410 bis 440, im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen.
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Mit anderen Worten, der ersten Synchronisationsprüfer 610 vergleicht Informationen über relative Rotationswinkel des ersten Drehmomentsensors 410, das heißt einen Differenzwert zwischen Ausgabewerten des A- und B-Sensors 410A und 410B des ersten Drehmomentsensors 410 (Diff.-Winkel (1B-1A)), und einen Differenzwert zwischen Ausgabewerten der A- und B-Sensoren 420A und 420B des zweiten Drehmomentsensors 420 (Diff.-Winkel (2B-2A)).
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Ähnlich vergleicht der ersten Synchronisationsprüfer 610 einen Differenzwert zwischen Ausgabewerten des A- und B-Sensors 430A und 430B des dritten Drehmomentsensors 430 (Diff.-Winkel (3B-3A)) und einen Differenzwert zwischen Ausgabewerten des A- und B-Sensors 440A und 440B des vierten Drehmomentsensors 440 (Diff.-Winkel (4B-4A)).
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Durch diesen Vorgang kann der erste Synchronisationsprüfer 610 bestimmen, ob die vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 synchronisiert sind, das heißt, dass sich ein Drehmomentsensor in dem normalen Zustand und ein Drehmomentsensor in dem anomalen (Fehler-) Zustand befindet.
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Der zweite Synchronisationsprüfer 620 gemäß dieser Ausführungsform funktioniert zum Prüfen der Synchronisationszustände von Ausgabewerten der vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540.
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Mit anderen Worten, der zweite Synchronisationsprüfer 620 funktioniert zum Bestimmen eines synchronisierten Rotationswinkelsensors und eines nicht synchronisierten Rotationswinkelsensors durch Vergleichen von Werten, die von den vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 in mehreren Kanälen oder auf mehrere Weisen ausgegeben werden.
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Hier stellen alle synchronisierten Rotationswinkelsensoren im Wesentlichen den gleichen Ausgabewert (Informationen über absolute Rotationswinkel) bereit und können als in einem normalen Zustand betrachtet werden. Ein nicht synchronisierter Rotationswinkelsensor erstellt einen Ausgabewert, der sich von Ausgabewerten von anderen Rotationswinkelsensoren unterscheidet, und kann als in einem anomalen Zustand oder einem Fehlerzustand betrachtet werden.
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Zum Beispiel werden, wenn die Ausgabewerte der ersten bis dritten Rotationswinkelsensoren 510 bis 530 im Wesentlichen gleich sind und nur ein Ausgabewert des vierten Rotationswinkelsensors 540 unterschiedlich ist, die ersten bis dritten Rotationswinkelsensoren 510 bis 530 als synchronisierte Rotationswinkelsensoren in dem normalen Zustand bestimmt und der vierte Rotationswinkelsensor 540 wird als ein nicht synchronisierter Rotationswinkelsensor in dem Fehlerzustand bestimmt.
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Durch diesen Vorgang kann der zweite Synchronisationsprüfer 620 bestimmen, ob die vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 synchronisiert sind, das heißt, dass sich ein Rotationswinkelsensor in dem normalen Zustand und ein Rotationswinkelsensor in dem anomalen (Fehler-) Zustand befindet.
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Der Drehmomentberechner 700 gemäß dieser Ausführungsform funktioniert zum Berechnen eines Drehmomentwerts basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 gemäß Bestimmungsergebnissen des ersten Synchronisationsprüfers 610.
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Insbesondere berechnet der Drehmomentberechner 700 ein Drehmoment, das an den Torsionsstab 300 angelegt wird, basierend auf einem Ausgabewert, das heißt Informationen über relative Rotationswinkel, von synchronisierten Drehmomentsensoren, die von dem ersten Synchronisationsprüfer 610 als in dem normalen Zustand bestimmt sind.
