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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkregelgerät gemäß dem Obergriff des Anspruchs
1.
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Ein
derartiges Lenkregelgerät
ist bekannt aus
DE
696 15 640 T2 entsprechend
EP 0 778 660 B1 und betrifft ein Lenkregelgerät für einen
Motor, mit einem Motorstrom-Befehlswert-Erzeugungsabschnitt zum
Erzeugen eines Strombefehlswerts für den Motor, und einen Motorstromdetektionsabschnitt
zum Detektieren eines über
den Motor fließenden
Stroms, wobei der Motor für
einen Betrieb auf der Grundlage zumindest des über den Motor fließenden Stroms und
des Motorstrom-Befehlswerts getrieben ist. Ferner enthält der Motorstrom-Befehlswert-Erzeugungsabschnitt
einen Korrekturabschnitt zum Korrigieren eines Strombefehlswerts
für die
Steuerung eines Magnetfelds eines Feldmagneten des Motors.
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Ferner
sind elektrische Servolenkgeräte
entwickelt worden, bei denen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und
das an einer Lenksäule
oder -welle anliegende Lenkdrehmoment detektiert werden, und es
wird ein Treiberstrom – bestimmt
gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit
und dem derart detektierten Lenkdrehmoment – einem Motor zum Erzeugen
einer Hilfskraft, abgegeben an die Lenkwelle, zugeführt, so dass
der Motor hierdurch unter Drehung angetrieben wird, und hierdurch
wird die Kraft unterstützt,
die für das
Lenken des Fahrzeugs erforderlich ist, mittels der Drehkraft des
Motors, zum Bilden eines erfreulichen Lenkempfindens oder -gefühls für den Fahrer.
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In
der Vergangenheit wurde ein DC Motor mit einer Bürste als Motor zum Abgeben
einer Hilfskraft an eine Lenkwelle bei einem Fahrzeug verwendet,
jedoch ist es unmöglich,
eine Feldsteuerung mit dem DC Motor durchzuführen, und demnach sind übliche elektrische
Servolenksteuergeräte
nicht mit irgendeiner Vorrichtung zum Erzeugen eines Sollstromwerts ausgerüstet, der
zum Ausführen
einer Feldregelung verwendet wird.
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Weiterhin
wird ein Lenkregelgerät
mit Einsatz eines bürstenlosen
Motors anstelle eines derartigen DC Motors in Betracht gezogen,
als Motor zum Anwenden einer Hilfskraft bei der Lenkwelle. In diesem
Fall tritt aufgrund des nicht Vorliegens jedweder Bürste mit
einem elektrischen Motor nahezu keine Anormalität oder kein Fehler in dem Motor
selbst auf, und es wird auch möglich,
die Feldregelung auszuführen,
die in der Vergangenheit nicht ausgeführt werden konnte, wie oben
dargelegt.
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Ein
Regelgerät
für einen
bürstenlosen
Motor führt
eine Vielzahl von Berechnungsschritten aus, z.B. die Berechnung
eines dq-Achsen-Sollstroms auf der Grundlage eines Befehlsdrehmoments,
die Detektion der Ströme
für die
jeweiligen Phasen (z.B., U-Phase und V-Phase) eines Objekt, die
dq-Umsetzung der Ströme,
die Berechnung von Stromabweichungen, die Berechnung von Befehlsspannungswerten,
die q-Inversionen, und die Ausgabe von PWM Steuer- bzw. Regelmustern.
Die detektierten jeweiligen Phasenströme werden einer dq-Umsetzung
in einer solchen Weise unterzogen, dass sie in Gegenkopplungsweise
geregelt werden, um ihre d-Achsenkomponente
und q-Achsenkomponente gleich einem d-Achsen-Sollstrom und einem q-Achsen-Sollstrom
zu machen. Die d-Achsenkomponente jedes Stroms bedeutet einen wattlosen
oder einen Blindstrom, wohingehend die q-Achsenkomponente proportional
zu dem Drehmoment des Motor ist, wenn der Motor ein Synchronmotor
ist und wenn die Größe des Erregermagnetfelds
konstant ist. Demnach wird die Stromregelung für den Synchronmotor allgemein
in einer solchen Weise ausgeführt,
dass die d-Achsenkomponente des detektierten Stroms Null wird und
die q-Achsenkomponente hiervon gleich einem Sollwert des Ausgangsdrehmoments wird.
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In
Fällen,
in denen ein Lenkregelgerät
in einem Fahrzeug mit einem großen
Gewicht installiert ist, ist ein großes Motorausgangsdrehmoment
erforderlich, und es ergibt sich ein Problem in den Fällen, wo
die Motorcharakteristik ein hohes Drehmoment mit geringer Drehung
aufweist, und das Ausgangsdrehmoment des Motors verringert sich
schnell bei einem schnellen Lenken. Im Ergebnis ergibt sich im Fall
eines elektrischen Servolenkregelgeräts ein Problem dahingehend,
dass der Lenkbetrieb schnell schwer bei einem schnellen Lenkvorgang
wird, während
in dem Fall eines Lenksystems mit Lenken über Drahtverbindung (Engl.:
steer-by-wire steering system) ein Problem dahingehend entsteht,
dass der tatsächliche
Lenkwinkel der gelenkten Räder
nicht dem Lenkwinkel des Lenkrads bei einem schnellen Lenkvorgang
folgt.
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Jedoch
ist es dort, wo die Motorcharakteristik vom Typ mit geringem Drehmoment
und hoher Drehgeschwindigkeit ist, erforderlich, den Motorstrom
zu erhöhen,
um das Motorausgangs-Drehmoment zu erhöhen, und demnach ist ein Motor
mit großer
Größe und hohem
Energieverbrauch erforderlich. Mit einem Lenkgerät, das in einem begrenzten
Raum zu installieren ist, wird es jedoch wichtig, den Energieverbrauch
eines Motors, der hierin verwendet wird, zu unterdrücken und
die Größe hiervon
zu reduzieren.
