DE10221616A1

DE10221616A1 - Elektrisches Servolenkungssteuersystem

Info

Publication number: DE10221616A1
Application number: DE10221616A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kifuku; Seiji Sakanishi; Sadaaki Kamei
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: DE10221616B4; US6711484B2; KR100481934B1; US20030069675A1; JP3611116B2; KR20030030833A; JP2003118610A

Abstract

In dem konventionellen elektrischen Servolenkungssteuersystem kommt eine Verstärkung, mit der ein Annäherungsdifferenzierungswert eines Drehmomentsignals multipliziert wird, während der Zeit eines Reisens mit hoher Geschwindigkeit dazu, groß zu werden. Deshalb gibt es beim Durchführen einer schnellen Lenkung für einen Spurwechsel oder eine Gefahrenvermeidung ein Problem damit, dass sich ein instabiles Empfinden einer Lenkung erhöht, wodurch eine Lenkkonvergenz eines Fahrzeugs schlechter wird. DOLLAR A In der Erfindung werden eine Drehmomentdifferenzial-Operationsvorrichtung eines variablen Typs 104A, die eine Differenzial-Zeitkonstante zur Zeit eines Ausgebens eines zweiten Motorstroms variabel macht, und eine Zeitkonstanten-Bestimmungsvorrichtung 105X, die die Zeitkonstante an die Drehmomentdifferenzial-Operationsvorrichtung eines variablen Typs 104A anweist, vorgesehen. Die Zeitkonstanten-Bestimmungsvorrichtung 105X bestimmt die Zeitkonstante als Reaktion auf eine beliebige Änderung in nicht weniger als einem ausgewählten und in einer beliebigen Weise verwendeten Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 81, einem Lenkdrehmoment-Signal 82, einem Gierraten-Signal 83 und einem Lenkraten-Signal 84.

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Servolenkungssteuersystem zum Steuern einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung eines Automobils oder dergleichen.

2. Stand der Technik

In einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, die mittels eines elektrischen Motors eine Kraft unterstützt, die für einen Fahrer erforderlich ist, der ein Lenkrad eines Fahrzeugs handhabt, ist es sehr wichtig, dass der elektrische Motor derart gesteuert wird, um ein angemessenes Handhabungsgefühl des Lenkrads zu erhalten. Verschiedene elektrische Servolenkungssteuersysteme zum Ausführen einer derartigen Steuerung wurden bis jetzt vorgeschlagen.

Fig. 11 ist für ein Blockdiagramm eines konventionellen elektrischen Servolenkungssteuersystems relevant, das in der japanischen Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 34469/1990 gezeigt wird. Außerdem zeigt Fig. 15 einen Aufbau einer allgemein bekannten elektrischen Servolenkungsvorrichtung, um beim besseren Verstehen zu helfen. In Fig. 15 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Lenkrad und Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Drehmomentsensor, der an einer Welle des Lenkrads befestigt ist. Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Laufrad und Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Getriebe, das eine Handhabungskraft des Lenkrads 1 auf einen Winkelsteuermechanismus 12 des Laufrads 10 überträgt.

In Fig. 11 bezeichnet Bezugszeichen 2 einen Drehmomentsensor, der an der Welle des Lenkrads (Bezugszeichen 1 in Fig. 15) zum Erfassen der Lenkkraft des Fahrers befestigt ist. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs (hierin nachstehend als eine Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet). Bezugszeichen 6 bezeichnet eine elektrischen Motor (hierin nachstehend als ein Motor bezeichnet) zum Anlegen einer Lenkunterstützungskraft (hierin nachstehend als ein Lenkunterstützungsbetrag oder eine Unterstützungskraft bezeichnet) an die Welle des Lenkrads (hierin nachstehend als eine Lenkwelle bezeichnet). Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Steuervorrichtung zum Berechnen des Lenkunterstützungsbetrags als Reaktion auf ein Signal des erwähnten Drehmomentsensors 2 und Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3 und Ansteuern des Motors 6.

Als nächstes wird eine Operation der Steuervorrichtung 7 beschrieben. Ein erstes Motorstrom-Bestimmungsmittel 101 bestimmt einen ersten Motorstrom basierend auf einer Ausgabe des Drehmomentsensors 2 und einer Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3, z. B. basierend auf einer Charakteristik, die in Fig. 12 gezeigt wird. In Fig. 12 wird ein Motorstrom (annähernd gleich einem Motordrehmoment) derart eingestellt, um erzeugt werden, wenn das Lenkdrehmoment einen vorbestimmten Pegel überschreitet, und weiter derart bestimmt, um größer zu sein, während sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert.

Ein zweites Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 differenziert annähernd ein Ausgangssignal von dem erwähnten Drehmomentsensor 2 durch Drehmomentdifferenzial- Operationsmittel 104. Das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 multipliziert den annähernd differenzierten Wert der Drehmomentsensorausgabe mit einer Verstärkung, die auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 erfasst wird, bestimmt wird. Wie z. B. in Fig. 13 gezeigt, je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit, desto größer ist die Verstärkung. Somit bestimmt das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 den zweiten Motorstrom in Übereinstimmung mit der Charakteristik, wie in Fig. 13 gezeigt. Im Fall von Fig. 13 ist der zu erzeugende Motorstrom proportional einer Änderungsrate des Lenkdrehmoments (Drehmoment-Differenzierung) und wird ferner derart bestimmt, um größer zu sein, während die Fahrzeuggeschwindigkeit höher wird.

Die oben erwähnten ersten Motorstromwerte und zweiten Motorstromwerte werden durch einen Addierer 30 zusammen addiert. Durch Einstellen dieses Additionswertes als einen Zielstrom, der den Motor 6 zu durchlaufen hat, wird der Motor 6 bei einem konstanten Strom durch Motoransteuermittel 103 angesteuert.

Auf diese Weise bewirkt das erste Motorstrom- Bestimmungsmittel 101 in dem erwähnten konventionellen elektrischen Servolenkungssteuersystem das Drehmoment, das zum Unterstützen der Lenkkraft des Fahrers zu erzeugen ist. Ferner agiert das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 derart, um eine jegliche Wirkung wegen eines Trägheitsmoments des Motors aufzuheben (d. h. ein Gefühl des Fahrers, dass er das Trägheitsmoment des Motors als ein Gewicht empfindet, wenn er das Lenkrad handhabt). Im Ergebnis wird das Lenkgefühl verbessert.

