Die
vorliegenden Erfindung verfolgt die Absicht, die oben referenzierten
Probleme zu vermeiden, und ein technisches Problem besteht in der
Schaffung eines Motorabnormalitäts-Detektionsgeräts und eines
Regelsystems für
eine elektrische Servolenkung, die mit einem solchen Motoranormalitäts-Detektionsgerät ausgestattet
ist, bei dem sich die Anormalität
in einem Motor in einem normalen Regelzustand ohne Zuführung eines
speziellen Stroms zu dem Motor für
eine Anormalitäts-Detektion
detektieren lässt.
Unter
Beachtung des obigen technischen Problems betrifft die vorliegenden
Erfindung ein Motoranormalitäts-Detektionsgerät, bei dem
ein Motor über
eine Vektorsteuerung bzw. Regelung so gesteuert wird, die über ein
Zweiphasen-Drehmagnetfluss-Koordinatensystem
betrieben wird, wobei die Richtung eines Feldstroms eine d-Achsenrichtung
ist und eine Richtung orthogonal zu der d-Achsenrichtung eine q-Achsenrichtung
ist. Das Gerät
enthält
eine Anormalitäts-Detektionsteil
zum Ausführen
einer Bestimmung der Anormalität in
dem Motor auf der Grundlage von Solleinprägespannungen, die bei dem Motor
eingeprägt
sind. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Detektion einer Anormalität
in dem Motor in einem normalen Steuerzustand auszuführen. Zusätzlich ist
es möglich,
ein Steuersystem für
ein elektrisches Servolenksystem zu schaffen, das mit einem solchen
Motoranormalitäts-Detektionsgerät ausgestattet
ist, das die Fähigkeit
zum Detektieren der Anormalität
eines Motors hat, der eine Hilfskraft für die Servolenkung erzeugt,
unter einem gewöhnlichen
Steuerzustand ohne dem Erfordernis zum Zuführen eines Stroms zu dem Motor
für den
Zweck der Anormalitäts-Detektion.
Die
obigen und weitere technischen Probleme, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich einfach für den Fachmann anhand der folgenden
detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
1 eine
Ansicht zum Darstellen des Aufbaus eines Steuersystems für eine elektrische
Servolenkung, ausgestattet mit einem Motoranormalitäts-Detektionsgerät in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
2 ein
Steuerblockschaltbild zum funktionellen Darstellen eines Beispiels
des Steuersystems für die
elektrische Servolenkung unter Verwendung eines bürstenlosen
Motors mit Permanentmagnet (hiernach als PM bürstenloser Motor bezeichnet)
als Lenkhilfsmotor gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
3 ein
Vektordiagramm, das zum Erläutern
des Betriebs des bürstenlosen
Motors gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 eine
Darstellung zum Erläutern
des Betriebs der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Verarbeitung, die durch einen Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 2 ausgeführt wird;
5 eine
Ansicht zum funktionalen Darstellen eines Beispiels eines Steuersystems
für eine
elektrische Servolenkung unter Verwendung eines PM bürstenlosen
Motors als Lenkhilfsmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
6 eine
Darstellung zum Erläutern
des Betriebs der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Flussdiagramm zum Erläutern der Verarbeitung,
die durch einen Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 5 ausgeführt wird;
7 eine
Ansicht zum funktionalen Darstellen eines Beispiels eines Steuersystems
für eine
elektrische Servolenkung unter Verwendung eines PM bürstenlosen
Motors als Lenkhilfsmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
8 eine
Darstellung zum Erläutern
des Betriebs der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Verarbeitung, die durch einen Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 7 ausgeführt wird;
9 eine
Ansicht zum funktionalen Darstellen eines Beispiels eines Steuersystems
für eine
elektrische Servolenkung unter Verwendung eines PM bürstenlosen
Motors als Lenkhilfsmotor gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
10 eine
Darstellung zum Erläutern
des Betriebs der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Verarbeitung, die durch einen Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 9 ausgeführt wird;
11 eine
Ansicht zum funktionalen Darstellen eines Beispiels eines Steuersystems
für eine
elektrische Servolenkung unter Verwendung eines PM bürstenlosen
Motors als Lenkhilfsmotor gemäß einer
fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
12 eine
Ansicht zum Erläutern
es Betriebs der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Flussdiagramm zum Erläutern der
Verarbeitung, die durch einen Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 11 ausgeführt wird.