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Somit
besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung in der
Schaffung eines Lenkregelgeräts
mit der Fähigkeit
zum Überwinden
einer Verringerung des Ausgangsdrehmoments eines Motors während einem
hochschnellen Lenken ohne Erhöhung
der Motorgröße.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Problem gelöst
durch ein Lenkregelgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, enthaltend einen Motor, einen
Motorstrom-Befehlswert-Erzeugungsabschnitt
zum Erzeugen eines Strombefehlswerts für den Motor, und einen Motorstrom-Detektionsabschnitt
zum Detektieren eines über
den Motor fließenden
Stroms, und der Motor wird angetrieben für einen Betrieb auf der Grundlage
zumindest des über den
Motor fließenden
Stroms und des Strombefehlswerts, wobei der Motorstrom-Befehlswert-Erzeugungsabschnitt
einen Korrekturabschnitt zum Korrigieren eines Strombefehlswerts
enthält,
der ein Magnetfeld für
einen Feldmagneten des Motors steuert bzw. regelt, und der Korrekturabschnitt
bewirkt betriebsgemäß eine Korrektur
des Strombefehlswerts für
das Steuern des Magnetfelds des Motorfeldmagnets, wenn eine Lenkgeschwindigkeit
hoch ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung enthält
das Lenkregelgerät
ferner einen Motorsteuerabschnitt zum Ausführen einer Drehmomentsteuerung
eines Motors in Übereinstimmung
mit einem Drehmomentbefehl über
eine Vektorregelung, die dargestellt ist durch ein Zweiphasen-Drehmagnetfluss-Koordinatensystem
mit einer Richtung eines Feldstroms orientiert entlang einer d-Achsenrichtung und
einer Richtung rechtwinklig zu der d-Achse, orientiert entlang einer q-Achsenrichtung,
wobei der Korrekturabschnitt einen d-Achsen-Strombefehlswert in
einer solchen Weise korrigiert, dass ein d-Achsenstrom zu einem
solchen vorgegebenen Wert gesteuert bzw. geregelt wird, dass er
das Magnetfeld des Motorfeldmagnets dann schwächt, wenn eine Abweichung zwischen
dem q-Achsen-Strombefehlswert und einem q-Achsen-Stromdetektionswert
nicht weniger als ein vorgegebener Wert wird.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhöht
der Korrekturabschnitt einen negativen d-Achsen-Strombefehlswert
zum Abschwächen
des Magnetfelds des Motorfeldmagnets dann, wenn die q- Achsenstromabweichung
nicht weniger als ein erster vorgegebener Wert ist, und sie verringert
den negativen d-Achsen-Strombefehlswert
zum Abschwächen
des Magnetfelds des Motorfeldmagnets dann, wenn die q-Achsenstromabweichung
nicht größer als
ein zweiter vorgegebener Wert ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der d-Achsen-Strombefehlswert innerhalb eines
voreingestellten Bereichs eingeschränkt.
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Bei
einer zusätzlichen,
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
das Lenkregelgerät
ferner einen Starterphasenstrom-Befehlswert-Erzeugungsabschnitt
zum Erzeugen von Starter-spezifischen Phasenstrom-Befehlswerten anhand
dem q-Achsen-Befehlswert, wobei der Strombefehlswert zum Steuern
des Magnetfelds in dem Motorfeldmagnet auf der Grundlage einer Abweichung
zwischen zumindest einem der Starterphasen-Strombefehlswerte und
einem tatsächlichen
jeweiligen Starterphasen-Stromwert anstelle der q-Achsen-Stromabweichung korrigiert
wird.
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Bei
einer anderen, weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Lenkregelgerät ferner
einen Referenz-Lenkdrehmoment-Erzeugungsabschnitt
zum Erzeugen eines Referenz-Lenkdrehmoments, das zum Bestimmen der Tatsache
bestimmt wird, ob das Magnetfeld des Motorfeldmagneten abzuschwächen ist,
wobei dann, wenn das Lenkdrehmoment nicht kleiner als das Referenz-Lenkdrehmoment
wird, der Korrekturabschnitt den Strombefehlswert zu einem derartigen
vorgegebenen Wert korrigiert, zum Abschwächen des Magnetfelds des Motorfeldmagnets.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt der Referenz-Lenkdrehmoment-Erzeugungsabschnitt das
Referenz-Lenkdrehmoment als Funktion zumindest einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
das Lenkregelgerät
ferner einen Lenkgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt zum Detektieren
einer Lenkgeschwindigkeit für
ein Lenkrad, wobei die Korrektur des Strombefehlswerts zum Steuern
des Magnetfelds des Motorfeldmagnets so bewirkt wird, dass dann,
wenn die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads nicht kleiner als ein
vorgegebener Wert wird, der Strombefehlswert zu einem solchen vorgegebenen Wert
korrigiert wird, zum Abschwächen
des Magnetfelds des Motorfeldmagnets.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
das Lenkregelgerät
ferner:
einen Motorsteuerabschnitt zum Ausführen einer Drehmomentsteuerung
bei dem Motor in Übereinstimmung
mit bei einem Drehmomentbefehl über eine
Vektorregelung, die dargestellt ist durch ein Zweiphasen-Drehmagnetfluss-Koordinatensystem mit
einer Richtung eines Feldstroms orientiert entlang einer d-Achsenrichtung
und einer Richtung rechtwinklig zu der d-Achsenrichtung, orientiert
entlang einer q-Achsenrichtung; einen Geschwindigkeits-Detektionsabschnitt
zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit des Motors; einen Spannungsbeschränkungswert-Erzeugungsabschnitt
zum Erzeugen eines Spannungsbeschränkungswerts zu einer an dem
Motor anliegenden Spannung; wobei der Korrekturabschnitt einen d-Achsenstromwert bestimmt,
zum Festlegen eines Arbeitspunkts an einem Spannungsbeschränkungszyklus,
durch Berechnungsvorgänge
auf der Grundlage zumindest der Drehgeschwindigkeit des Motors,
eines q-Achsen-Strombefehlswerts,
eines Starter-Wicklungswiderstandswerts einer Starterwicklungsreaktanz
und einer Konstante für
die elektromotorische Gegenspannung eines Motors, und sie bewirkt
eine Korrektur in einer solchen Art, dass dann, wenn der d-Achsenstromwert,
bestimmt durch die Berechnungen, ein Momentanwert ist, der das Magnetfeld
des Motorfeldmagnets mehr schwächt,
als dies ein d-Achsen-Strombefehlswert tut, dann der durch die Berechnungsvorgänge bestimmte
d-Achsenstromwert gleich
dem d-Achsen-Strombefehlswert wird.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
das Lenkregelgerät ferner
einen Energieversorgungs-Spannungsdetektionsabschnitt
zum Detektieren einer Energieversorgungsspannung, wobei der Spannungsbegrenzungswert-Erzeugungsabschnitt
als Spannungsbegrenzungswert einen Wert erzeugt, der durch Multiplizieren
der Energieversorgungsspannung mit einem vorgegebenen Koeffizienten
erhalten wird.
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Bei
einer weiteren bevorzugen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
der Motor einen Motor vom Feldwicklungstyp, und das Gerät enthält ferner
einen Motorsteuer- bzw. Regelabschnitt zum Ausführen einer Drehmomentsteuerung
bei dem Motor in Übereinstimmung
mit einem Drehmomentbefehl derart, dass ein Feldwicklungs-Strombefehlswert
dann korrigiert wird, wenn eine Abweichung zwischen einem Rotorstrom-Befehlswert
und einem Rotorstrom-Abweichungswert
nicht kleiner als ein vorgegebener Wert wird.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Feldwicklungsstrom-Befehlswert so korrigiert,
dass er verringert wird, wenn die Rotorstromabweichung nicht kleiner
als ein erster vorgegebener Wert ist, und dass er erhöht wird,
wenn die Rotorstromabweichung nicht größer als ein zweiter vorgegegebener
Wert ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Feldwicklungsstrom-Befehlswert auf einen
voreingestellten minimalen Wert begrenzt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung korrigiert der Korrekturabschnitt den Strombefehlswert
mit einem Korrekturwert, der durch Berechnungsvorgänge bestimmt
ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung korrigiert der Korrekturabschnitt den
Strombefehlswert mit einem Korrekturwert, der durch Bezugnahme auf
eine vorab vorbereitete Tabelle erhalten wird.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der d-Achsen-Strombefehlswert auf
einen Wert beschränkt,
der durch Vektorsubtraktion eines q-Achsen-Stromwerts von einem voreingestellten
maximalen Stromvektorwert erhalten wird.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung wird
ein integrierter Wert der Abweichung anstelle der Abweichung verwendet.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung korrigiert der Korrekturabschnitt den
Strombefehlswert zum Steuern des Magnetfelds in dem Motorfeldmagneten
lediglich dann, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit nicht kleiner
als ein vorgegebener Wert ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung korrigiert der Korrekturabschnitt den
Strombefehlswert zum Steuern des Magnetfelds in dem Motorfeldmagnet
lediglich dann, wenn ein Lenkdrehmoment nicht kleiner als ein vorgegebener
Wert ist.