Wenn des weiteren bei einer derart hohen Geschwindigkeit gefahren wird, dass das Trägheitsmoment des Motor 6 irgendein Problem verursacht, bewirkt das zweite Motorstrom- Bestimmungsmittel 102, dass die Verstärkung, mit der der oben beschriebene annähernd differenzierte Wert des Drehmomentsensors multipliziert wird, groß ist. Wenn andererseits bei einer derart niedrigen Geschwindigkeit gefahren wird, dass das Drehmomentsteuersystem wegen dem zweiten Motorstrom instabil wird und es eine Möglichkeit gibt, dass das Lenkdrehmoment zu vibrieren beginnt, bewirkt das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102, dass die oben beschriebene Verstärkung klein ist. In dieser Beziehung ist es sicher, dass um eine Verschlechterung in einem Gefühl wegen der Motorträgheit zu verhindern, die Verstärkung groß genug sein muss. Wenn aber die Verstärkung zu groß ist, wird die Verstärkung, mit der der annähernd differenzierte Wert des Drehmomentsensors multipliziert wird, bei Reisen mit hoher Geschwindigkeit übermäßig groß. Deshalb wird bei Ausführen einer schnellen Lenkung, wie etwa einem Spurwechsel oder einer Gefahrenvermeidung, der oben beschriebene zweite Motorstrom übermäßig groß, wodurch die so genannte Verschlechterung bei Konvergenz, wie etwa ein instabiles Empfinden des Lenkrads, hervorgerufen wird. Somit ist es nicht immer einfach, die Verstärkung abzugleichen.

Ursachen für ein Erzeugen der erwähnten Probleme wird hierin nachstehend detaillierter erörtert. Fig. 13 ist ein Beispiel des Motorstroms, bestimmt durch das zweite Motorstrom- Bestimmungsmittel 102, wie oben beschrieben. Fig. 13 zeigt, dass der zweite Motorstrom Idiff berechnet wird durch gemeinsames Multiplizieren des erwähnten Annäherungs- Differenzierungswerts des Drehmoments und der oben beschriebenen Verstärkung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit. In dieser Differenzierungsoperation gibt es jedoch eine Zeitkonstante. Selbst nachdem der Fahrer seinen Griff am Lenkrad lockert (als ein extremes Beispiel, nachdem der Fahrer das Lenkrad loslässt), wodurch ein Lenkdrehmoment zu einem Wert von annähernd 0 kommt, wird deshalb der zweite Motorstrom Idiff während einer Zeit als Reaktion auf die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung des Drehmoments nicht 0. Entsprechend wird der Strom noch an den Motor 6 angelegt. In dem Fall, dass diese Zeitkonstante zu lang ist, wird die Konvergenz des Fahrzeugs schlechter, z. B. zur Zeit eines Spurwechsels beim Fahren mit einer hohen Geschwindigkeit.

Um zu verhindern, dass das Lenkgefühl wegen dem Trägheitsmoment des Motors 6 beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit schlechter wird, wie oben beschrieben, wird in der Charakteristik in Fig. 13 die oben beschriebene Verstärkung eingestellt, um höher als die bei einer niedrigen Geschwindigkeit zu sein. Eine derartige Einstellung bedeutet, dass je höher die Geschwindigkeit, desto größer der Motorstrom, der fließt, nachdem die Lenkkraft 0 ist, und dass die oben erörterte Konvergenz veranlasst wird, schlechter zu werden.

Um eine derartige Bedingung zu verhindern, z. B. im Gegensatz zu der Einstellung in Fig. 13, wenn die Charakteristik derart eingestellt wird, dass sich die Verstärkung bei einer hohen Geschwindigkeit verringert, wird es unmöglich, die Wirkung wegen des Motorträgheitsmoments beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit aufzuheben. Als ein Ergebnis wird das Lenkgefühl schlechter. Auf diese Weise gibt es eine Grenze beim Steuern des Lenkgefühls nur durch die Verstärkung, d. h. durch die Abstimmung des Neigungswinkels in Fig. 13.

Um derartige Probleme zu überwinden, legt die japanische Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr. 157636/1998 einen anderen Aufbau des elektrischen Servolenkungssteuersystems offen. Fig. 14 zeigt einen Aufbau, der dem in dieser Patentveröffentlichung offengelegten ähnlich ist.

In dem bekannten Steuersystem von Fig. 14 ist mittels eines Phasenkompensators 110 der annähernd differenzierte Wert des Drehmomentsensors 2 Gegenstand einer Phasenkompensation (sodass eine Frequenzcharakteristik verbessert wird und ein Signal einer überflüssigen Frequenzkomponente des annähernd differenzierten Wertes gedämpft wird). Der phasenkompensierte Wert wird in das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 eingegeben und danach wird auf die gleiche Weise, wie in dem vorangehenden konventionellen Beispiel in Fig. 11, der zweite Motorstrom berechnet. Eine Addition einer derartigen Phasenkompensationsschaltung erfordert eine Addition einer beliebigen analogen elektronischen Schaltung oder digitalen Schaltung, die zusätzliche Software erfordert, was letztendlich zum Absenken einer Verarbeitungsgeschwindigkeit wegen einer komplizierten Verarbeitung führt.

In dem konventionellen elektrischen Servolenkungssteuersystem der oben beschriebenen Anordnung wird die Verstärkung groß, mit der eine Verstärkung des annähernd differenzierten Wertes des Drehmomentssensors beim Reisen mit einer hohen Geschwindigkeit multipliziert wird. Entsprechend gibt es ein Problem damit, dass der zweite Motorstrom zur Zeit eines Ausführens einer schnellen Lenkung, wie etwa einem Spurwechsel oder einer Gefahrenvermeidung, übermäßig groß wird, wodurch die sogenannte Verschlechterung bei Konvergenz, wie etwa ein instabiles Gefühl des Lenkrads, verursacht wird.

Um das erwähnte Problem, das die Konvergenz beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit betrifft, zu überwinden, wurde außerdem im Gegensatz zu dem oben beschriebenen konventionellen Beispiel versucht, die Charakteristik einzustellen, sodass die Verstärkung, mit der der annähernd differenzierte Wert des Drehmomentsensors beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit multipliziert wird, klein wird. Bei diesem Versuch gibt es jedoch ein anderes Problem damit, dass das Trägheitsmoment des Motors nicht ausreichend kompensiert wird, was letztendlich zu einer Verschlechterung im Lenkgefühl führt.