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Zum Beispiel kann der Drehmomentberechner 700 ein Drehmoment basierend auf Informationen über mittlere relative Rotationswinkel von Drehmomentsensoren, die von dem ersten Synchronisationsprüfer 610 als synchronisiert bestimmt sind, berechnen. Mit anderen Worten, der Drehmomentberechner 700 kann einen Drehmoment unter Verwendung von Informationen über relative Rotationswinkel eines Drehmomentsensors berechnen, wenn der einzelne Drehmomentsensor als synchronisiert bestimmt ist, und kann einen Drehmomentwert unter Verwendung eines Mittelwerts von Informationen über relative Rotationswinkel von N Drehmomentsensoren berechnen, wenn N Drehmomentsensoren als synchronisiert bestimmt sind.
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Mit anderen Worten, der Drehmomentberechner 700 kann hinsichtlich jedes von zwei oder mehreren synchronisierten Drehmomentsensoren, die von dem ersten Synchronisationsprüfer 610 bestimmt sind, einen Differenzwert zwischen Ausgabewerten eines A-Sensors und eines B-Sensors als einen relativen Rotationswinkel des entsprechenden Drehmomentsensors bestimmen und einen Drehmomentwert basierend auf einem Mittelwert von Informationen über relative Rotationswinkel der zwei oder mehreren Drehmomentsensoren berechnen.
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Außerdem kann der Drehmomentberechner 700, wenn zwei oder mehr synchronisierte Drehmomentsensoren vorhanden sind, Ausgabewerte der zwei oder mehreren Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand mitteln und einen Drehmomentwert basierend auf dem Mittelwert berechnen, um Datengenauigkeit zu verbessern.
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In dieser Ausführungsform können den vier Drehmomentsensoren vorbestimmte Prioritätsränge zugeteilt werden und dann können Ausgabewerte der Drehmomentsensoren selektiv gemäß den Prioritätsränge verwendet werden.
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Zum Beispiel können die Prioritätsränge nachfolgend den ersten bis vierten Drehmomentsensoren 410 bis 440 zugeteilt werden, die ersten bis dritten Drehmomentsensoren 410 bis 430 können sich in dem normalen Zustand befinden und der vierte Drehmomentsensor 440 kann sich in dem Fehlerzustand befinden. In diesem Fall können Ausgabewerte der zwei Drehmomentsensoren, die hohe Prioritätsränge aufweisen, das heißt der erste Drehmomentsensor 410 und der zweite Drehmomentsensor 420, gemittelt werden und ein Drehmomentwert kann basierend auf dem Mittelwert berechnet werden.
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Es ist offensichtlich, dass, wenn nur ein Drehmomentsensor von dem ersten Synchronisationsprüfer 610 als in dem normalen Zustand bestimmt wird, ein Drehmomentwert von nur einem Ausgabewert des Drehmomentsensors berechnet werden kann.
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Hier können Ausgabewerte bzw. Mittelwerte von Drehmomentsensoren und entsprechende Drehmomentwerte in Form einer Tabelle bereitgestellt werden, und es ist möglich, einen Drehmomentwert entsprechend Ausgabewerten bzw. einem Mittelwert durch Bezug auf die Tabelle zu berechnen.
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Basierend auf dem berechneten Drehmomentwert kann eine Steuerung eines Lenkhilfssystems einen Hilfsstrom, der an einen Lenkmotor angelegt wird, berechnen und das Lenken unterstützen.
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Tabelle 1 unten ist ein Beispiel eines Drehmomentberechnungsverfahrens gemäß dem, ob vier Drehmomentsensoren in dieser Ausführungsform synchronisiert sind, das Drehmomentberechnungsverfahren ist jedoch nicht auf Tabelle 1 beschränkt.