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Die
obigen und anderen technischen Probleme, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlich für den Fachmann anhand der folgenden
detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
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1 eine
Konstruktionsansicht zum Darstellen einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockschaltbild zum Darstellen von Funktionen der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstrom-Korrekturverarbeitung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Ansicht zum Darstellen von Beispielen für Wellenformen vor und nach
der Modulation bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Blockschaltbild zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstromkorrekturverarbeitung bei der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ein
Blockschaltbild zum Darstellen der Funktionen einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Flussdiagramm der d-Achsen-Sollstromkorrekturvedrarbeitung
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 ein
Blockschaltbild zum Darstellen der Funktionen einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstromkorrekturverarbeitung der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 ein
Blockschaltbild zum Darstellen der Funktionen einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstromkorrekturverarbeitung der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 ein
Blockschaltbild zum Darstellen der Funktionen einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstromkorrekturverarbeitung der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15 ein
Blockschaltbild zum Darstellen der Funktionen einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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16A bis 16D dq-Achsen-Vektordiagramme
zum Erläutern
der Magnetfluss-Abschwächsteuerung
bzw. Regelung gemäß der siebten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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16 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstromkorrekturverarbeitung der siebten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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17 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der d-Achsen-Sollstromkorrekturverarbeitung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung:
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18 ein
Blockschaltbild zum Darstellen einer achten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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19 ein
Flussdiagramm zum Darstellen der Feldstrom-Befehlswert-Korrekturverarbeitung bei der
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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20 eine
Lenkgeschwindigkeit ← – → Lenkdrehmoment-Charakteristikansicht
zum Darstellen der Wirkungen der vorliegenden Erfindung.
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Nun
werden bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezug auf die beiliegende
Zeichnung beschrieben, unter Heranziehung als Beispiel desjenigen
Falls, bei dem die vorliegenden Erfindung auf ein elektrisches Servolenkregelgerät angewandt
wird.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein d-Achsen-Sollstrom als Funktion
einer Abweichung eines q-Achsenstroms korrigiert, wodurch das Magnetfeld
in einem Feldmagneten eines Motors bei einer Lenkung mit hoher Geschwindigkeit
verringert ist, bei der Abweichung des q-Achsenstroms aufgrund der Sättigung
erhöht
ist, und hierdurch wird eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einer
derartigen hochschnellen Lenkung vermieden.
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Die 1 zeigt
eine Konstruktionsansicht zum Darstellen eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß dieser
ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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Gemäß der Figur
ist ein Motor 5 zum Erzeugen eines Lenkhilfsdrehmoments über ein
Reduktionsgetriebe 4 mit einem Ende einer Lenksäule oder Welle 2 verbunden,
von der das andere Ende mit einem Lenkrad 1 verbunden ist.
Weiterhin ist mit der Lenkwelle 2 ein Drehmomentsensor 3 verbunden, zum
Detektieren des Lenkdrehmoments des Lenkrads 1 zum Erzeugen
eines zugeordneten Drehmoment-Detektionswerts.
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Ein
Controller 100 dient zum Bestimmen eines Lenkhilfsdrehmoments
auf der Grundlage eines Drehmomentdetektionswerts des Drehmomentsensors 3 und
eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionwerts, detektiert durch
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6, und zum Unterstützen des
Lenkbetriebs des Lenkrads 1 durch Treiben des Motors 5 zum
Erzeugen des derart bestimmten Lenkhilfsdrehmoments. Eine Batterie 7 ist
mit einem Zündschlüssel 8 und
dem Controller 100 verbunden.
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Die 2 Funktionalität illustriert
ein Beispiel des elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei dem ein PM bürstenloser Motor als Lenkhilfsmotor
verwendet wird.
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In
der 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 100 einen
Mikrocomputer zum Ausführen
der Lenkhilfsregelung mit seiner Software-Konfiguration, die in
Form eines Funktionsblockschaltbilds dargestellt ist.
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Gemäß 2 enthält der Mikrocomputer 100 einen
q-Achsen-Sollstrom-Berechnungsabschnitt 100a,
einen d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b,
der als Korrekturabschnitt wirkt, einen Positionsberechnungsabschnitt 100c,
einen uv zu dq-Transformationsabschnitt 100d, einen Stromsteuerabschnitt 100e,
einen dq zu uvw-Transformationsabschnitt 100f mit der Wirkung
als Ständerphasen-Strombefehlswert-Erzeugungsabschnitt,
einen Spannungsanwendungswirkungsgrad-Verbesserungsabschnitt 100o,
einen Totband (Td) Korrekturabschnitt 100b, einen Wickelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 100q mit
der Wirkung als Geschwindigkeitsdetektionsabschnitt, einen Entkopplungssteuerabschnitt 100r,
und einen Stromdetektionsversatz-Korrekturabschnitt 100s.
Hier ist zu erwähnen,
dass der q-Achsen-Sollstrom-Berechnungsabschnitt 100a und
der d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b zusammen
einen Motorstrom-Befehlswert-Erzeugungsabschnitt bilden.
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Der
q-Achsen-Sollstrom-Berechnungsabschnitt 100a bewirkt das
Ausführen
vorgegebener Berechnungsvorgänge
auf der Grundlage des Drehmoment-Detektionssignals des Drehmomentsensors 3,
der das Lenkdrehmoment des Lenkrads 1 detektiert, und des
Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionssignals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 zum
Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit, und es erfolgt das Bestimmen
eines q-Achsen-Solltromswerts (Iq*) zum Antreiben des Motors 5 in
der Form eines PM bürstenlosen
Motors, und er führt
den q-Achsen-Sollstromwert,
so bestimmt, dem Stromsteuerabschnitt 100e zu.
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Der
Positionsberechnungsabschnitt 100c bestimmt einen elektrischen
Winkel θ durch
Berechnungsvorgänge
auf der Grundlage des Positionsdetektionssignals eines Positionssensors 103,
und er führt
den derart bestimmten elektrischen Winkel θ dem Wickelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 100q zu,
sowie dem uv zu dq Transformationsabschnitt 100d und dem
dq zu uvw Transformationsabschnitt 100f.
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Der
Wickelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 100q bestimmt
eine Motordrehwinkelgeschwindigkeit ω anhand von Berechnungsvorgängen auf
der Grundlage des elektrischen Winkels θ, und er führt ihn dem Entkopplungssteuerabschnitt 100r zu.
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Der
Stromdetektionsversatz-Korrekturabschnitt 100s berechnet
jeweilige Phasendetektionsströme
(Iu, Iv) durch Subtrahieren der Umfänge der jeweiligen Phasenversätze von
den Phasenstromwerten, detektiert jeweils durch die Stromsensoren 102a, 102b,
und er führt
sie dem Td Korrekturabschnitt 100p und dem uv zu dq Transformationsabschnitt 100d zu.