Das andere konventionelle System, das gedacht ist, das Problem, das dem konventionellen System entspricht, durch Phasenkompensation zu lösen, erfordert des weiteren einen Phasenkompensator. Somit gibt es ein Problem damit, dass eine Addition der elektronischen Schaltung in dem Fall erforderlich ist, dass die analoge Schaltung einen derartigen Phasenkompensator bildet. Ferner gibt es ein Problem damit, dass in dem Fall des Einsetzen eines Microcomputers, der als der Phasenkompensator dient, da der Operationsumfang(d. h. ein zu berechnendes Volumen) steigt, ein aufwändiger Mikroprozessor zum Ausführen der Berechnungsoperation bei einer hohen Geschwindigkeit erforderlich ist, was zu hohen Kosten führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde vorgenommen, um die oben erörterten Probleme zu lösen und hat als ein Ziel, ein elektrisches Servolenkungssteuersystem vorzusehen, in dem ohne Erhöhen eines Operationsumfangs sowohl Konvergenz als auch Lenkgefühl beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit verbessert werden, während ein leichtes Lenkgefühl beim Reisen mit einer niedrigen und mittleren Geschwindigkeit erhalten wird, wodurch ein komfortables Lenkgefühl sichergestellt wird.

Zum Zweck des Erhaltens eines optimalen Lenkgefühls als Reaktion auf den Zustand des Fahrzeugs wird ein elektrisches Servolenkungssteuersystem in Übereinstimmung mit der Erfindung an einem Fahrzeug montiert, das umfasst eine Lenkvorrichtung, einen Drehmomentsensor zum Erfassen einer Lenkkraft, die an erwähnte Lenkvorrichtung angelegt wird, und einen Motor zum Unterstützen der erwähnten Lenkkraft, und umfasst:
ein Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante mit einer Differenzialfunktion zum Differenzieren des Ausgangssignals des erwähnten Drehmomentssensors und das eine Differenzial-Zeitkonstante der erwähnten Differenzialfunktion auf eine angewiesene Zeitkonstante einstellen kann; und
ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel zum Bestimmen der erwähnten Differenzial-Zeitkonstante als Reaktion auf eine Zustandmenge für die Lenkung des erwähnten Fahrzeugs und Anweisen der erwähnten Differenzial-Zeitkonstante auf das erwähnte Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das ein komfortables Lenkgefühl als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit vorsieht, ist es wünschenswert, dass das erwähnte Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps ist, das die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung des Drehmomentsensors als die erwähnte Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs basierend auf der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs einstellen kann.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, in dem Konvergenz beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit verbessert wird, während ein leichtes Lenkgefühl bei einer mittleren und niedrigen Geschwindigkeit erreicht wird, ist es wünschenswert, dass in dem erwähnten Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps die erwähnte Differenzial- Zeitkonstante eingestellt wird, um kleiner zu sein, während die erwähnte Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs größer wird.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das jegliche Wirkung wegen einer Frequenzcharakteristik, Temperaturcharakteristik oder Schwankung im Drehmomentsensor aufheben und ein Trägheitsmoment etc. des Motors mit einer geeigneten Zeitkonstante als Reaktion auf das Lenkdrehmoment kompensieren kann, ist es wünschenswert, dass das erwähnte Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel einen Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Lenkdrehmoment-Reaktionstyps ist, das die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eines Drehmomentsensors unter Verwendung des erwähnten Signals des Drehmomentsensors als die erwähnte Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs einstellen kann.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das das Trägheitsmoment etc. des Motors mit einer geeigneten Zeitkonstante als Reaktion auf das Lenkdrehmoment kompensiert, ist es wünschenswert, dass in dem Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkdrehmoment- Reaktionstyps die erwähnte Differenzial-Zeitkonstante eingestellt wird, um kleiner zu sein, während das Signal des Drehmomentsensors größer wird.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das ein besseres Lenkgefühl eines leichten Empfindens, das mit einer Stabilität des Fahrzeugs kompatibel ist, vorsieht, ist es wünschenswert, dass das erwähnte Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Gierraten-Reaktionstyps ist, das die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eines Drehmomentsensors unter Verwendung einer Gierrate des Fahrzeugs als die erwähnte Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs einstellen kann.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das ein besseres Lenkgefühl eines leichten Empfindens, das mit einer Stabilität des Fahrzeugs kompatibel ist, vorsieht, ist es wünschenswert, dass in dem erwähnten Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Gierraten- Reaktionstyps die erwähnte Differenzial-Zeitkonstante eingestellt wird, um kleiner zu sein, während die erwähnte Gierrate größer wird.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das ein besseres Lenkgefühl eines leichten Empfindens, das mit einer Stabilität des Fahrzeugs kompatibel ist, ohne Hinzufügen eines jeglichen Gierraten- Sensors dazu vorsieht, ist es wünschenswert, dass das erwähnte Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Lenkraten-Reaktionstyps ist, das die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eines Drehmomentsensors unter Verwendung einer Lenkrate der erwähnten Lenkvorrichtung als die erwähnte Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs einstellen kann.

Für den Zweck des Erhaltens eines elektrischen Servolenkungssteuersystems, das ein besseres Lenkgefühl eines leichten Empfindens, das mit einer Stabilität des Fahrzeugs kompatibel ist, vorsieht, ist es wünschenswert, dass in dem erwähnten Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkraten- Reaktionstyps die erwähnte Differenzial-Zeitkonstante eingestellt wird, um kleiner zu sein, während die erwähnte Lenkrate größer wird.