Hiernach
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung detailliert unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben.
Nun
wird eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung detailliert insbesondere unter Bezug auf
die 1–4 beschrieben.
Die 1 zeigt eine Ansicht zum Darstellen des Aufbaus
eines elektrischen Servolenksystems, bei dem ein Motoranormalitäts-Detektionsgerät gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Wie in 1 gezeigt,
ist ein Motor 5 zum Erzeugen eines Lenkhilfsdrehmoments über ein
Geschwindigkeits-Reduktionsgetriebe 4 mit
einem Ende einer Lenkwelle 2 verbunden, die mit dem anderen
Ende hiervon mit einem Lenkrad 1 verbunden ist. Ebenso
ist mit der Lenkwelle 2 ein Drehmomentsensor 3 zum
Detektieren des Lenkdrehmoments des Lenkrads 1 verbunden,
sowie zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das den detektierten Drehmomentwert
darstellt.
Ein
Controller 100 bestimmt ein Lenkhilfsdrehmoment auf der
Grundlage des Lenkdrehmoments des Lenkrads 1, detektiert
durch den Drehmomentsensor 3, und der Geschwindigkeit eines
Fahrzeugs, detektiert durch eine Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6,
und er dient zum Unterstützen
des Lenkbetriebs bei dem Lenkrad 1 durch Antreiben des
Motors 5 zum Erzeugen des Lenkhilfsdrehmoments, das so
bestimmt ist. Es ist zu erwähnen,
dass in 1 die Bezugszeichen 7 und 8 eine
Batterie und einen Zündschalter
bezeichnen.
Die 2 zeigt
funktionell ein Beispiel eines Steuerblockschaltbilds eines Steuersystems
für eine elektrische
Servolenkung unter Verwendung eines bürstenlosen Motors mit einem
Permanentmagnet (hiernach als PM Bürstenlosmotor bezeichnet),
als Lenkhilfsmotor gemäß der ersten
Ausführungsform.
In 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 100 einen
Mikrocomputer gemäß dem in 1 gezeigten
Controller 100 zum Ausführen
einer Lenkhilfssteuerung bzw. Regelung, und eine Software-Konfiguration für ein Mikrocomputer 1 ist
hierin in Form zahlreicher Funktionsblöcke dargestellt. Gemäß 2 enthält der Mikrocomputer 1 einen q-Achsen-Sollstrom-Berechtigungsteil 100a,
einen d-Achsen-Sollstrom-Einstellteil 100b, einen Positionsberechnungsteil 100c,
einen dq Umsetz- oder
uvw zu dq Transformations)-Teil 100d, einen Stromsteuerteil 100e, einen
dq Inversions (oder dq zu uvw Transformations)-Teil 100f,
einen Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g und
einen Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h.
Der
q-Achsen-Sollstrom-Berechnungsteil 100a führt vorgegebene
Berechnungsschritte auf der Grundlage des Drehmomentdetektionssignals
des Drehmomentsensors 3 aus, der das Lenkdrehmoment des Lenkrads 1 detektiert,
sowie dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6,
der die Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert, und er bestimmt einen
q-Achsen-Sollstromwert Iq*
zum Treiben des PM Bürstenlosmotors 5,
und er führt
den derart bestimmten q-Achsen-Sollstromwert Iq* dem Stromsteuerteil 100e zu.
Der
d-Achsen-Sollstrom-Einstellteil 100b bewirkt das Zuführen eines
d-Achsen-Sollstroms Id* dem Stromsteuerteil 100e als Nullstrom.
Der
Positionsberechnungsteil 100c bestimmt einen elektrischen
Winkel T über
Berechnungen auf der Grundlage des Positionsdetektionssignals eines
Positionssensors 103 als Darstellung der Drehposition des PM
Bürstenlosmotors 5,
und er führt
den elektrischen Winkel θ,
der so bestimmt ist, dem Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g zu,
sowie dem uvw zu dq Transformationsteil 100d und dem dq
zu uvw Transformationsteil 100f.