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Der
uv zu dq Transformationsabschnitt 100d bewirkt eine dq
Umsetzung auf der Grundlage der detektierten Phasenstromwerte (Iu,
Iv) und des elektrischen Winkels θ, und er bewirkt ds Zuführen der derart
umgesetzten dq Achsenströme
(Id, Iq) zu dem Entkopplungssteuerabschnitt 100r und dem
Stromsteuerabschnitt 100e.
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Die 3 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b ausgeführt wird.
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Im
Schritt S1 wird bestimmt, ob die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 detektierte
Fahrzeuggeschwindigkeit nicht kleiner als ein vorgegebener Wert
ist, und ist die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als
der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als ein korrigierter d-Achse-Sollstrom
(Id**) in dem Schritt S5 angenommen, während dann, wenn die detektierte
Fahrzeuggeschwindigkeit nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist,
der Steuer- bzw. Regelprozess zu der Verarbeitung des Schritts S2
voranschreitet. Dann wird im Schritt S2 bestimmt, ob das durch den
Drehmomentsensor 3 detektierte Lenkdrehmoment nicht kleiner als
ein vorgegebener Wert ist, und ist das detektierte Lenkdrehmoment
kleiner als der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom
(Id*) als der korrigierte d-Achsen-Sollstrom (Id**) angenommen,
während dann,
wenn das detektierte Lenkdrehmoment nicht kleiner als der vorgegebene
Wert ist, der Steuerprozess zu der Verarbeitung des Schritts S3
voranschreitet. In dem Schritt S S3 wird bestimmt, ob einer q-Achsen-Stromabweichung
(ΔIq) nicht
kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und ist die q-Achsen-Stromabweichung
(ΔIq) kleiner
als der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als der
korrigierte d-Achsen-Sollstrom (Id**) in dem Schritt S5 angenommen,
während
dann, wenn die q-Achsen-Stromabweichung (ΔIq) nicht kleiner als der vorgegebene
Wert ist, die Steuerverarbeitung zu der Verarbeitung des Schritts
S4 voranschreitet. In dem Schritt S4 wird der d-Achsen-Sollstrom
korrigiert, durch Subtrahieren eines korrigierten Stromwerts (f(ΔIq)), der
als eine Funktion der q-Achsen-Stromabweichung (ΔIq) erhalten wird, von dem d-Achsen-Sollstrom
(Id*), und der derartig korrigierte d-Achsen-Sollstrom (Id**) wird
dem Stromsteuerabschnitt 100e zugeführt.
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Der
Stromsteuerabschnitt 100e bewirkt eine Proportional- und
Integrier- (PI) Regelung auf der Grundlage der Abweichungen zwischen
den dq-Achsen-Sollströmen
(Id**, Iq*) und der zugeordneten detektierten dq-Achsenströme (Id,
Iq), und er erzeugt die q-Achsen-Sollanwendungsspannungen (Vd*, Vq*).
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Der
Steuerabschnitt 100r berechnet nicht störende Spannungen auf der Grundlage
der dq-Achsen-Detektionsströme
(Id, Iq), und der Motorwinkelgeschwindigkeit ω, und er korrigiert die dq-Achsen-Sollanlagenspannungen
(Vd*, Vq*) zum Erzeugen korrigierter dq-Achsen-Sollanlagespannungen
(Vd**, Vq**), die dem dq zu uvw Transformationsabschnitt 100f zugeführt werden.
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Der
dq zu uvw Transformationsabschnitt 105 bewirkt das Ausführen einer
dq-Inversion auf der Grundlage korrigierter dq-Achsen-Sollanlagespannungen
(Vd**, Vq**) und des elektrischen Winkels θ zum Erzeugen von Dreiphasen-Sollanlagespannungen
(Vu*', Vv*', Vw*'), die dem Spannungsnutzwirkungsgrad-Verbesserungsabschnitt 100o zugeführt werden.
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Zum
Verbessern des Spannungswirkungsgrads moduliert der Spannungsnutzwirkungsgrad-Verbesserungsabschnitt 100o die
Dreiphasen-Sollanlagespannungen (Vu*', Vv*', Vw*') in einen räumlichen Spannungsvektor, und
er führt
die derart modulieren Dreiphasen-Sollanlagespannungen (Vu*'', Vv*'',
Vw*'') zu dem Td Korrekturabschnitt 100p zu.
Beispiele der Wellenform vor und nach einer derartigen Modulation
sind in der 4 dargestellt. In der 4 repräsentiert
die Koordinatenachse die Werte der Dreiphasen-Sollanlagespannungen, und die Abszissenachse
repräsentiert
die Drehposition des Motors.
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Der
Td Korrekturabschnitt 100p bewirkt eine Totbandkompensation
für die
modulierten Dreiphasen-Sollanlagespannungen
(Vu*'', Vv*'', Vw*'')
auf der Grundlage der detektierten Stromwerte (Iu, Iv, Iw), und
er führt
diese derart kompensierten Dreiphasen-Sollanlagespannungen (Vu*,
Vv*, Vw*) zu einem Antriebsabschnitt 101 zu.
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Mit
dem wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Servolenkregelgerät ist aufgrund
der Bereitstellung des d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitts 100b das
Magnetfeld des Motorfeldmagnets während einem hochschnellen Drehen
abgeschwächt,
bei dem die q-Achsen-Stromabweichung aufgrund der Spannungssättigung
erhöht
ist, so dass eine Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Lenkhilfsmotors
bei einem schnellen Lenken abgeschwächt werden kann, wodurch es
möglich
ist, die Zunahme des Lenkdrehmoments während einem derartigen schnellen
Lenken zu verringern.
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Obgleich
in der ersten Ausführungsform
das elektrische Servolenkregelgerät als ein Beispiel herangezogen
wurde, kann die vorliegende Erfindung anstelle hiervon auf ein Regelgerät für ein Lenken
mit Drahtverbindung (Engl.: steet-by-wire steering control apparatus)
angewandt werden.
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In
dem Fall eines derartigen Regelgeräts für einen Lenkvorgang mittels
Drahtlenken lässt
sich aufgrund der Bereitstellung des d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitts 100b das
Magnetfeld des Motorfeldmagneten bei einem hochschnellen Lenken abschwächen, bei
dem die q-Achsen-Stromabweichung
aufgrund der Spannungssättigung
erhöht
ist, während
eine Verringerung des Motorausgabedrehmoments bei einem schnellen
Lenkvorgang abgeschwächt
werden kann, wodurch die Verfolgbarkeit des tatsächlichen Lenkwinkels im Hinblick auf
den durch den Betreiber induzierten Lenkwinkel während einem schnellen Lenkvorgang
verbessert ist.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der d-Achsen-Sollstrom mit einem
Stromwert korrigiert, der durch Bezugnahme auf eine Tabelle erhalten
wird, die vorab vorbereitet ist, unter Verwendung der q-Achsen-Stromabweichung als
ein Parameter, wodurch das Magnetfeld des Motorfeldmagnets bei einem
hochschnellen Lenkvorgang verringert ist, bei dem sich die q-Achsen-Stromabweichung
aufgrund der Spannungssättigung
erhöht,
wodurch eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem derartigen hochschnellen Lenkvorgang
abgeschwächt
ist.
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Die 5 zeigt
funktionell ein Beispiel eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein Induktionsmotor als Lenkhilfsmotor
verwendet wird. Gemäß 5 erfolgt
die Beschreibung gleich oder entsprechend der Teile wie derjenigen nach 2 anhand
derselben Bezugszeichen.