Für den Zweck des Erhaltens eines optimalen Lenkgefühls ist es wünschenswert, dass das erwähnte Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eine Vielzahl von Zustandsmengen verwendet, die ausgewählt werden aus der erwähnten Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs, des erwähnten Signals des Drehmomentsensors, der erwähnten Gierrate des Fahrzeugs und der erwähnten Lenkrate der Lenkvorrichtung als die erwähnte Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik eines Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps in Fig. 2 zeigt.
Fig. 4 ist ein Diagramm zum Erläutern der anderen Charakteristik des Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps in Fig. 2.
Fig. 5 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik eines Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Drehmoment- Reaktionstyps in Fig. 5 zeigt.
Fig. 7 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik eines Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Gierraten- Reaktionstyps in Fig. 7 zeigt.
Fig. 9 ist ein Steuerungs-Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik eines Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Lenkraten- Reaktionstyps in Fig. 9 zeigt.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Fig. 12 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik eines ersten Motorstrom-Bestimmungsmittels in Fig. 11 zeigt.
Fig. 13 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik eines zweiten Motorstrom-Bestimmungsmittels in Fig. 11 zeigt.
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß einem anderen Stand der Technik zeigt.
Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm, das einen Mechanismus der elektrischen Servolenkungsvorrichtung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Diagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Außerdem bezeichnen in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile wie in dem erwähnten konventionellen elektrischen Servolenkungssteuersystem und ihre Beschreibung wird kurz gegeben. In der Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 2 einen Drehmomentsensor, der an einer Welle eines nicht gezeigten Lenkrads montiert ist, zum Erfassen einer Lenkkraft, die ein Fahrer an das Lenkrad anlegt. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Motor zum Anlegen einer Lenkunterstützungskraft zum Unterstützen der erwähnten Lenkkraft an die Lenkwelle des Fahrzeugs.
Bezugszeichen 81 bezeichnet ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das eine Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt (auch als Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet). Bezugszeichen 82 bezeichnet ein Ausgangssignal des erwähnten Drehmomentsensors 2. Bezugszeichen 83 bezeichnet ein Gierratensignal, das eine Gierrate des Fahrzeugs darstellt. Bezugszeichen 84 bezeichnet ein Lenkratensignal, das eine Geschwindigkeit darstellt, die erhalten wird, wenn das nicht gezeigte Lenkrad durch die erwähnte Lenkvorrichtung gelenkt wird. Aus Gründen der Beschreibung werden Daten, die durch diese vier Signale dargestellt werden, hierin nachstehend als Zustandsmenge des Fahrzeugs bezeichnet.
Bezugszeichen 70X bezeichnet eine Steuervorrichtung zum Bestimmen einer Zeitkonstante als Reaktion auf eines bis vier Signale aus den erwähnten Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 81, Drehmomentsignal 82, Gierratensignal 83 und Lenkratensignal 84, Berechnen eines Lenkunterstützungsaufwands und Ansteuern des Motors 6.
Ein erstes Motorstrom-Bestimmungsmittel 101 bestimmt einen ersten Motorstrom mit z. B. einer derartigen Charakteristik, wie der des in Fig. 12 gezeigten konventionellen Systems basierend auf der Ausgabe des Drehmomentsensors 2 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 81.
Ein zweites Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 differenziert annähernd die Ausgabe des Drehmomentsensors 2 durch ein Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A, das intern mit einer Differenzialfunktion versehen ist, die eine Differenzial- Zeitkonstante als Reaktion auf die Zeitkonstante, die von dem anderen angewiesen wird, ändern kann. Danach multipliziert das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 den Wert der Annäherungsdifferenzierung mit einer Verstärkung, die basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 81 bestimmt wird, und bestimmt einen zweiten Motorstromwert basierend auf z. B. einer derartigen Charakteristik wie der des in Fig. 13 gezeigten konventionellen Systems. Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel 105X bestimmt die Zeitkonstante basierend auf einem bis vier Signalausgaben unter dem erwähnten vier Signalen und weist die erhaltene Zeitkonstante dem Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A an.
Motoransteuermittel 103 steuert den Motor 6 bei einem konstanten Strom an, eine Summe des ersten Motorstroms und des zweiten Motorstroms als einen Zielstrom festsetzend, der durch den Motor 6 zu leiten ist.
Es wird nun eine Operation beschrieben. Das Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel 105X bestimmt basierend auf erwähnten einer bis vier Zustandsmengen die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung an dem Drehmomentdifferenzial- Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A. Dieses Bestimmungsverfahren wird detailliert jeweils in den folgenden bevorzugten Ausführungsformen für jede Zustandsmenge beschrieben. Danach führt das Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A in Übereinstimmung mit der Zeitkonstante, die durch das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel 105X angewiesen wird, eine Differenzierung durch.
Jegliche andere Operation mit Ausnahme dieser ist ziemlich die gleiche wie die in dem erwähnten konventionellen System und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen, um die unnötige Wiederholung zu vermeiden. Das erste Motorstrom- Bestimmungsmittel 101 erzeugt ein Hilfsdrehmoment, das die Lenkkraft des Fahrers unterstützt. In der Zwischenzeit agiert das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 derart, um jegliche Wirkung auf den Motor 6 wegen eines Trägheitsmoments aufzuheben (d. h. ein Gefühl des Fahrers, dass er das Trägheitsmoment des Motors als ein Gewicht empfindet, wenn er das Lenkrad handhabt). Somit wird das Lenkgefühl verbessert.
Beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit, wenn das Trägheitsmoment des Motors 6 ein Problem ist, bewirkt das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 des weiteren, dass die Verstärkung, mit der der Annäherungsdifferenzierungswert des oben beschriebenen Drehmomentsensors multipliziert wird, groß ist. Beim Reisen mit niedriger Geschwindigkeit, wenn das Drehmomentsteuersystem wegen dem zweiten Motorstrom instabil wird und es eine Möglichkeit gibt, dass das Lenkdrehmoment vibriert, bewirkt das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 andererseits, dass die oben beschriebene Verstärkung klein ist.
Nun wird ein Einstellen des Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels 105X beschrieben.
Das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel 105X bewirkt, dass sich die Zeitkonstante des Drehmomentdifferenzial- Operationsmittels eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A als Reaktion auf die Änderung von nicht weniger als einem der erwähnten vier Signale ändert. Das heißt, die Anzahl der verwendeten Signale kann ein beliebiges oder kann vier sein. Es ist eine Selbstverständlichkeit, dass eine Charakteristik abhängig von der Anzahl der verwendeten Signale geändert werden kann. Deshalb werden einzelne Beispiele jeweils für jedes Signal in den später beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Das heißt, es wird eine Änderungscharakteristik der Zeitkonstante bezüglich des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals 81 in Ausführungsform 2 beschrieben. Ferner wird eine Charakteristik hinsichtlich des Drehmomentssignals 82 in Ausführungsform 3 beschrieben, eine Charakteristik hinsichtlich des Gierratensignals 83 wird in einer vierten Ausführungsform beschrieben und eine Charakteristik hinsichtlich des Lenkratensignals 84 wird in Ausführungsform 4 beschrieben. Durch Verwenden lediglich jeder Zustandsmenge, wie in Ausführungsfarmen 2 bis 5 beschrieben, anderenfalls durch Verwenden einer Vielzahl von Zustandsmengen in Kombination, kann das Lenkgefühl verbessert werden.
Obwohl das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel 105X gezeigt wird, als mit allen der erwähnten vier Signale in dieser Ausführungsform 1 verbunden zu sein, ist es außerdem wünschenswert, dass zumindest ein Signal dazu verbunden ist, wie oben erörtert.