Der
Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g bestimmt eine
Winkelgeschwindigkeit eines elektrischen Motors ωe über Berechnungen
auf der Grundlage des elektrischen Winkels θ, und er führt sie dem Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h zu.
Der
uvw zu dq Transformationsteil 100d führt eine Dreiphasen- zu Zweiphasen-Transformation
(dq Umsetzung oder uvw zu dq Transformation) aus, auf der Grundlage
der dreiphasigen Stromwerte (Iu, Iv, Iw), detektiert durch Stromsensoren 102a, 102b und 102c und
dem elektrischen Winkel θ unter
Verwendung der folgenden Gleichung (1), und er führt die derart erhaltenen d-Achsen
und q-Achsen (dq-Achsen) Ströme
(Id, Iq) dem Stromsteuerteil 100e zu.
Der
Stromsteuerteil 100e führt
eine Proportional und Integral (PI)-Regelung auf der Grundlage von
Abweichungen zwischen den dq-Achsen-Sollströmen (Id*, Iq*) und den entsprechenden
detektierten dq-Achsenströmen
(Id, Iq) aus, und er erzeugt dq-Achsen-Solleinprägespannungen (Vd*, Vq*).
Der
dq zu uvw Transformationsteil 100f führt eine Zweiphasen zu Dreiphasen
Transformation (dq Inversion oder dq zu uvw Transformation) aus,
auf der Grundlage der d-q Achsen-Solleinprägespannungen
(Vd*, Vq*), sowie dem elektrischen Winkel θ, unter Verwendung der folgenden
Gleichung (2), zum Erzeugen der Dreiphasen-Solleinprägespannungen
(Vu*, Vv*, Vw*), die einem Treiberteil 101 in der Form
eines PWM Stellglieds zugeführt
werden.
Als
nächstes
wird nachfolgend ein Verfahren zum Detektieren einer Anormalität in einem
Motor gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben. Eine Schaltkreisgleichung (der folgende Ausdruck (3)
für den
Motor
5, dargestellt durch d-q Koordinaten, ist allgemein
bekannt.
mit Vd
als Darstellung einer d-Achsen-Läuferspannung;
Vq als Darstellung einer q-Achsen-Läuferspannung; R als Darstelluntg
eines Läuferwiderstandswerts; Φ
a als Darstellung von √(3/2)·Φ
a; Φ'
a als
Darstellung eines Maximalwerts des Zwischenleck-Magnetflusses einer Luferwicklung; p
als Darstellung eines Differentialoperators (d/dt); Id als Darstellung
eines d-Achsen-Läuferstroms;
Iq als Darstellung eines q-Achsen-Läuferstroms; ω
e als Darstellung einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit;
Ld als Darstellung eines d-Achsen- Induktivitätswerts; und Lq als Darstellung
eines q-Achsen-Induktivitätswerts.
Hier
ist zu erwähnen,
dass 3 ein Vektordiagramm des obigen Ausdrucks (3)
zeigt. Ist die Zahl der Umdrehungen pro Minute des Motors gleich
oder kleiner als ein vorgegebener Wert, nimmt ein kombinierter oder
synthetisierter Spannungsvektor Va der d-Achsen-Läuferspannung
Vd und der q-Achsen-Läuferspannung
Vq einen Betriebspunkt in einem Spannungsbegrenzungskreis ein, wie
in einem Vektordiagramm nach 3A gezeigt.
Zusätzlich nimmt
dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Motors sich von dem Zustand
nach 3A erhöht, der synthetisierte Spannungsvektor
Va den Betriebspunkt an dem Spannungsbegrenzungskreis ein, wie er
in einem Vektordiagramm nach 3B gezeigt
ist.
Weiterhin
verringert sich dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Motors
sich ferner von dem Zustand nach 3B erhöht, der
q-Achsenstrom Iq, d.h. das Motorausgangsdrehmoment verringert sich,
und der synthetisierte Spannungsvektor Va nimmt einen Betriebspunkt
an dem Spannungsbegrenzungskreis an, wie er in einem Vektordiagramm
nach 3C gezeigt ist.