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In 5 ist
ein Funktionsblockschaltbild eines Mikrocomputers dargestellt, allgemein
mit 100 bezeichnet, der die Lenkhilfsregelung durch Ausführen von
hier aufgenommener Software ausführt.
Der Mikrocomputer 100 dieser zweiten Ausführungsform enthält einen
dq-Achsen-Sollstrom-Berechnungsabschnitt 100a,
einen d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b,
einen Schlupfwinkelfrequenz-Berechnungsabschnitt 100e,
einen Energieversorgungs-Kreisfrequenz-Berechnungsabschnitt 100m zum
Berechnen einer Energieversorgungs-Kreisfrequenz anhand einer Schlupfwinkelfrequenz ωs und einer
Motordrehgeschwindigkeit ωr
eines Induktionsmotors 5a, detektiert durch einen Geschwindigkeitssensor 104,
einen Integrierer 100n zum Berechnen eines Winkels θ anhand
der Energieversorgung- Kreisfrequenz,
einen uv zu dq Transformationsabschnitt 100d, einen Stromsteuerabschnitt 100e und
einen dq zu uvw Transformationsabschnitt 100f.
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Die 6 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die von dem d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b in
dem elektrischen Servolenkregelgerät gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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Gemäß dem Schritt
S1 wird bestimmt, ob die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 detektierte
Fahrzeuggeschwindigkeit nicht kleiner als ein vorgegebener Wert
ist, und ist die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als
der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als korrigierter d-Achsen-Sollstrom
(Id**) in dem Schritt S5 angenommen, während dann, wenn die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit
nicht weniger als der vorgegebene Wert ist, der Steuer- bzw. Regelprozess
zu der Verarbeitung der Schritt S2 fortschreitet. Dann wird in dem
Schritt S2 bestimmt, ob das durch den Drehmomentsensor 3 detektierte
Lenkdrehmoment nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und
ist das detektierte Lenkdrehmoment kleiner als der vorgegebene Wert,
so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als der korrigierte d-Achsen-Sollstrom
(Id**) in dem Schritt S5 angenommen, während dann, wenn das detektierte
Lenkdrehmoment nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist, der Regelungsprozess
zu der Verarbeitung des Schritts S3 voranschreitet.
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In
dem Schritt S3 wird bestimmt, ob die q-Achsen-Stromabweichung (ΔIq) nicht kleiner als ein vorgegebener
Wert ist, und ist die q-Achsen-Stromabweichung (ΔIq) kleiner als der vorgegebene
Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als der korrigierte d-Achsen-Sollstrom
(Id**) in dem Schritt S5 angenommen, während dann, wenn die q-Achsen-Stromabweichung (ΔIq) nicht
kleiner als der vorgegebene Wert ist, der Regelprozess zu der Verarbeitung
des Schritts S6 voranschreitet. In dem Schritt S6 wird ein korrigierter
Stromwert (Ida) unter Bezug auf eine Tabelle bestimmt, die vorab
vorbereitet ist, unter Verwendung der q-Achsen-Stromabweichung (ΔIq) als einem Parameter. In
dem Schritt S4 wird der d-Achsen-Sollstrom korrigiert, durch Subtraktion
des korrigierten Stromwerts (Ida) von dem d-Achsen-Sollstrom (Id*),
und der derart korrigierte d-Achsen-Sollstrom (Id**) wird dem Stromsteuer- bzw.
Regelabschnitt 100e zugeführt.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der d-Achsen-Sollstromwert so korrigiert,
dass er verringert ist, wenn ein Integrierwert der q-Achsen-Stromabweichung nicht
kleiner als ein erster vorgegebener Wert 1 ist, und erhöht, wenn
die integrierte q-Achsen-Stromabweichung nicht
größer als
ein zweiter vorgegebener Wert 2 ist, während das Magnetfeld des Motorfeldmagnes
bei einem hochschnellen Lenken abgeschwächt ist, bei dem sich die q-Achsen-Stromabweichung
aufgrund der Spannungssättigung
erhöht,
wodurch eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem derartigen hochschnellen
Lenkvorgang abgeschwächt
ist.
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Die 7 zeigt
funktionell ein Beispiel eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein PM Bürstenlosmotor als Lenkhilfsmotor
verwendet wird. In der 7 sind dieselben oder entsprechende
Teile wie diejenigen der 2 anhand derselben Bezugszeichen
identifiziert, während
eine detaillierte Beschreibung hiervon weggelassen wird.
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Die 8 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch einen dq-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100g ausgeführt wird.
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In
dem Schritt S10 wird die q-Achsen-Stromabweichung ΔIq integriert,
und im Schritt S11 wird bestimmt, ob der Integrierwert von ΔIq nicht
kleiner als der erste vorgegebene Wert 1 ist. Ist der Integrierwert von ΔIq nicht
kleiner als der erste vorgegebene Wert, so wird in dem Schritt S12
eine d-Achsen-Stromkorrekturgröße Ida erhöht, und
der Korrekturwert wird auf einen voreingestellten maximalen Korrigierwert Ida_max
in dem Schritt S13 beschränkt.
Andererseits wird ferner dann, wenn der Integrierwert ΔIq kleiner als
der erste vorgegebene Wert 1 ist, ferner bestimmt, ob der Integrierwert
von ΔIq
nicht größer als ein
zweiter vorgegebener Wert 2 ist, in dem Schritt S14. Ist der Integrierwert
von ΔIq
nicht größer als
der zweite vorgegebene Wert 2, so wird die d-Achsen-Stromkorrekturgröße Ida in
dem Schritt S15 verringert, und der Korrigierwert wird auf einen
voreingestellten minimalen Korrigierwert Ida_min in dem Schritt
S16 voreingestellt. Dann wird in dem Schritt S17 ein korrigierter
d-Achsen-Sollstromwert (Id**) berechnet, durch Subtrahieren des
d-Achsen-Stromkorrekturwerts Ida, von dem d-Achsen-Sollstrom (Id*).
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Hiernach
wird in dem Schritt S20 ein maximaler d-Achsen-Sollstrom (Id-max) berechnet, durch Subtrahieren
des q-Achsen-Sollstromwers
(Iq*), von einem voreingestellten maximalen Stromvektorwert (Ia).
In dem Schritt S21 wird bestimmt, ob der korrigierte d-Achsen-Sollstromwert
(Id**) größer als
der maximale d-Achsen-Sollstrom (Id_max) ist. Ist der korrigierte
d-Achsen-Sollstromwert (Id**) größer als der
maximale d-Achsen-Sollstrom (Id_max), so wird der maximale d-Achsen-Sollstrom
(Id_max) als der korrigierte d-Achsen-Sollstromwert (Id**) in dem Schritt
S22 angenommen.
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Bei
der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn das Lenkdrehmoment einen
vorgegebenen Drehmomentwert übersteigt,
der d-Achsen-Sollstrom in einer solchen Weise korrigiert, dass das
Magnetfeld des Motorfeldmagneten verringert ist, wodurch das Magnetfeld
bei hochschnellen Lenken abgeschwächt ist, bei dem das Lenkhilfsdrehmoment
aufgrund der Spannungssättigung
reduziert ist, wodurch eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem
derartigen hochschnellen Lenkvorgang abgeschwächt ist.