Ausführungsform 2

Fig. 2 ist ein Diagramm, das ein elektrisches Servolenkungssteuersystem gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
In der Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 2 einen Drehmomentsensor, der an der Welle des nicht gezeigten Lenkrads montiert ist, zum Erfassen der Lenkkraft, die der Fahrer an das Lenkrad anlegt. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Motor zum Anlegen der Lenkhilfskraft, die die erwähnte Lenkkraft unterstützt, an die Lenkwelle des Fahrzeugs.
Bezugszeichen 70 bezeichnet eine Steuervorrichtung zum Berechnen des Lenkunterstützungsaufwands als Reaktion auf das Signal der erwähnten Drehmomentsensor 2 und Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 und Ansteuern des Motors 6.
Das erste Motorstrom-Bestimmungsmittel 101 bestimmt einen ersten Motorstrom mit z. B. einer derartigen Charakteristik wie der des in Fig. 12 gezeigten konventionellen Systems basierend auf der Ausgabe des Drehmomentsensors 2 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3.
Ein zweites Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 differenziert annähernd die Ausgabe des Drehmomentsensors 2 durch Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A, das intern mit einer Differenzialfunktion versehen ist, die eine Differenzial- Zeitkonstante als Reaktion auf die Zeitkonstante, die von dem anderen angewiesen wird, ändern kann. Danach multipliziert das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 den annähernd differenzierten Wert des Drehmomentsensors mit einer Verstärkung basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 81 und bestimmt einen zweiten Motorstromwert basierend auf z. B. einer derartigen Charakteristik wie der des in Fig. 13 gezeigten konventionellen Systems.
Der Motor 6 wird bei einem konstanten Strom angesteuert, eine Summe des ersten Motorstroms und des zweiten Motorstroms als einen Zielstrom, der durch den Motor 6 zu leiten ist, festsetzend.
Es ist zu vermerken, dass die erwähnte Charakteristik von Fig. 12 oder 13 nur als ein Beispiel gezeigt wird und es bedeutet nicht immer, dass sie wie diese sein muss.
Bezugszeichen 105 ist ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps zum Bestimmen der Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung, die in dem Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A zu berechnen ist, als Reaktion auf die Fahrzeitgeschwindigkeit.
Nun wird eine Operation beschrieben. Das Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits- Reaktionstyps 105 bestimmt die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung in dem Drehmomentdifferenzial- Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A basierend auf der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3 derart, dass die Zeitkonstante dazu kommt, kleiner zu sein, während die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird, wie die in Fig. 3 gezeigte Charakteristik. Danach führt das Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A eine Differenzierung in Übereinstimmung mit der Zeitkonstante durch, die durch das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps 105 angewiesen wird.
Jegliche andere Operation mit Ausnahme dieser ist ziemlich die gleiche wie die in dem erwähnten konventionellen System und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen, um eine unnötige Wiederholung zu vermeiden. Das erste Motorstrom- Bestimmungsmittel 101 erzeugt ein Hilfsdrehmoment, das die Lenkkraft des Fahrers unterstützt. In der Zwischenzeit agiert das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 derart, um jegliche Wirkung auf den Motor 6 wegen einem Trägheitsmoment aufzuheben (d. h. ein Gefühl des Fahrers, dass er das Trägheitsmoment des Motors als ein Gewicht empfindet, wenn er das Lenkrad handhabt). Somit wird das Lenkgefühl verbessert.
Beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit, wenn das Trägheitsmoment des Motors 6 ein Problem ist, bewirkt das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 des weiteren, dass die Verstärkung, mit der der Wert der Annäherungsdifferenzierung des oben beschriebenen Drehmomentsensors multipliziert wird, groß ist. Beim Reisen mit niedriger Geschwindigkeit, wenn das Drehmomentsteuersystem wegen dem zweiten Motorstrom instabil wird und es eine Möglichkeit gibt, dass das Lenkdrehmoment vibriert, bewirkt das zweite Motorstrom-Bestimmungsmittel 102 andererseits, dass die oben beschriebene Verstärkung klein ist.
Nun wird eine Einstellung des Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps 105 detailliert beschrieben.
Das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps 105 bewirkt, dass sich die Zeitkonstante des Drehmomentdifferenzial-Operationsmittels eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Zum Beispiel zeigt Fig. 3 ein Beispiel, dass sich die Zeitkonstante als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit monoton verringert. In diesem Beispiel kommt durch Einstellen der Zeitkonstante, beim Reisen mit niedriger Geschwindigkeit lang zu sein, eine Zeitdauer des Fließens eines Motorstroms, nach dem es keine Änderung in den Lenkdrehmoment gibt, dazu, lang zu sein. Dies erhöht ein leichtes Empfinden im Lenkgefühl. Durch Veranlassen, dass die Zeitkonstante allmählich kürzer ist, während sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, kommt die Zeitdauer des angelegten Motorstroms, z. B. nachdem der Fahrer das Lenkrad loslässt, dazu, beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit kurz zu sein. Als ein Ergebnis tritt irgendein instabiles Empfinden des Lenkrads nicht auf und die Konvergenz kann verbessert werden.
Auf diese Weise wird es möglich, ein Lenkgefühl mit ausreichend Kompensation des Trägheitsmoments des Motors in der Anfangsstufe des Drehens des Lenkrads zu erreichen, ohne Empfinden einer Phasenverzögerung wegen dem zweiten Motorstrom und mit einem klaren Anfang des Drehens des Lenkrads.
Im Ergebnis wird es möglich, ein optimales Lenkgefühl als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen durch Ändern der Zeitkonstante der oben beschriebenen Annäherungsdifferenzierung als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und Verkürzen der Zeitkonstante, während sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.
Außerdem zeigt Fig. 3 gerade ein Beispiel gemäß dieser Ausführungsform, in dem sich die Zeitkonstante monoton verringert, während sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Es ist zu vermerken, dass soweit irgendeine Änderung als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit stattfindet, es wünschenswert ist, dass sich die Zeitkonstante auf eine stufenweise Art verringert, mit nicht notwendigerweise einer linearen Charakteristik im Diagramm. Es ist auch wünschenswert, dass sich die Zeitkonstante auf dem Weg erhöht, oder dass es irgendeinen Teil gibt, der auf dem Weg unverändert bleibt. Zum Beispiel ist Fig. 4 ein Beispiel, in dem das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel 105 derart eingestellt ist, um eine nichtlineare Charakteristik in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu haben. Angenommen, dass die Zeitkonstante bei einem Reisen mit niedriger Geschwindigkeit lang ist, wie in Fig. 3 gezeigt, kann ein leichtes Empfinden beim Drehen des Lenkrads erhalten werden. Angenommen jedoch, dass die Zeitkonstante eingestellt wird, übermäßig lang zu sein, wird das erzeugte Hilfsdrehmoment vibrieren. Deshalb wird in dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel Vibration durch Einstellen der Zeitkonstante, bei einer extrem niedrigen Geschwindigkeit kleiner zu sein als die in dem Bereich einer mittleren Geschwindigkeit, beschränkt. Ferner wird in dem Bereich einer Fahrzeuggeschwindigkeit, wo es viele Probleme wegen den Auswirkungen durch das Trägheitsmoment des Motors gibt, wie etwa beim Slalomfahren, die Zeitkonstante eingestellt, um für eine ausreichende Kompensation größer zu sein. In dem Bereich hoher Geschwindigkeit wird die Zeitkonstante eingestellt, um wieder klein zu sein, um eine Instabilität des Lenkrads zu verringern, wodurch die Konvergenz verbessert wird.
Auf diese Weise wird durch Ausführen der Einstellung der optimalen Zeitkonstante als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit das Lenkgefühl weiter verbessert.