Da
in dem Steuersystem der elektrischen Servolenkung der Motor 5 direkt
mit dem Lenkrad 1 über
das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 4 verbunden ist,
befindet sich der Motor 5 größtenteils in einem gestoppten
Zustand oder in einem Drehzustand geringer Geschwindigkeit, und
demnach nimmt der synthetisierte Spannungsvektor Va einen Betriebspunkt
in dem Spannungsbegrenzungskreis ein. Jedoch wird bei abruptem Lenkbetrieb,
beispielsweise einem dringenden Ausweichbetrieb, etc., bewirkt,
dass sich der Motor 5 mit einer Geschwindigkeit höher als
einer Leerlaufgeschwindigkeit dreht, mittels einer externen Kraft
derart, dass der synthetisierte Spannungsvektor Va einen Betriebspunkt
an dem Spannungsbegrenzungskreis annimmt.
Demnach
ist es bei dem Steuersystem für
die elektrische Servolenkung möglich,
eine akkurate Anormalitätsdetektion
auszuführen,
durch Ausführen
einer Bestimmung dahingehend, ob der synthetisierte Spannungsvektor
Va der d-Achsen-Läuferspannung
Vd und der q-Achsen-Läuferspannung
Vq einen Betriebspunkt auf bzw. an dem Spannungsbegrenzungskreis
dann einnimmt, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Motors unter einem
vorgegebenen Wert liegt.
Hier
ist zu erwähnen,
dass in dem Steuersystem für
die elektrische Servolenkung die Drehung des Motors 5 nahezu
gestoppt oder bei geringer Geschwindigkeit ausgeführt wird,
und demnach ist es selbst in Fällen, wo
das System so auf gebaut ist, dass die Anormalitätsbestimmung lediglich unterhalb
einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit des Motors erfolgt, möglich, eine
Anormalitätsdetektion
zu sämtlichen
Zeitpunkten unter der normalen Lenkbedingung mit der Ausnahme eines
abrupten Lenkbetriebs wie einem drehenden Ausweichbetrieb, etc.,
auszuführen.
Bei
dieser ersten Ausführungsform
wird die Anormalitätsbestimmung
auf der Grundlage davon ausgeführt,
ob die Größe oder
Länge des
synthetisierten Spannungsvektors Va kleiner als eine vorgegebene
Spannung ist, mit der Winkelgeschwindigkeit des Motors gleich oder
kleiner einem vorgegebenen Wert.
Die 4 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h ausgeführt wird.
In dem Schritt S10 erfolgt ein Einlesen der d-Achsen-Sollspannung Vd*
und der q-Achsen-Sollspannung Vq*, ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e,
und der Winkelgeschwindigkeit des elektrischen Motors ωe, ausgegeben von dem Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g,
in dem Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h,
und dann geht die Steuerung zu dem Schritt S11 über. In dem Schritt S11 erfolgt
das Berechnen der Summen der Quadrate von Va* der dq-Achsen-Sollspannungen durch
den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h über arithmetische
Berechnungen, und der Steuerablauf geht zu dem Schritt S12 über. In
dem Schritt S12 wird bestimmt, ob die Winkelgeschwindigkeit des
elektrischen Motors ωe kleiner als eine vorgegebene Zahl von Umdrehungen
pro Minute ist. Ist die Winkelgeschwindigkeit des elektrischen Motors ωe kleiner als die vorgegebene Zahl von Umdrehungen
pro Minute, so geht der Steuerablauf zu dem Schritt S13 über, während dann,
wenn sie gleich oder größer als
die vorgegebene Zahl der Umdrehungen pro Minute ist, eine Rückkehr zu
dem Schritt S10 ausgeführt
wird.
In
dem Schritt S13 wird bestimmt, ob die Summe der Quadrate Va* der
d-Achsen-Sollspannungen gleich oder größer als ein vorgegebener Wert
ist. Ist die Summe der Quadrate Va* der dq-Achsen-Sollspannungen gleich oder größer als
der vorgegebene Wert, so wird in dem Schritt S14 ein Anormalitätszeitgeber hochgezählt, während dann,
wenn es kleiner als der vorgegebene Wert ist, der Anormalitätszeitgeber
in dem Schritt S15 rückgesetzt
wird.
Hiernach
wird in dem Schritt S16 bestimmt, ob ein anormaler Zustand während einer
vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., ob der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hat der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
noch nicht den vorgegebenen Wert erreicht, so wird eine Rückkehr zu dem
Schritt S10 ausgeführt.