[Tabelle 1]
| Anzahl an Fällen | Drehmomentsensor 1 | Drehmomentsensor 2 | Dreh-momentsensor 3 | Dreh-momentsensor 4 | Basiswert für Drehmomentberechnung (Diff.-Winkel) |
| 1 | Ein Fehler | ◯ | ◯ | ◯ | X | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 |
| 2 | | ◯ | ◯ | X | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 |
| 3 | | ◯ | X | ◯ | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 3 |
| 4 | | X | ◯ | ◯ | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 2 und Diff. von TS 3 |
| 5 | Zwei Fehler | ◯ | ◯ | X | X | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 |
| 6 | | ◯ | X | ◯ | X | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 3 |
| 7 | | ◯ | X | X | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 4 |
| 8 | | X | ◯ | ◯ | X | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 2 und Diff. von TS 3 |
| 9 | | X | ◯ | X | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 2 und Diff. von TS 4 |
| 10 | | X | X | ◯ | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 3 und Diff. von TS 4 |
| 11 | Drei Fehler | ◯ | X | X | X | Verwendung von Diff.-Ausgabewert von TS 1 |
| 12 | | X | ◯ | X | X | Verwendung von Diff.-Ausgabewert von TS 2 |
| 13 | | X | X | ◯ | X | Verwendung von Diff.-Ausgabewert von TS 3 |
| 14 | | X | X | X | ◯ | Verwendung von Diff.-Ausgabewert von TS 4 |
| 15 | Vier Fehler | X | X | X | X | Ausgabesensorfehler |
| 16 | Kein Fehler | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ | Verwendung von Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 |
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Gleichzeitig kann der Drehmomentberechner 700 einen Drehmomentwert basierend auf einer Drehmomentsensorgruppe berechnen.
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Zum Beispiel können Drehmomentsensoren in einer Vielzahl an Drehmomentsensorgruppen klassifiziert werden. Zum Beispiel können vier Drehmomentsensoren in zwei Drehmomentsensorgruppen klassifiziert werden. Mit anderen Worten, der erste Drehmomentsensor 410 und der zweite Drehmomentsensor 420 können als eine erste Drehmomentsensorgruppe klassifiziert werden, und der dritte Drehmomentsensor 430 und der vierte Drehmomentsensor 440 können als eine zweite Drehmomentsensorgruppe klassifiziert werden.
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In diesem Fall kann der Drehmomentberechner 700 einen Drehmomentwert, der an den Torsionsstab 300 angelegt wird, unter Verwendung von Informationen über relative Rotationswinkel von Drehmomentsensoren, die zu einer Drehmomentsensorgruppe gehören, die nach Prüfung eines Synchronisationszustands der Drehmomentsensorgruppe gemäß einer Bestimmung des ersten Synchronisationsprüfers 610 ausgewählt wird, berechnen. Mit anderen Worten, der Drehmomentberechner 700 kann einen Drehmomentwert unter Verwendung der ersten Drehmomentsensorgruppe bzw. der zweiten Drehmomentsensorgruppe berechnen.
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Eine Drehmomentsensorgruppe, die zum Berechnen eines Drehmomentwerts verwendet wird, kann eine Gruppe sein, in der alle Synchronisationszustände eines oder mehrerer Drehmomentsensoren als der normale Zustand bestimmt werden. Zum Beispiel kann der erste Synchronisationsprüfer 610 unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens bestimmen, ob jeder Drehmomentsensor synchronisiert ist. Wenn der dritte Drehmomentsensor 430 als in dem Fehlerzustand bestimmt wird und die weiteren Drehmomentsensoren als in dem normalen Zustand bestimmt werden, kann der Drehmomentberechner 700 Informationen über relative Rotationswinkel der zweiten Drehmomentsensorgruppe, die den dritten Drehmomentsensor 430 in dem Fehlerzustand aufweist, ausschließen und einen Drehmomentwert unter Verwendung nur der Informationen mittlerer relativer Rotationswinkel des ersten Drehmomentsensors 410 und des zweiten Drehmomentsensors 420, die in der ersten Drehmomentsensorgruppe enthalten sind, berechnen.
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In einem weiteren Beispiel, wenn eine Vielzahl an Drehmomentsensorgruppen ausgewählt wird, kann nur eine Drehmomentsensorgruppe, der die höchste Prioritätsrang gemäß vorbestimmter Prioritätsränge zugeordnet ist, zum Bestimmen eines Drehmomentwerts verwendet werden.