Ausführungsform 3

Es ist wünschenswert, dass die Drehmomentdifferenzial- Zeitkonstante basierend auf der Größe des Lenkdrehmoments 82 bestimmt wird, wie hierin nachstehend beschrieben. Fig. 5 ist ein Diagramm, das das elektrische Servolenkungssteuersystem gemäß Ausführungsform 3 zeigt. Bezugszeichen 71 bezeichnet in dieser Ausführungsform eine Steuervorrichtung. Bezugszeichen 105A bezeichnet ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Drehmoment-Reaktionstyps zum Anweisen einer Zeitkonstante an das Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A als Reaktion auf die Ausgabe des Drehmomentsensors 2. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen oder ähnliche Teile wie jene in den vorangehenden Ausführungsformen 1 oder 2 und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Es wird hierin nachstehend eine Einstellung des Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Drehmoment- Reaktionstyps 105A beschrieben.
Wenn allgemein ein Handhabungswinkel des Lenkrads klein ist und eine Handhabungskraft des Lenkrads ebenfalls klein ist, fährt das Fahrzeug häufig mit einer hohen Geschwindigkeit. Wenn deshalb mit einem derartigen Handhabungswinkel des Lenkrads und einem Lenkrad-Drehmoment gefahren wird, ist es notwendig, dem Absenken einer Instabilität des Lenkrads Bedeutung beizumessen. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, dass das Lenkrad derart eingestellt wird, um von jeglichem instabilen Empfinden in der Nähe einer neutralen Zone der Lenkung frei zu sein. Für diesen Zweck, wie das in Fig. 6 gezeigte Charakteristik-Diagramm, ist es wünschenswert, dass die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eingestellt wird, um in der Nähe des Nullstellenbereichs des Lenkdrehmoments klein zu sein. Wenn andererseits die Zeitkonstante in dem Bereich, wo das Lenkdrehmoment groß ist, groß eingestellt wird, kann in dem Fall, dass das Lenkdrehmoment wegen der Wirkung eines Trägheitsmoments des Motors erhöht wird, der zweite Motorstrom bei einer großen Differenzial-Zeitkonstante angelegt werden. Auf diese Weise stellt das Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Drehmoment-Reaktionstyps 105A in dieser Ausführungsform die Zeitkonstante der Drehmoment- Annäherungsdifferenzierung basierend auf dem Ausgangssignal des Drehmomentsensors 2 ein.
In dem Fall ferner, dass die Ausgangscharakteristik des Drehmomentsensors 2 individuell verschiedene Frequenzcharakteristik, Temperaturcharakteristik, Schwankung oder dergleichen umfasst, wird sich der zweite Motorstrom Idiff auch gleichermaßen als Reaktion auf die Charakteristik des Drehmomentsensors ändern. Wenn sich jedoch die erwähnte Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung als Reaktion auf die Charakteristik des Drehmomentsensors 2 ändert, wird es möglich, den Unterschied im Lenkgefühl wegen diesen individuellen Wirkungen des Drehmomentsensors zu beseitigen.
Entsprechend ist es wünschenswert, dass das Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Drehmoment-Reaktionstyps 105A derart angeordnet wird, dass die Drehmomentdifferenzial- Zeitkonstante als Reaktion auf die Charakteristik des Drehmomentsensors 2 in einen nicht-flüchtigen Speicher in irgendeiner Fertigungsanlage oder dergleichen eingestellt werden kann.
Auf diese Weise kann durch Ändern der oben beschriebenen Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung als Reaktion auf die Ausgabe des Drehmomentsensors 2 der zweite Motorstrom als Reaktion auf das Lenkdrehmoment gesteuert werden. Folglich kann ein optimales Lenkgefühl erreicht werden.
Durch Bestimmen der erwähnten Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung als Reaktion auf die individuellen Charakteristika des Drehmomentsensors ist es ferner möglich, die Wirkung wegen der Schwankung in der Charakteristik des Drehmomentsensors zu beseitigen.
Die in Fig. 6 gezeigte lineare Charakteristik ist ein typisches Beispiel, und es ist wünschenswert, dass die Charakteristik eine nichtlineare Charakteristik auf die gleiche Weise wie in Fig. 4 in der vorangehenden Ausführungsform 2 ist.