Wird
in dem Schritt S16 durch Wiederholen des Schritts S10 bis zu dem
Schritt S16 bestimmt, dass der anormale Zustand während der
vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., dass der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
den vorgebebenen Wert erreicht hat, wird angenommen, dass eine Anormalität vorliegt,
und die Steuerung des bürstenlosen
Motors 5 wird in dem Schritt S17 gestoppt.
In
dem Steuersystem für
ein elektrisches Servolenksystem, das wie oben aufgebaut ist und
in dem eine Maßnahme
für den
Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h ergriffen
wird, lässt
sich eine Anormalität
wie ein Unterbrechen der Motorversorgungsleitung, ein Fehler des
Treiberteils 101, ein Fehler der Stromsensoren 102a, 102b und 102c,
etc., in dem üblichen
Steuerzustand detektieren.
Zusätzlich ist
es aufgrund der Tatsache, dass eine Anormalitätsbestimmung lediglich unterhalb
einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit des elektrischen Motors
erfolgt, möglich,
Fehlbeurteilungen selbst in den Fällen zu vermeiden, in denen
der synthetisierte dq-Achsen-Spannungsvektor Va einen Betriebspunkt
an- bzw. auf dem Spannungsbegrenzungskreis in der normalen Betriebsbedingung
einnehmen kann, wie in dem Steuersystem der elektrischen Servolenkung.
Obgleich
die oben erwähnte
erste Ausführungsform
so aufgebaut ist, dass eine Bestimmung einer Anormalität dann erfolgt,
wenn die Summe der Quadrate Va* der dq-Achsen-Sollstöme gleich
oder größer als der
vorgegebene Wert ist, lässt
sich die Anormalität
des Motors anstelle hiervon dann bestimmen, wenn der synthetisierte
Spannungsvektor der dq-Achsen-Sollströme ein Betriebspunkt
an bzw. auf dem Spannungsbegrenzungskreis wird.
Bei
der ersten Ausführungsform
wurde die Detektion der Motoranormalität in dem Steuersystem der elektrischen
Servolenkung beschrieben, jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung
auch für
die Detektion einer Anormalität
in einem Motor verwenden, der in Systemen oder in Gebieten anders
als Steuersystemen für ein
elektrisches Servolenksystem verwendet wird.
Nun
erfolgt ein Bezug auf ein Steuersystem für eine elektrische Servolenkung
in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, unter Referenzierung der 5 und 6 der beiliegenden
Zeichnung. Bei der zweiten Ausführungsform
führt der
Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h eine
Bestimmung einer Anormalität
in einem Motor auf der Grundlage der d-Achsen-Sollspannung Vd* aus, ausgegeben
von dem Stromsteuerteil 100e.
Die 5 zeigt
funktionell ein Beispiel eines Stufengeräts einer elektrischen Servolenkung,
bei dem ein PM Bürstenlosmotor
als Lenkhilfsmotor verwendet wird, in Übereinstimmung mit einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der 5 sind dieselben
Teile wie diejenigen der ersten Ausführungsform, gezeigt in 2,
anhand derselben Symbole identifiziert, während eine Erläuterung
hiervon weggelassen wird. Diese zweite Ausführungsform enthält zusätzlich als
neue Komponenten einen Lenkwinkelsensor 9 zum Detektieren
des Drehwinkels des Lenkrads 1 und einen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100i zum
Berechnen einer Lenkwinkelgeschwindigkeit ω (d.h., der Winkelgeschwindigkeit
des Lenkrads 1) anhand des Lenkwinkels, wie er durch den
Lenkwinkelsensor 9 detektiert wird, und dieser wird dem
Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h zugeführt.