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Gleichzeitig funktioniert der Lenkwinkelberechner 800 gemäß dieser Ausführungsform zum Berechnen eines Lenkwinkels basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 und mindestens einem der Ausgabewerte der vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 gemäß Bestimmungsergebnissen des ersten und zweiten Synchronisationsprüfers 610 und 620.
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Insbesondere berechnet der Lenkwinkelberechner 800 einen endgültigen Lenkwinkel basierend auf Ausgabewerten von einem oder zwei Drehmomentsensoren, die von dem ersten Synchronisationsprüfer 610 als in dem normalen Zustand bestimmt sind, und Ausgabewerten von einem oder mehreren Rotationswinkelsensoren, die von dem zweiten Synchronisationsprüfer 620 als in dem normalen Zustand bestimmt sind.
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Hier können Ausgabewerte von Drehmomentsensoren, die von dem Lenkwinkelberechner 800 verwendet werden, ein Ausgabewert von nur einem Drehmomentsensor bzw. ein Mittelwert von Ausgaben von zwei Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand sein.
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Ähnlich können Ausgabewerte von Rotationswinkelsensoren, die von dem Lenkwinkelberechner 800 verwendet werden, ein Ausgabewert von einem der Rotationswinkelsensoren in dem normale Zustand bzw. ein Mittelwert von Ausgaben von zwei Rotationswinkelsensoren in dem normalen Zustand sein.
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Wie oben beschrieben gibt ein Rotationswinkelsensor einen absoluten Rotationswinkel einer Lenkwelle aus, der einen Wert von 360 Grad oder weniger aufweist, ist jedoch nicht in der Lage, Information über einen endgültigen Lenkwinkel, die mehrere Drehungen, die 360 Grad überschreiten, reflektiert, auszugeben.
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Deshalb kann der Lenkwinkelberechner 800 einen endgültigen Lenkwinkel, bei dem mehrere Drehungen berücksichtigt werden, durch Anwenden von Informationen über absolute Rotationswinkel, bei denen es sich um einen Ausgabewert eines Rotationswinkelsensors handelt, zusammen mit einem Ausgabewert eines Drehmomentsensors an den Vernier-Algorithmus berechnen.
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Es ist sogar in diesem Fall möglich, vier Rotationswinkelsensoren Prioritätsränge zuzuteilen und dann Ausgabewerte der Rotationswinkelsensoren selektiv gemäß den Prioritätsrängen zu verwenden.
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Zum Beispiel können die Prioritätsränge nachfolgend den ersten bis vierten Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 zugeteilt werden, die ersten bis dritten Rotationswinkelsensoren 510 bis 530 können sich in dem normalen Zustand befinden und der vierte Rotationswinkelsensor 540 kann sich in dem Fehlerzustand befinden. In diesem Fall kann ein Ausgabewert des einzelnen Rotationswinkelsensors 510, der die höchste Prioritätsrang aufweist, verwendet werden, oder Ausgabewerte des ersten Rotationswinkelsensors 510 und des zweiten Rotationswinkelsensors 520, bei denen es sich um zwei Rotationswinkelsensoren mit hohen Prioritätsrängen handelt, können gemittelt werden, und ein Lenkwinkelwert kann basierend auf dem Ausgabewert des einzelnen Rotationswinkelsensors 510 bzw. dem Mittelwert berechnet werden.
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Die Steuerung des Lenkhilfssystems führt Lenksteuerung basierend auf dem berechneten Lenkwinkelwert durch.
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Tabelle 2 unten zeigt ein Beispiel eines Lenkwinkelberechnungsverfahrens gemäß dem, ob vier Drehmomentsensoren synchronisiert sind, und ob vier Rotationswinkelsensoren in dieser Ausführungsform synchronisiert sind, das Lenkwinkelberechnungsverfahren ist jedoch nicht auf Tabelle 2 beschränkt (in Tabelle 2 bezeichnet TS einen Drehmomentsensor, AS bezeichnet einen Rotationswinkelsensor, O bezeichnet den normalen Zustand und X bezeichnet einen Fehlerzustand).