Ausführungsform 4

Es ist wünschenswert, dass die Drehmomentdifferenzial- Zeitkonstante, die in den vorangehenden Ausführungsformen 2 und 3 beschrieben wird, basierend auf der Gierrate des Fahrzeugs bestimmt wird, wie hierin nachstehend beschrieben.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das das elektrische Servolenkungssteuersystem gemäß dieser Ausführungsform 4 zeigt. In der Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 72 eine Steuervorrichtung und Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Gierraten-Sensor zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs. Der Gierraten-Sensor ist gut bekannt und seine detaillierte Beschreibung wird weggelassen. Die Gierrate kann mittels eines Trägheitssensors, der an dem Fahrzeugkörper befestigt ist (zum Erfassen eines Drehen des Körpers), mittels eines kreuzartigen Beschleunigungssensors, der an dem Körper befestigt ist, oder durch eine Operation (Berechnung) von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkradwinkel erhalten werden.
Bezugszeichen 105B bezeichnet ein Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Gierraten-Reaktionstyps zum Anweisen einer Zeitkonstante an das Drehmomentdifferenzial- Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A als Reaktion auf eine Ausgabe des Gierraten-Sensors 11. Das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Gierraten- Reaktionstyps 105B bestimmt die Zeitkonstante für die Drehmoment-Annäherungsdifferenzierung aus der Ausgabe des Gierraten-Sensors 11. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen oder ähnliche Teile wie jene in den vorangehenden Ausführungsformen 1 oder 2 und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Es wird hierin nachstehend eine Einstellung des Zeitkonstanten-Bestimmungsmittels eines Gierraten- Reaktionstyps 105B gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
In dem konventionellen elektrischen Servolenkungssteuersystem wird der zweite Motorstrom Idiff basierend auf dem Differenzierungswert des Drehmoments zumindest direkt ungeachtet der Gierrate des Fahrzeugs bestimmt. Ällgemein ist in dem zweiten Motorstrom Idiff, der auf eine derartige Weise bestimmt wird, eine Gierrate des Fahrzeugs groß und wird übermäßig groß, wenn ein Verhalten des Fahrzeugs instabil ist, die Gierrate des Fahrzeugs groß ist. Im Ergebnis wird eine Konvergenz des Fahrzeugkörpers verschlechtert.
Um einen derartigen Nachteil zu überwinden, bestimmt das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Gierraten- Reaktionstyps 105B gemäß dieser Ausführungsform die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung mittels des Gierraten-Sensors 11. Wenn z. B. eine Gierrate klein ist und das Fahrzeug in dem stabilen Zustand ist, wie eine in Fig. 8 gezeigte Charakteristik, ist eine Erhöhung im leichten Empfinden des Lenkrads beabsichtigt. Zu diesem Zweck wird die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eingestellt, groß zu sein, und der zweite Motorstrom wird basierend auf dem annähernd differenzierten Wert eingestellt. Wenn andererseits eine Gierrate groß ist und das Fahrzeug ein instabiles Verhalten hat, wird die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eingestellt, klein zu sein. Im Ergebnis kann aus demselben Grund wie in dem Fall, wo die Drehmomentdifferenzial-Zeitkonstante in der vorangehenden Ausführungsform 2 eingestellt wird, beim Reisen mit hoher Geschwindigkeit klein zu sein, eine Konvergenz des Fahrzeugs verbessert werden.
Die in Fig. 8 gezeigte lineare Charakteristik ist ein typisches Beispiel und es ist wünschenswert, dass die Charakteristik auf die gleiche Weise wie in Fig. 4 in der vorangehenden Ausführungsform 2 eine nichtlineare Charakteristik ist.
Des weiteren ist es auch wünschenswert, das Zeitkonstanten- Bestimmungsmittel eines Gierraten-Reaktionstyps 105B anzuordnen, dass es auch auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, beschrieben in der vorangehenden Ausführungsform 2, reagieren kann. Als ein Ergebnis einer derartigen Anordnung wird es möglich, dass der zweite Motorstrom basierend auf dem annähernd differenzierten Wert als Reaktion auf die Gierrate weiter kompensiert wird als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit. Folglich können eine Stabilität des Fahrzeugs bei einer hohen Geschwindigkeit und ein optimales Lenkgefühl in Übereinstimmung mit den Fahrbedingungen besser erzielt werden.
Durch Ändern der Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung als Reaktion auf die Gierrate kann auf diese Weise das Lenkgefühl mit der Verhaltensstabilität des Fahrzeugs kompatibel sein.
Außerdem wird die Gierrate verwendet, um die Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung in der vorangehenden Beschreibung zu bestimmen. Wie jedoch zuvor erwähnt, wird die ähnliche Wirkung durch Verwendung einer beliebigen Zustandsmenge für die Stabilität im Verhalten des Fahrzeugs, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkradwinkel, Drehzahl und kreuzweise Beschleunigung des Fahrzeugkörpers oder dergleichen, anstelle der Gierrate erreicht.

Ausführungsform 5

Bei Bestimmung der Drehmomentdifferenzial-Zeitkonstante basierend auf der Gierrate, beschrieben in der vorangehenden Ausführungsform 4, gibt es ein Problem damit, dass es notwendig ist, einen Gierraten-Sensor hinzuzufügen, einen beliebigen anderen Sensor im Austausch für den Gierraten- Sensor oder eine beliebige Arithmetikoperations-Vorrichtung. Um dies zu bewältigen, wie bereits ein Verfahren zum Erhalten der ähnlichen Wirkung von dem anderen Sensor vorgesehen wurde, ist es wünschenswert, dass die Drehmomentdifferenzial- Zeitkonstante basierend auf der Lenkrate (Geschwindigkeit des Drehens des Lenkrads) bestimmt wird. Fig. 9 ist ein Diagramm, das das elektrische Servolenkungssteuersystem gemäß Ausführungsform 5 zeigt. Bezugszeichen 73 bezeichnet in dieser Ausführungsform eine Steuervorrichtung. Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkraten- Reaktionstyps 105C bestimmt die Zeitkonstante der Drehmoment- Annäherungsdifferenzierung aus dem Ausgangssignal des Motordrehzahlsensors 12, der einen Wert erhalten kann, der der Lenkrate entspricht. In Fig. 9 jedoch wird aus Gründen eines leichten Verstehens die Beschreibung in dem Zustand, in dem auch das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 81 verwendet wird, angegeben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen oder ähnliche Teile wie jene in der vorangehenden Ausführungsform 4 und ihre weitere Beschreibung wird weggelassen.
Es wird hierin nachstehend ein Einstellen des Zeitkonstanten- Bestimmungsmittels eines Lenkraten-Reaktionstyps 105C in dieser Ausführungsform beschrieben.
Wenn die Lenkrate beim Reisen mit einer hohen Geschwindigkeit groß ist, tendiert im allgemeinen das Verhalten des Fahrzeugs dazu, instabil zu sein. Um dies zu bewältigen, wie eine in Fig. 10 gezeigte charakteristische Linie, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, ist auch die Lenkrate, d. h. die Motordrehzahl, klein, und das Fahrzeug ist in dem stabilen Zustand, ist es wünschenswert, dass die erwähnte Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eingestellt wird, groß zu sein, wodurch der zweite Motorstrom basierend auf dem annähernd differenzierten Wert eingestellt wird, was einer Leichtigkeit Bedeutung beimisst. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, ist die Lenkrate, d. h. die Motordrehzahl, groß, und das Verhalten des Fahrzeugs ist in dem instabilen Zustand, ist es andererseits wünschenswert, dass die erwähnte Zeitkonstante der Annäherungsdifferenzierung eingestellt wird, klein zu sein, wodurch die Konvergenz des Fahrzeugs verbessert wird. Das heißt, es kann der gleiche Vorteil wie in der vorangehenden Ausführungsform 4 auftreten. Die in Fig. 10 gezeigte sich monoton ändernde Charakteristik ist ein typisches Beispiel, und es ist wünschenswert, dass die Charakteristik eine nichtlineare Charakteristik auf dieselbe Weise wie in Fig. 4 in der vorangehenden Ausführungsform 2 ist.
Ferner ist die Motordrehzahl proportional einer gegenelektromotorischen Kraft. Deshalb kann in dieser Ausführungsform, wenn eine gegenelektromotorische Kraft des Motors basierend auf z. B. dem folgenden Ausdruck im Austausch zu der Motordrehzahl berechnet wird, der gleiche Vorteil wie in der vorangehenden Ausführungsform 4 auftreten, ohne dass irgendein Sensor der Anordnung von Fig. 2, die Ausführungsform 2 zeigt, hinzugefügt wird. Im Ergebnis können Kosteneinsparungen erzielt werden.