Hier
ist anhand der obigen Gleichung (3) zu erwähnen, dass die d-Achsen-Läuferspannung
Vd dann, wenn der d-Achsen-Läuferstrom
Id zu Null gesteuert bzw. geregelt wird (d.h., Id = 0), diese durch
die folgende Gleichung (4) dargestellt ist. Vd = –ωe·Lq·Iq (4)
6 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gemäß der zweiten
Ausführungsform
ausgeführt
wird. In dem Schritt S20 wird die d-Achsen-Sollspannung Vd*, ausgegeben
von dem Stromsteuerteil 100e, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, ausgegeben
von dem Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100i,
in dem Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gelesen,
und dann geht die Steuerung zu dem Schritt S21 voran. In dem Schritt
S21 wird bestimmt, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω kleiner
als eine vorgegebene Zahl von Umdrehungen pro Minute ist. Ist die
Lenkwinkelgeschwindigkeit ω kleiner
als die vorgegebene Zahl von Umdrehungen pro Minute, so geht der
Steuerablauf zu dem Schritt S22 voran, während dann, wenn sie gleich
oder größer als
die vorgegebene Zahl von Umdrehungen pro Minute ist, eine Rückkehr zu
dem Schritt S20 ausgeführt
wird.
In
dem Schritt S22 wird bestimmt, ob die d-Achsen-Sollspannung Vd* außerhalb eines vorgegebenen Bereichs
liegt. Liegt die d-Achsen-Sollspannung Vd* außerhalb des vorgegebenen Bereichs,
so wird in dem Schritt S23 ein Anormalitätszeitgeber hochgezählt, während dann,
wen sie in dem vorgegebenen Bereich liegt, der Anormalitätszeitgeber
in dem Schritt S24 zurückgesetzt
wird. Hier wird zum Vermeiden von Fehldetektionen der oben erwähnte vorgegebene
Bereich, wie er vorab eingestellt ist, so eingestellt, dass er breiter
als ein Spannungsbereich ist, in den die d-Achsen-Läuferspannung Vd fallen kann,
die anhand des obigen Ausdrucks (4) erhalten wird, und zwar unter
der Bedingung, dass die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω kleiner
als die oben erwähnte
vorgegebene Zahl von Umdrehungen pro Minute ist.
Hiernach
wird in dem Schritt S25 bestimmt, ob ein anormaler Zustand während einer
vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hat der. Zählwert des Anormalitätszeitgebers
noch nicht den vorgegebenen Wert erreicht, so wird eine Rückkehr zu dem
Schritt S20 ausgeführt.
Wird
in dem Schritt S25 durch Wiederholen des Schritt S20 bis zu dem
Schritt S25 bestimmt, dass der Anormalitätszustand während der vorgegebenen Zeit
vorliegt, d.h., hat der Zählwert
des Anormalitätszeitgebers
den vorgegebenen Wert erreicht, so wird angenommen, dass eine Anormalität vorliegt,
und die Steuerung des bürstenlosen
Motors 5 wird in dem Schritt S26 gestoppt.
In
dem wie oben beschrieben aufgebauten Steuersystem für eine elektrische
Servolenkung mit Bereitstellung im Hinblick auf den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h lassen
sich eine Anormalität
wie ein Bruch einer Motorversorgungsleitung, ein Fehler des Treiberteils 101,
Fehler der Stromsensoren 102a, 102b und 102c,
etc., zu sämtlichen
Zeitpunkten detektieren.
Weiterhin
ist es aufgrund der Tatsache, dass die Anormalitätsbestimmung lediglich unterhalb
eines vorgegebenen Lenkwinkelgeschwindigkeit (d.h., der vorgegebenen
Zahl von Umdrehungen pro Minute) ausgeführt wird, möglich, Fehldetektionen selbst
in einem speziellen Fall zu vermeiden, indem eine Drehung des Motors 5 mit
einer Geschwindigkeit höher
als eine Leerlaufgeschwindigkeit bewirkt wird, mittels einer externen Kraft,
wie in dem Steuergerät
für die
elektrische Servolenkung.
Obgleich
bei der oben erwähnten
zweiten Ausführungsform
die Verarbeitung zum Hochzählen
des Anormalitätszeitgebers
dann ausgeführt
wird, wenn die d-Achsen-Sollspannung Vd* außerhalb des vorab festgelegten
vorgegebenen Bereichs liegt, kann anstelle hiervon der Anormalitätszeitgeber
dann hochgezählt
werden, wenn die d-Achsen-Sollspannung Vd* gesättigt oder erreicht ist.