[Tabelle 2]
| TS 1 | TS 2 | TS 3 | TS 4 | AS 1 | AS 2 | AS 3 | AS 4 | Basiswert für Lenkwinkelberechnung |
| ◯ | ◯ | ◯ | X | ◯ | ◯ | ◯ | X | Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 + Ausgabewert von AS 1 |
| ◯ | ◯ | ◯ | X | X | ◯ | X | X | Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 + Ausgabewert von AS 2 |
| ◯ | ◯ | ◯ | X | X | X | ◯ | ◯ | Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 + Ausgabewert von AS 3 |
| ◯ | ◯ | ◯ | X | X | X | X | ◯ | Mittelwert von Diff. von TS 1 und Diff. von TS 2 + Ausgabewert von AS 4 |
| ◯ | ◯ | ◯ | X | X | X | X | X | Es ist möglich, relative Winkel zu berechnen, aber unmöglich, Lenkwinkel auszugeben |
| X | ◯ | ◯ | ◯ | X | ◯ | ◯ | X | Mittelwert von Diff. von TS 2 und Diff. von TS 3 + Ausgabewert von AS 1 |
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Gleichzeitig kann eine Fehlerausgabeeinheit 910 ein Sensorfehlersignal ausgeben, wenn von dem ersten bzw. zweiten Synchronisationsprüfer 610 bzw. 620 bestimmt wird, dass ein Fehler in allen der vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 bzw. allen der vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 aufgetreten ist.
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Insbesondere wird, wenn von dem ersten Synchronisationsprüfer 610 bestimmt wird, dass ein Fehler in allen der vier Drehmomentsensoren 410 bis 440 aufgetreten ist, ein Drehmomentsensorfehlersignal ausgeben. In diesem Fall ist es nicht möglich, entweder einen Drehmomentwert oder einen Lenkwinkel zu berechnen.
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Gleichzeitig wird, wenn von dem zweiten Synchronisationsprüfer 620 bestimmt wird, dass ein Fehler in allen der vier Rotationswinkelsensoren 510 bis 540 aufgetreten ist, ein Rotationswinkelsensorfehlersignal ausgeben. In diesem Fall ist es möglich, einen Drehmomentwert zu berechnen, aber nicht möglich, einen Lenkwinkel zu berechnen.
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Wie oben beschrieben werden vier Drehmomentsensoren und vier Rotationswinkelsensoren verwendet und nach Bestimmung, ob ein Ausgabewert jedes Sensors synchronisiert ist, werden ein Drehmoment und ein Lenkwinkel entsprechend berechnet. Deshalb ist es, selbst bei Auftreten eines Fehlers in einigen Sensoren möglich, ein Drehmoment und einen Lenkwinkel normal zu berechnen, und somit ist Lenksteuerung möglich.
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4 zeigt eine detaillierte Zusammensetzung eines Versatzsensors, der in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
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Wie oben beschrieben sind ein oder mehrere Rotationselemente an der Lenk-IS und der Lenk-OS befestigt, um ein Drehmoment bzw. einen Rotationswinkel zu erfassen.
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Ein solches Rotationselement ist jeweils an einer IS und einer OS, bei denen es sich um Lenkanlagen handelt, befestigt. Wenn plötzliches Lenken ausgeführt wird und eine starke Lenkkraft an der Lenkwelle angelegt wird, tritt manchmal ein Versatzproblem auf, das heißt, der Mittenpunkt bzw. die anfängliche Installationsposition eines Sensors wird aufgrund von Beschädigung eines Rotationselements und eines Installationsteils der Lenkwelle durch Einwirkung geändert.
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Um das Problem zu lösen, kann das Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß dieser Ausführungsform femer eine Versatzerfassungsvorrichtung 100 wie in 4 gezeigt aufweisen.