Ve = Vm - Ia.Ra

wobei: Ve: gegenelektromotorische Kraft des Motors (V)
Vm: angelegte Motorspannung (V)
Ia: Anker-Strom (A)
Ra: Anker-Widerstand (Ω).
Des weiteren ist es in dem Fall des Vorsehens zum Beispiel eines Lenkwinkelsensors, der eine Lenkrate des Lenkrads messen kann, eine Selbstverständlichkeit, dass der Lenkwinkelsensor verwendet werden kann. Im allgemeinen ist der Lenkwinkelsensor aufwändiger als der Gierraten-Sensor, der in der vorangehenden Ausführungsform 4 beschrieben wird. Entsprechend kann auch in diesem Fall eine viel größere Kostenreduzierung erreicht werden als in der vorangehenden Ausführungsform 4.
Obwohl außerdem beschrieben wird, dass notwendigerweise das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal in dieser Ausführungsform verwendet wird, ist es außerdem nicht immer notwendig, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verwenden. Das heißt, selbst wenn diese Ausführungsform derart angeordnet wird, dass nur das Signal des Motordrehzahlsensors 12 oder das Lenkratensignal 84 verwendet wird, kann der gleiche Vorteil auftreten.

Ausführungsform 6

In der Beschreibung gemäß den Ausführungsformen 2 bis 5 wurden die Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel 105, 105A, 105B oder 105C zum Anweisen der Zeitkonstante des Drehmomentdifferenzial-Operationsmittels eines Typs mit variabler Zeitkonstante 104A jeweils gezeigt, wie das basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit in Ausführungsform 2, wie das basierend auf dem Drehmoment in Ausführungsform 3, wie das basierend auf der Gierrate in Ausführungsform 4 und wie das basierend auf der Lenkrate in Ausführungsform 5. Ein beliebiges dieser Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel bestimmt die Zeitkonstante als Reaktion auf die Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs (die Zustandsmenge für die Lenkung bedeutet einen Grad oder Pegel einer Stabilität in einer Lenkung des Fahrzeugs). In allen Fällen bewirkt das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel, dass die Differenzial- Zeitkonstante kleiner ist, während sich die Zustandsmenge erhöht (d. h. die Stabilität wird abgesenkt).
Des weiteren ist es auch möglich, dass die Zustandsmenge für die Lenkung nicht auf die oben beschriebene begrenzt ist, sondern dass der Lenkradwinkel, die Beschleunigung des Fahrzeugs und dergleichen verwendet wird.

Claims

1. Elektrisches Servolenkungssteuersystem, das an einem Fahrzeug befestigt ist, umfassend eine Lenkvorrichtung, einen Drehmomentsensor (2) zum Erfassen einer Lenkkraft, die an die Lenkvorrichtung angelegt wird, und einen Motor (6) zum Unterstützen der Lenkkraft, wobei das elektrische Servolenkungssteuersystem umfasst:
ein erstes Motorstrom-Bestimmungsmittel (101) zum Bestimmen eines ersten Motorstromwertes des Motors (6) als Reaktion auf ein Ausgangssignal des Drehmomentsensors (2);
ein Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante (104A), das eine Differenzialfunktion zum Differenzieren des Ausgangssignals des Drehmomentsensors hat und fähig ist zum Einstellen einer Differenzial-Zeitkonstante der Differenzialfunktion auf eine angewiesene Zeitkonstante;
ein zweites Motorstrom-Bestimmungsmittel (102) zum Bestimmen eines zweiten Motorstromwertes des Motors (6) als Reaktion auf eine Ausgabe des Drehmomentdifferenzial- Operationsmittels eines Typs mit variabler Zeitkonstante (104A);
ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel (105X) zum Bestimmen der Differenzial-Zeitkonstante als Reaktion auf eine Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs und Anweisen der Differenzial-Zeitkonstante an das Drehmomentdifferenzial-Operationsmittel eines Typs mit variabler Zeitkonstante (104A); und
ein Motoransteuer-Steuermittel (103) zum Addieren miteinander der ersten und zweiten Motorströme, wodurch ein Zielstrom des Motors (6) festgesetzt wird.

2. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps (105) ist, das eine Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs als die Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs verwendet.

3. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 2, wobei in dem Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Reaktionstyps (105) die Differenzial-Zeitkonstante eingestellt wird, kleiner zu sein, während die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs größer wird.

4. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkdrehmoment- Reaktionstyps (105A) ist, das das Signal des Drehmomentsensors (2) als die Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs verwendet.

5. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 4, wobei in dem Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkdrehmoment-Reaktionstyps (105A) die Differenzial- Zeitkonstante eingestellt wird, kleiner zu sein, während das Signal des Drehmomentsensors größer wird.

6. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Gierraten- Reaktionstyps (105B) ist, das eine Gierrate des Fahrzeugs als die Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs verwendet.

7. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 6, wobei in dem Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Gierraten-Reaktionstyps (105B) die Differenzial- Zeitkonstante eingestellt wird, kleiner zu sein, während die Gierrate größer wird.

8. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel ein Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkraten- Reaktionstyps (105C) ist, das eine Lenkrate der Lenkvorrichtung als die Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs verwendet.

9. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 8, wobei in dem Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel eines Lenkraten-Reaktionstyps (105C) die Differenzial- Zeitkonstante eingestellt wird, kleiner zu sein, während die Lenkrate größer wird.

10. Elektrisches Servolenkungssteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Zeitkonstanten-Bestimmungsmittel (105X) eine Vielzahl von Zustandsmengen, die aus der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs (81), dem Signal (82) des Drehmomentsensors, der Gierrate des Fahrzeugs (83) und der Lenkrate (84) der Lenkvorrichtung ausgewählt werden, als die Zustandsmenge für die Lenkung des Fahrzeugs verwendet.