Für diese
zweite Ausführungsform
wurde die Detektion einer Motoranormalität in dem Steuersystem für eine elektrische
Servolenkung beschrieben, jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung
auch für
die Detektion einer Anormalität
in einem Motor verwenden, der in Systemen oder Gebieten anders als
Steuersystemen elektrischer Servolenkungen verwendet wird.
Nun
erfolgt ein Bezug auf ein Steuersystem für eine elektrische Servolenkung
in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 7 und 8 der
beigefügten
Zeichnung. In der dritten Ausführungsform
bestimmt der Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h,
dass der Motor 5 in einem anormalen Zustand vorliegt, wenn
eine Abweichung zwischen der d-Achsen-Sollspannung Vd* Ausgabe von
dem Motorsteuerteil 100e und der d-Achsen-Läuferspannung Vd, erhalten anhand
der Winkelgeschwindigkeit des elektrischen Motors ωe und dem q-Achsenstrom Iq unter Verwendung
des obigen Ausdrucks (4) größer als
ein vorgegebener Wert ist.
Die 7 zeigt
funktionell ein Beispiel des Steuergeräts für die elektrische Servolenkung,
in dem ein PM Bürstenlosmotor
als Lenkhilfsmotor verwendet wird, in Übereinstimmung mit der dritten
Ausführungsform der
Verwendung.
Die 8 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Ausführung,
wie sie durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 7 gemäß er dritten
Ausführungsform
ausgeführt
wird. Wie in dem Schritt S30 werden die d-Achsen-Sollspannung Vd*,
ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e, die Winkelgeschwindigkeit
des elektrischen Motors ωe, ausgegeben von dem Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g,
und der q-Achsenstrom
Iq, ausgegeben von dem uvw zu dq Transformationsteil 100d,
in den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gelesen,
und dann schreitet der Steuerablauf zu dem Schritt S31 voran.
In
dem Schritt S31 erfolgt ein Berechnen einer d-Achsen-Läuferspannung Vd, die den Ausdruck
(4) erfüllt,
durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h über arithmetische
Berechnungen.
In
dem Schritt S32 erfolgt das Berechnen einer Abweichung ΔVd zwischen
der d-Achsen-Sollspannung Vd*, ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e,
und der in dem Schritt S31 erhaltenen d-Achsen-Läuferspannung Vd.
In
dem Schritt S33 wird bestimmt, ob der Absolutwert |ΔVd| der Abweichung ΔVd größer als
ein Bestimmungsschwellwert ist. Ist der Absolutwert |ΔVd| der Abweichung ΔVd größer als
der Bestimmungsschwellwert, so wird in dem Schritt S34 ein Anormalitätszeitgeber
hochgezählt,
während
dann, wenn er gleich oder kleiner als der Bestimmungsschwellwert
ist, der Anormalitätszeitgeber
in dem Schritt S35 rückgesetzt
wird.
Hiernach
wird in dem Schritt S36 bestimmt, ob ein Anormalitätszustand
während
einer vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., ob der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hat der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
noch nicht den vorgegebenen wert erreicht, so wird eine Rückkehr zu dem
Schritt S30 ausgeführt.
Wird
in dem Schritt S36 bestimmt, durch Wiederholen des Schritt S30 bis
Schritt S36, dass der anormale Zustand während der vorgegebenen Zeit
vorliegt, d.h., dass der Zählwert
des Anormalitätszeitgebers
den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird angenommen, dass eine Anormalität vorliegt,
und die Steuerung des bürstenlosen
Motors 5 wird in dem Schritt S37 gestoppt.
In
dem wie oben aufgebauten Steuersystem für eine elektrische Servolenkung,
bei der eine Maßnahme
im Hinblick auf den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h getroffen
wird, lassen sich Anormalitäten
wie ein Bruch einer Motorversorgungsleitung, ein Fehler des Treiberteils 101,
en Fehler der Stromsensoren 102a, 102 und 102c,
etc., zu sämtlichen
Zeitpunkten detektieren.
Für die dritte
Ausführungsform
wird die Detektion einer Motoranormalität in dem Steuersystem für eine elektrische
Servolenkung beschrieben, jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung
auch für
die Detektion einer Anormalität
in einem Motor verwenden, der in Systemen oder Gebieten anders als Steuersystemen
für eine elektrische
Servolenkung verwendet wird.