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Insbesondere kann ein Gerät zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß der Ausführungsform aus 4 einen Drehmomentsensor (nicht gezeigt) zum Erfassen eines relativen Rotationswinkels gemäß einer Verformung des Torsionsstabs, der zwischen der Lenk-IS und der -OS angeordnet ist, die Versatzerfassungsvorrichtung 1100, die ein Interferenzelement 1110 aufweist, das radial von einer Umfangsfläche der Lenk-IS bzw. -OS vorsteht, und einen Versatzsensor 1120, der auf einem Rotationselement 130, das an einem Ende der Lenk-OS bzw. -IS befestigt ist, installiert ist und ein Ausgabesignal gemäß Bewegung bezüglich des Interferenzelements 1110 erstellt, und einen Drehmomentberechner, der ein Drehmoment, das an dem Torsionsstab angelegt wird, von dem relativen Rotationswinkel, der von dem Drehmomentsensor ausgegeben wird, berechnet, aufweisen.
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Hier kann die Versatzerfassungsvorrichtung 1100 gemäß dieser Ausführungsform das Interferenzelement 1110, das radial von einer Umfangsfläche der Lenk-IS bzw. -OS vorsteht, und den Versatzsensor 1120, der auf dem Rotationselement 130, das an einem Ende der Lenk-IS bzw. -OS befestigt ist, installiert ist und ein Ausgabesignal gemäß einer Bewegung bezüglich eines vorstehenden Teils erstellt, aufweisen.
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Der Versatzsensor 1120 kann ein Lichtschranken sein, der unterschiedliche Ausgabesignale gemäß relativer Bewegung des Interferenzelements 1110 erzeugt, und die Versatzerfassungsvorrichtung 1100 kann eine Abweichung des Rotationselements 130 von einer anfänglichen Installationsposition an der Lenk-IS bzw. -OS erfassen.
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Insbesondere, wie in 4 gezeigt, ist ein vorstehender Teil, der radial um einen bestimmten Abstand von der Umfangsfläche der Lenk-IS vorsteht, als das Interferenzelement 1110 nahe dem Rotationselement 130, das an einem Ende der Lenk-IS 100 befestigt ist, gebildet.
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Gleichzeitig ist der Versatzsensor 1120 in der Form eines Lichtschranken, der aus einer Licht übertragenden Vorrichtung 1122 und einer Licht empfangenden Vorrichtung 1124 besteht, auf einer Oberfläche des Rotationselements 130 installiert, und das Interferenzelement 1110 ist angeordnet, um zwischen der Licht übertragenden Vorrichtung 1122 und der Licht empfangenden Vorrichtung 1124 des Versatzsensors 1120 zu verlaufen, wenn das Rotationselement 130 nicht von einer Installationsposition an der Lenk-IS abweicht.
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Zum Beispiel weicht, falls das Interferenzelement 1110 anfänglich zwischen der Licht übertragenden Vorrichtung 1122 und der Licht empfangenden Vorrichtung 1124 in einem normalen Zustand angeordnet ist, das Interferenzelement 1110, wenn das Rotationselement 130 von einer Installationsposition an der Lenkwelle abweicht, von dem Spalt zwischen der Licht übertragenden Vorrichtung 1122 und der Licht empfangenden Vorrichtung 1124 ab. Deshalb gibt der Versatzsensor 1120 ein Signal aus, das sich von einem Signal des anfänglichen Zustands unterscheidet.
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Mit der Versatzerfassungsvorrichtung 1100 ist es möglich, eine Abweichung des Rotationselements 130 von der Installationsposition an der Lenkwelle, das heißt einen Versatz des Mittenpunkts eines Sensors, zu erfassen.