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Die 9 zeigt
funktionell ein Beispiel eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein PM Bürstenlosmotor als ein Lenkhilfsmotor
verwendet wird. In 9 sind dieselben oder entsprechende
Teile wie diejenigen der 2 anhand derselben Bezugszeichen
bezeichnet, während
eine detaillierte Beschreibung hiervon weggelassen wird.
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Gemäß 9 bestimmt
ein Motorwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 100e eine
Motordrehwinkelgeschwindigkeit ω durch
Berechnungsvorgänge
auf der Grundlage des elektrischen Winkels θ von dem Positionsberechnungsabschnitt 100c,
und er führt
sie dem d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b zu.
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Die 10 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b in
dem elektrischen Servolenkregelgerät gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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In
dem Schritt S30 wird bestimmt, ob die Motorwinkelgeschwindigkeit ω nicht kleiner
als ein vorgegebener Wert ist, und ist die Motorwinkelgeschwindigkeit ω kleiner
als der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als der korrigierte d-Achsen-Sollstrom
(Id**) in dem Schritt S36 angepasst, während dann, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit ω nicht kleiner
als der vorgegebene Wert ist, der Regelprozess zu der Referenzdrehmoment
Ts_ref Berechnungsverarbeitung in dem Schritt S31 voranschreitet.
In der Referenzdrehmoment Ts_ref Berechnungsverarbeitung im Schritt
S31 (d.h., einem Referenzlenkdrehmoment-Erzeugungsabschnitt) wird
ein Referenzdrehmoment Ts_ref unter Referenzierung einer Tabelle
bestimmt, die vorab voreingestellt ist, als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit,
detektiert durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6,
oder anhand der Verwendung der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit
als Parameter, und alternativ ist es als ein voreingestellter konstanter
Wert anstelle der Bezugnahme auf eine derartige Tabelle bestimmt.
Im Schritt S32 erfolgt ein Vergleich zwischen dem Drehmomentsensorsignal
(Ts) und dem Referenzdrehmoment (Ts_ref), und ist das Drehmomentsensorsignal
(Ts) nicht größer als
das Referenzdrehmoment (Ts_ref), so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als der korrigierte
d-Achsen-Sollstrom (Id**) in dem Schritt S36 angepasst, während dann,
wenn das Drehmomentsensorsignal (Ts) größer als das Referenzdrehmoment (Ts_ref)
ist, der Regelprozess zu der Verarbeitung in dem Schritt S33 voranschreitet.
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In
dem Schritt S33 wird eine Differenz ΔTs zwischen dem Drehmomentsensorsignal
(Ts) und dem Referenzdrehmoment (Ts_ref) berechnet, durch Subtrahieren
des Referenzdrehmoments (Ts_ref) von dem Drehmomentsensorsignal
(Ts). Dann wird in dem Korrekturstrom (Ida) Berechnungsprozess im Schritt
S34 ein Korrekturstrom (Ida) berechnet, durch Referenzierung einer
Tabelle, die vorab vorbereitet ist, als Funktion von ΔTs oder durch
Verwendung von ΔTs
als Parameter. Im Schritt S35 wird ein korrigierter d-Achsen-Stomstrom
(Id**) berechnet, durch Subtrahieren des Korrekturstroms (Ida) von
dem d-Achsen-Sollstrom (Id*), und der derart korrigierte d-Achsen-Sollstrom
(Id**) wird dem Stromsteuerabschnitt 100e zugeführt.
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Bei
einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die Motordrehgeschwindigkeit
einen vorgegebenen Wert übersteigt, ein
Strombefehlswert zum Steuern des Magnetfelds des Motorfeldmagnets
zu einem derartig vorgegebenen Wert korrigiert, dass das Magnetfeld
verringert ist, wodurch das Magnetfeld bei einem hochschnellen Lenken
abgeschwächt
ist, wodurch eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem derartigen hochschnellen
Lenkvorgang abgeschwächt
ist.
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Die
Funktionalität
gemäß der 11 stellt ein
Beispiel eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar, bei der ein PM Bürstenlosmotor als
ein Lenkhilfsmotor verwendet wird. In 11 sind dieselben
oder entsprechende Teile wie diejenigen der 2 und 9 anhand
derselben Bezugszeichen identifiziert, während eine detaillierte Beschreibung
hiervon weggelassen ist.
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Die 12 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der durch den d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b ausgeführten Verarbeitung.
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In
dem Schritt S40 wird bestimmt, ob die Motorwinkelgeschwindigkeit ω nicht kleiner
als ein vorgegebener Wert ist, und ist die Motorwinkelgeschwindigkeit ω kleiner
als der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom (Id*) als der korrigierte d-Achsen-Sollstrom
(Id**) in dem Schritt S43 angepasst, während dann, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit ω nicht kleiner
als der vorgegebene Wert ist, der Regelprozess zu der Korrekturstrom
Ida Berechnungsverarbeitung ein dem Schritt S41 voranschreitet.
Bei der Korrekturstrom Ida Berechnungsverarbeitung nach dem Schritt
S41 wird ein Korrekturstrom Ida anhand einer Referenzierung einer
Tabelle berechnet, die vorab vorbereitet ist, als Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit ω oder unter
Verwendung der Motorwinkelgeschwindigkeit ω als ein Parameter. In dem
Schritt S42 wird ein korrigierter d-Achsen-Sollstrom (Id**) berechnet,
durch Subtrahieren des Korrekturstroms (Id*) von dem d-Achsen-Sollstrom
(Id*), und der derart korrigierte d-Achsen-Sollstrom (Id**) wird dem Stromsteuerabschnitt 100e zugeführt.
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Bei
einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die Lenkgeschwindigkeit
einen vorgegebenen Wert übersteigt, ein
Strombefehlswert zum Steuern des Magnetfelds des Motorfeldmagnets
so zu einem vorgegebenen Wert korrigiert, dass das Magnetfeld verringert
ist, wodurch das Magnetfeld bei einem hochschnellen Vorgang abgeschwächt ist,
wodurch eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem derartigen hochschnellen
Lenkvorgang abgeschwächt
ist.
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Die 13 zeigt
Funktionalität
zum Darstellen eines Beispiels eines elektrischen Servolenkgeräts gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein Feldwicklungstypmotor als
Lenkhilfsmotor verwendet wird. In der 13 sind
dieselben oder entsprechende Teile wie diejenigen der 2 anhand
derselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung hiervon
ist weggelassen.
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Wie
in 13 gezeigt, enthält das elektrische Servolenkregelgerät gemäß dieser
sechsten Ausführungsform
einen Lenkwinkelsensor 9, einen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 100j mit
der Wirkung als Lenkgeschwindigkeits-Detektionsabschnitt zum Bestimmen
einer Lenkwinkelgeschwindigkeit ω' auf der Grundlage
der Ausgangsgröße des Lenkwinkelsensors 9,
einen Sollstrom-Berechnungsabschnitt 100t zum
Bestimmen eines Sollrotorstromwerts (Ia*) und eines Sollfeldwicklungs-Stromwerts (If*),
zum Treiben eines Motors vom Feldwicklungstyp 5b auf der
Grundlage des Drehmomentdetektionssignals des Drehmomentsensors 3,
der das Lenkdrehmoment detektiert, und des Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionssignals
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6, der die Fahrzeuggeschwindigkeit
detektiert. Der Sollstromberechnungsabschnitt 100t führt den
derart bestimmten Sollrotorstromwert (Ia*) dem Stromsteuerabschnitt 100c zu,
und ferner den derart bestimmten Sollfeldwicklungsstromwert (If*)
einem Sollfeldwicklungsstrom-Korrekturabschnitt 100h, der
später
beschrieben wird.