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5 veranschaulicht ein Übersichts-Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Mit Bezug auf 5 weist ein Verfahren zum Detektieren von Lenkinformationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Vorgang, bei dem erste bis vierte Drehmomentsensoren Informationen über relative Rotationswinkel gemäß einer Verformung eines Torsionsstabs, der zwischen einer Lenk-IS und einer Lenk-OS angeordnet ist, ausgeben (S1310), einen Vorgang, bei dem erste bis vierte Rotationswinkelsensoren Informationen über absolute Rotationswinkel der Lenk-IS bzw. -OS ausgeben (S1312), einen ersten Synchronisationsprüfvorgang des Prüfens von Synchronisationszuständen von Ausgabewerten der vier Drehmomentsensoren (S1320), einen zweiten Synchronisationsprüfvorgang des Prüfens von Synchronisationszuständen von Ausgabewerten der vier Rotationswinkelsensoren (S1322), einen Drehmomentberechnungsvorgang des Berechnens eines Drehmomentwerts basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren gemäß Ergebnissen des ersten Synchronisationsprüfvorgangs, und einen Lenkwinkelberechnungsvorgang des Berechnens eines Lenkwinkels basierend auf mindestens einem der Ausgabewerte der vier Drehmomentsensoren und mindestens einem der Ausgabewerte der vier Rotationswinkelsensoren gemäß Ergebnissen des ersten und zweiten Synchronisationsprüfvorgangs auf.
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Insbesondere weist der Drehmomentberechnungsvorgang einen Vorgang des Bestimmens, ob ein oder mehrere Drehmomentsensoren in dem ersten Synchronisationsprüfvorgang als in dem normalen Zustand bestimmt sind, und dann des Ausgebens eines Fehlersignals, wenn sich kein Drehmomentsensor in dem normalen Zustand befindet, (S1350), und einen Vorgang des Berechnens eines Drehmomentwerts unter Verwendung von Ausgabewerten, das heißt Informationen über relative Rotationswinkel, von Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand, wenn sich ein oder mehrere Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand befinden, (S1340 und S1360) auf.
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Wie oben beschrieben kann, wenn sich zwei oder mehr Sensoren in dem normalen Zustand befinden, ein Mittelwert der Ausgabewerte von zwei Drehmomentsensoren, die hohe Prioritätsränge aufweisen, oder ein Ausgabewert eines der Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand zum Berechnen eines Drehmomentwerts verwendet werden.
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Außerdem weist der Lenkwinkelberechnungsvorgang einen Vorgang des Bestimmens, ob ein oder mehrere Rotationswinkelsensoren in dem zweiten Synchronisationsprüfvorgang als in dem normalen Zustand bestimmt sind, (S1332), einen Vorgang des Ausgebens eines Fehlersignals, wenn sich kein Rotationswinkelsensor in dem normalen Zustand befindet, (S1350), und einen Vorgang des Berechnens eines Lenkwinkelwerts unter Verwendung von Ausgabewerten, das heißt Informationen über absolute Rotationswinkel, von Rotationswinkelsensoren in dem normalen Zustand, und der Ausgabewerte, das heißt der Informationen über relative Rotationswinkel, der Drehmomentsensoren in dem normalen Zustand, wenn sich ein oder mehrere Rotationswinkelsensoren in dem normalen Zustand befinden, (S1342 und S1370) auf.
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Wie oben beschrieben ist es möglich, wenn sich zwei oder mehr Rotationswinkelsensoren in dem normalen Zustand befinden, einen Mittelwert der Ausgabewerte von zwei Rotationswinkelsensoren, die hohe Prioritätsränge aufweisen, oder einen Ausgabewert eines der Rotationswinkelsensoren in dem normalen Zustand zu verwenden.
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6 veranschaulicht ein Übersichts-Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Abweichung von einer Installationsposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Ein Verfahren des Erfassens einer Abweichung einer Sensorvorrichtung von einer Installationsposition an einer Lenkwelle wie in 6 veranschaulicht kann zusammen mit dem Verfahren des Detektierens von Lenkinformationen wie in 5 veranschaulicht verwendet werden. Das Verfahren des Erfassens von Abweichung wird jedoch nicht nur zusammen mit dem Verfahren des Detektierens von Lenkinformationen sondern auch unabhängig verwendet.
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Mit anderen Worten, das Verfahren des Erfassens von Abweichung kann einen Vorgang des Erfassens von Abweichung des Rotationselements 130 von einer anfänglichen Installationsposition an der Lenk-IS bzw. -OS mittels der Versatzerfassungsvorrichtung 1100, die wie in 4 gezeigt das Interferenzelement 1110, das radial von einer Umfangsfläche der Lenk-IS bzw. -OS vorsteht, und einen Versatzsensor 1120, der auf dem Rotationselement 130, das an einem Ende der Lenk-IS bzw. -OS befestigt ist, installiert ist und ein Ausgabesignal gemäß Bewegung bezüglich des Interferenzelements 1110 erstellt, aufweist, aufweisen.
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Insbesondere, wie in 6 gezeigt, wird ein Ausgabewert des oben beschriebenen Versatzsensors 1120 zu bestimmten Zeitpunkten gemessen (S1410).
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Als nächstes wird bestimmt, ob sich ein Ausgabewert des Versatzsensors 1120 im Vergleich zu einem Ausgabewert eines vorhergehenden Zeitpunkts verändert hat (S1420), und ein Installationspositionsabweichungsfehler (das heißt ein Sensormittenversatzfehler) wird ausgegeben, wenn sich der Ausgabewert verändert hat (S1430).
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Mit anderen Worten, ein erfasster Ausgabewert des Versatzsensors 1120 ist in der Versatzvorrichtung 1100 mit dem Aufbau aus 4 der gleiche als ein Ausgabewert eines vorhergehenden Zeitpunkts ohne Veränderung, wenn kein Versatz (Abweichung) zwischen einem Sensorrotationselement und einer anfänglichen Installationsposition an einer Lenkwelle vorkommt, und ein Ausgabewert des Versatzsensors 1120 ist verändert, wenn ein Versatz (Abweichung) zwischen dem Sensorrotationselement und der anfänglichen Installationsposition an der Lenkwelle vorkommt.
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Deshalb wird durch Bestimmen, ob ein Ausgabewert des Versatzsensors 1120 zu bestimmten Zeitpunkten wie oben beschrieben verändert ist, erfasst, ob der Versatz (Abweichung) zwischen dem Sensorrotationselement und der anfänglichen Installationsposition an der Lenkwelle auftritt, und es wird ein Warnsignal (Fehlersignal) dementsprechend erstellt.
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Wenn der Versatz (Abweichung) zwischen dem Sensorrotationselement und der anfänglichen Installationsposition an der Lenkwelle vorkommt, ist es nicht möglich, genaue Lenkinformationen (ein Lenkdrehmoment und einen Lenkwinkel) zu erhalten. Deshalb ist es notwendig, die Installationsposition des Sensorrotationselements an der Lenkwelle eizustellen.
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Wie oben gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist es möglich, das Lenkdrehmoment, die Lenkwinkelinformationen usw., die zum Lenken notwendig sind, normal zu erhalten, auch bei Auftreten eines Fehlers in manchen der Sensoren, die in dem EPS-System verwendet werden.
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Insbesondere werden eine Vielzahl an Drehmomentsensoren und Sensoren für absolute Winkel (Rotationswinkelsensoren) vorgesehen, und nach Bestimmung, ob Ausgabewerte entsprechender Sensoren synchronisiert sind, werden ein Drehmoment und ein Lenkwinkel entsprechend berechnet. Deshalb ist es möglich, ein Drehmoment und einen Lenkwinkel zu berechnen und Lenkung dementsprechend auch bei Auftreten eines Fehlers in manchen Sensoren zu steuern.
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Außerdem ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, Abweichung eines Rotationselements von einer Installationsposition an einer Lenkwelle, das heißt eines Versatzes des Mittenpunkts eines Sensors, durch Verwendung eines Teils (des Rotationselements) des Sensors und einer Versatzerfassungsvorrichtung, die an der Lenkwelle installiert ist, zu erfassen.
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Die obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden lediglich zu Veranschaulichungszwecken beschrieben und es ist für Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang und Geist der Offenbarung abzuweichen. Deshalb sollen die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung den technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken sondern veranschaulichen, und der Schutzumfang des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Ausführungsformen beschränkt. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung soll basierend auf den beigefügten Ansprüchen auf solche Weise definiert werden, dass alle technischen Gedanken, die Teil des Schutzumfangs äquivalent zu den Ansprüchen sind, zu der vorliegenden Offenbarung gehören.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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