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Die 14 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der durch den Sollfeldwicklungsstrom-Korrekturabschnitt 100h ausgeführten Verarbeitung.
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In
dem Schritt S50 wird bestimmt, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω' nicht kleiner als
ein vorgegebener Wert ist, und ist die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω' kleiner als der
vorgegebene Wert, so wird der Sollfeldwicklungsstrom (If*) als der
korrigierte Sollfeldwicklungsstrom (If**) in dem Schritt S53 angenommen,
während
dann, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω' nicht kleiner als der vorgegebene Wert
ist, der Steuer- bzw. Regelprozess zu der Korrekturstrom Ifa Berechnungsverarbeitung
im Schritt S51 voranschreitet. Bei der Korrekturstrom Ifa Berechnungsverarbeitung
in dem Schritt S51 wird ein Korrekturstrom Ifa berechnet, durch
Referenzirung einer Tabelle, die vorab vorbereitet ist, als eine
Funktion der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω', oder durch Verwendung der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω' als ein Parameter.
In dem Schritt S52 wird der korrigierte Sollfeldwicklungsstrom (If**)
bestimmt, durch Subtrahieren des Korrekturstroms (Ifa) von dem Sollfeldwicklungsstrom
(If*), und der derart bestimmte korrigierte Sollfeldwicklungsstrom
(If**) wird dem Stromsteuerabschnitt 100e zugeführt.
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Bei
einer siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein d-Achsen-Stromwert (Ida) zum
Einstellen eines Arbeitspunkts eines Spannungsbegrenzungskreises
durch Berechnungsvorgänge
auf der Grundlage eines Motordrehgeschwindigkeits-Detektionswerts
bestimmt, sowie eines d-q Achsenstrombefehlswerts, eines Ständerwicklungswiderstandswerts,
ferner einer Ständerwicklungsreaktanz
und einer Konstante einer elektromotorischen Gegenspannung des Motors,
und ist der derart berechnete d-Achsen-Stromwert (Ida) ein solcher Stromwert,
der das Magnetfeld des Motorfeldmagneten mehr schwächt als
der d-Achsen-Strombefehlswert (Id*), so wird der d-Achsen-Strombefehlswert
so korrigiert, dass der oben berechnete d-Achsen-Stromwert (Ida)
gleich dem d-Achsen-Strombefehlswert
wird, wodurch das Magnetfeld bei einem hochschnellen Lenkvorgang
unter Abschwächung
einer Zunahme des Lenkdrehmoments während einem hochschnellen Lenkvorgang
abgeschwächt
wird.
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Die 15 zeigt
eine Funktionalität
zum Darstellen eines Beispiels eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der siebten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der ein PM Bürstenlosmotor als Lenkhilfsmotor
verwendet wird. In der 15 sind die gleichen und entsprechende
Teile wie diejenigen der 2 anhand derselben Bezugszeichen
bezeichnet, während
eine detaillierte Beschreibung hiervon weggelassen ist.
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Das
elektrische Servolenkregelgerät
gemäß dieser
siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
im wesentlichen zusätzlich
zu den Komponenten der zuvor erwähnten
ersten Ausführungsform
einen Stromversorgungs-Spannungssensor 10,
der als Stromversorgungsspannungs-Detektionsabschnitt wirkt, einen Spannungsbegrenzungswert-Erzeugungsabschnitt 100k und
einen Motorwinkelgeschwindigkeits-Basiselektrodesabschnitt 100i. Der
Spannungsbegrenzungswert-Erzeugungsabschnitt 100a erzeugt
einen Spannungsbegrenzungswert (V_lim) durch Multiplizieren der
durch den Stromversorgungs-Spannungssensor 10 detektierten
Spannung mit einem vorgegebenen Koeffizienten, und er bewirkt ein
Zuführen
von diesem zu dem d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b.
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Hier
erfolgt eine kurze Beschreibung der Magnetfeldabschwächungssteuerung
anhand der folgenden Gusslinie (1) und der 16.
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Eine
Grundgleichung (nacherwähnte
Gleichung (1)) für
den PM bürstenlosen
Motor 5 ist allgemein bekannt, wie nachfolgend gezeigt: V2 =
(φω + Riq – ωLdid )2 +
(Rid + ωLqiq)2 (1)
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V
repräsentiert
eine Anschlussspannung, zugeführt
zu dem Motor; ω repräsentiert
die Wickelgeschwindigkeit des Motors; R repräsentiert einen Ständerwicklungswiderstandswert
pro Phase; φ repräsentiert
eine induzierte Spannung ohne Last bei Einheitsgeschwindigkeit;
Ld und Lq repräsentieren Phaseninduktanzwerte
jeweils für
die d-Achse und die q-Achse; Id repräsentiert einen d-Achsen-Strom; und
Iq repräsentiert
einen q-Achsenstrom.
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Die 16A bis 16D zeigen
Vektordiagramme zum Darstellen der d-q Drehkoordinatenachsen.
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Bei
zunehmender Drehgeschwindigkeit ω des
PM bürstenlosen
Motors 5 steigt die hierin induzierte Spannung. Erreicht
der Spannungswert V, als Vektorsumme der induzierten Spannung ωφ, Riq und ωLqiq, den Spannungsbegrenzungskreis,
wie in 16A dargestellt, so wird es
für den
bürstenlosen PM
Motor 5 unmöglich,
seine Drehgeschwindigkeit zu einem Wert gleich zu oder höher als
die Drehgeschwindigkeit ω zu
erhöhen,
die durch den Motor 5 dann angenommen wird, wenn der Spannungswert
V den Spannungsbegrenzungskreis erreicht hat.
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Jedoch
folgt mit dem elektrischen Servolenkregelgerät die Drehgeschwindigkeit ω des bürstenlosen
PM Motors 5 der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads, so dass
sich der bürstenlosen
PM Motor 5 erzwungenermaßen mit einer Geschwindigkeit
höher als
sein eigenes Drehgeschwindigkeits-Leistungsvermögen im Zeitpunkt eines hochschnellen
Lenkvorgang des Lenkrads dreht.
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In
diesem Zeitpunkt verringert sich Riq aufgrund
einer Zunahme der induzierten Spannung ωφ unter der Beschränkung des
Spannungswerts V, wie in 16B dargestellt.
Im Ergebnis wird das Ausgangsdrehmoment des bürstenlosen PM Motor 5 verringert,
wodurch das Lenkhilfsdrehmoment reduziert ist, was das Lenkdrehmoment
erhöht.
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Hier
wird durch Zuführen
des d-Achsen-Stroms zum Abschwächen
des Magnetfelds des Motorfeldmagneten ein Spannungsrand aufgrund von
Rid und ωLdid entwickelt, wie
in 16C dargestellt.
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Demnach
wird es möglich,
zu bewirken, dass derselben Umfang des q-Achsen-Stroms, wie in 16A bei derselben Umdrehungsgeschwindigkeit wie
in 16B fließt,
wie in 16D gezeigt.
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Wie
oben beschrieben, lässt
sich eine Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors bei hochschneller
Drehung hiervon abschwächen,
durch Ausführen
einer Magnetfeldabschwächungsregelung,
so dass eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem hochschnellen Lenken
reduziert werden kann.
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Die 17 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der durch den d-Achsen-Sollstrom-Korrekturabschnitt 100b ausgeführten Verarbeitung.
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In
dem Schritt S60 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht
kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und ist die Fahrzeuggeschwindigkeit
kleiner als der vorgegebene Wert, so wird der d-Achsen-Sollstrom
(Id*) als der korrigierte d-Achsen-Sollstrom (Id**) in dem Schritt
S66 angepasst, während
dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit icht kleiner als der vorgeschriebene
Wert ist, der Regelungs- bzw.
Steuerprozess zu dem Ida Berechnungsprozessabschnitt nach Schritt
S61 voranschreitet. Bei der Ida Berechnungsverarbeitung in dem Schritt
S61 wird ein d-Achsen-Strombefehlswert (Ida)
zum Einstellen eines Arbeitspunkts in dem Spannungsbegrenzungskreis
gemäß einer
vorgegebenen Berechnungsformel berechnet, auf der Grundlage der
detektierten Motordrehgeschwindigkeit ω, des Spannungsbegrenzungswerts
(V_lim), des q-Achsen-Strombefehlswerts,
des vorab vorgegebenen Ständerwicklungswiderstandswerts,
des vorab vorgegebenen Ständerreaktanzwerts,
und der vorab vorgegebenen Konstante einer elektromotorischen Gegenspannung
des Motors. In dem Schritt S62 wird ein maximaler d-Achsen-Sollstrom
(Id_max) berechnet, durch Subtrahieren eines q-Achsen- Detektionsstromwerts
(Iq) von einem voreingestellten maximalen Stromvektorwert (Ia).
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In
dem Schritt S63 wird bestimmt, ob der in dem Schritt S61 berechnete
d-Achsen-Strombefehlswert (Ida) zum Einstellen eines Arbeitspunkts
bei dem Spannungsbegrenzungskreis größer als der maximale d-Achsen-Sollstrom
(Id_max) ist. Ist der d-Achsen-Strombefehlswert
(Ida) größer als
der maximale d-Achsen-Sollstrom
(Id_max), so wird der maximale d-Achsen-Sollstrom (Id_max) als der korrigierte
d-Achsen-Sollstromwert (Id**) in dem Schritt S64 angepasst. Andererseits
wird dann, wenn der d-Achsen-Strombefehlswert (Ida) kleiner als
der maximale d-Achsen-Sollstrom (Id_max) ist der d-Achsen-Strombefehlswert
(Ida) als der korrigierte d-Achsen-Sollstromwert (Id**) angepasst. Der
gemäß den oben
erläuterten
Schritten berechnete korrigierte d-Achsen-Stromwert (Id**) wird dem Stromsteuerabschnitt 100e zugeführt.
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Bei
einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Felswicklungsstrom-Befehlswert
als eine Funktion einer Rotorstromabweichung (ΔIa) korrigiert, wodurch das
Magnetfeld in dem Motorfeldmagneten bei hochschnellem Lenken abgeschwächt ist,
bei dem sich die Rotorstromabweichung aufgrund einer Spannungssättigung
erhöht, wodurch
eine Zunahme des Lenkdrehmoments während einem derartigen hochschnellen
Lenkvorgang abgeschwächt
ist. Die 18 zeigt Funktionalität zum Darstellen
eines Beispiels eines elektrischen Servolenkregelgeräts gemäß der achten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der ein Feldwicklungstypmotor als
Lenkhilfsmotor verwendet wird. In 18 sind
dieselben oder entsprechende Teile wie diejenigen der 2 und 13 anhand derselben
Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung hiervon
ist weggelassen.
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Die 19 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den Sollfeldwicklungsstrom-Korrekturabschnitt 100h in
dem elektrischen Servolenkregelgerät gemäß der achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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In
dem Schritt S16 wird bestimmt, ob die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 detektierte
Fahrzeuggeschwindigkeit größer als
ein vorgegebener Wert ist, und ist die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger
als der vorgegebene Wert, so wird der Feldstrombefehlswert (If*)
als korrigierter Feldstrombefehlswert (If**) in dem Schritt S65 übernommen, während dann,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der vorgegebene Wert
ist, der Regelungsprozess zu der Verarbeitung in dem Schritt S61
voranschreitet. Hiernach wird in dem Schritt S61 bestimmt, ob das
durch den Drehmomentsensorsensor 3 detektierte Lenkdrehmoment
größer als
ein vorgegebener Wert ist, und ist das Lenkdrehmoment kleiner als
der vorgegebene Wert, so wird der Feldstrombefehlswert (If*) als
der korrigierte Feldstrombefehlswert (If**) in dem Schritt S65 übernommen,
während dann,
wenn das Lenkdrehmoment größer als
der vorgegebene Wert ist, der Regelungsprozess zu der Verarbeitung
in dem Schritt S62 voranschreitet.
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In
dem Schritt S62 wird bestimmt, ob die Rotorstromabweichung (ΔIa) größer als
ein vorgegebener Wert ist, und ist die Rotorstromabweichung (ΔIa) kleiner
als der vorgegebene Wert, so wird der Feldstrombefehlswert (If*)
als der korrigierte Feldstrombefehlswert (If**) in dem Schritt S65 übernommen, während dann,
wenn die Rotorstromabweichung (ΔIa)
größer als
der vorgegebene Wert ist, der Regelungsprozess zu der Verarbeitung
in dem Schritt S63 voranschreitet. In dem Schritt S63 wird ein korrigierter
Stromwert (Ida) durch Referenzierung einer Tabelle bestimmt, die
vorab vorbereitet ist, unter Verwendung der Rotorstromabweichung
(ΔIa) als
ein Parameter. Dann wird in dem Schritt S64 der Feldstrombefehlswert
korrigiert, durch Subtrahieren des korrigierten Stromwerts (Ida)
von dem Feldstrombefehlswert (If*) und der derart korrigierte Feldstrombefehlswert
(If**) wird dem Stromsteuerabschnitt 100e zugeführt.
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Wie
vorangehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
Strom so gesteuert bzw. geregelt, dass das Magnetfeld des Motorfeldmagneten
während
einem hochschnellen Lenkvorgang abgeschwächt ist, während dem sich das Ausgangsdrehmoment
des Motors verringert. Im Ergebnis lässt sich eine Verringerung
des Motorausgangdrehmoments abschwächen.
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Weiterhin
lässt sich
im Fall des elektrischen Servolenkregelgeräts eine Zunahme des Lenkdrehmoments
im Zeitpunkt eines hochschnellen Lenkens reduzieren, wie beispielsweise
in 20 dargestellt ist.
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Zusätzlich ist
es im Fall eines Lenksystems mit einem Lenken über ein Drahtsystem möglich, die Nachfolgbarkeit
eines tatsächlichen
Lenkwinkels im Hinblick auf einen durch den Betreiber induzierten Lenkwinkel
im Zeitpunkt eines hochschnellen Lenkvorgangs zu verbessern.
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Während die
Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist,
erkennen Fachmänner,
dass sich die Erfindung praktisch mit Modifikationen innerhalb des
Sinngehalts und Schutzbereichs der angefügten Patentansprüche umsetzen
lässt.