Bei
der dritten Ausführungsform
bestimmt der Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h,
dass der Motor 5 anormal ist, wenn die Abweichung zwischen
der d-Achsen-Sollspannung
Vd*, ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e, und der d-Achsen-Läuferspannung
Vd, erhalten anhand des Ausdrucks (4), größer als der vorgegebene Wert
ist, jedoch kann die d-Achsen-Läuferspannung
Vd, wie anhand des folgenden Ausdrucks (5) gezeigt, berechnet werden,
während
der d-Achsen-Läuferstrom
Id anhand des obigen Ausdrucks (3) berücksichtigt wird, und eine Bestimmung
der Anormalität
des Motors 5 kann dann erfolgen, wenn eine Abweichung zwischen
der d-Achsen-Läuferspannung
Vd und der d-Achsen-Sollspannung Vd* größer als ein vorgegebener Wert
ist. Dies dient dazu, um es zu ermöglichen, eine genaue Anormalitätsbestimmung
auszuführen. Vd =
R·Id –ωe·Lq·Lq (5)mit
R als Läuferwiderstandswert;
Id als Repräsentation
eines d-Achsen-Läuferstroms; ωe als Darstellung einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit;
Lq als Darstellung eines q-Achsen-Induktivitätswerts; und Iq als Darstellung
eines q-Achsen-Läuferstroms.
In
diesem Fall ist es erforderlich, den d-Achsenstrom Id von dem "uvw zu dq Transformationsteil" 100d zu
dem Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 7 einzugeben.
Nun
erfolgt ein Bezug auf ein Steuersystem für eine elektrische Servolenkung
in Übereinstimmung
mit einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme der 9 und 10 der
beiliegenden Zeichnung. In dieser vierten Ausführungsform bewirkt der Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h das
Ausführen
einer Bestimmung einer Anormalität
ineinem Motor auf der Grundlage einer q-Achsen-Sollspannung Vq*, ausgegeben von dem
Stromsteuerteil 100e.
9 zeigt
funktional ein Beispiel des Stufengeräts für die elektrische Servolenkung,
bei der ein PM Bürstenlosmotor
als Lenkhilfsmotor verwendet wird, in Übereinstimmung mit der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
Hier
ist zu erwähnen,
dass anhand des obigen Ausdrucks (3) die q-Achsen-Läuferspannung
Vq dann, wenn der d-Achsen-Läuferspannung
Id zu Null gesteuert wird (d.h., Id = 0), diese durch den folgenden
Ausdruck (6) dargestellt ist. Vd = R·Iq +ωe·Φa (6)
Die 10 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gemäß der vierten
Ausführungsform
ausgeführt
wird. In dem Schritt S40 werden die q-Achsen-Sollspannung Vq*, ausgegeben
von dem Stromsteuerteil 100e, und die Winkelgeschwindigkeit
des elektrischen Motors ωe, ausgegeben von dem Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g,
in den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gelesen,
und dann schreitet der Steuerablauf zu dem Schritt S41 voran. In
dem Schritt S41 wird bestimmt, ob die Winkelgeschwindigkeit des
elektrischen Motors ωe kleiner als eine vorgegebene Zahl von Umdrehungen
pro Minute ist, wie vorab festgelegt. Ist die Winkelgeschwindigkeit
des elektrischen Motors ωe kleiner als die vorgegebene Zahl von Umdrehungen
pro Minute, so geht der Steuerablauf zu dem Schritt S42 voran, während dann,
wenn sie gleich oder größer als
die vorgegebene Zahl von Umdrehungen pro Minute ist, eine Rückkehr zu
dem Schritt S40 ausgeführt
wird.
In
dem Schritt S42 wird bestimmt, ob die q-Achsen-Sollspannung Vq* außerhalb eines vorgegebenen Bereichs,
wie vorab festgelegt, liegt. Liegt die q-Achsen-Sollspannung Vq*
außerhalb
des vorgegebenen Bereichs, so wird ein Anormalitätszähler in dem Schritt S43 hochgezählt, während dann,
wenn sie in dem Bestimmungsbereich liegt, der Anormalitätszeitgeber
in dem Schritt S44 rückgesetzt
wird. Hier wird zum Vermeiden von Fehldetektionen der oben erwähnte vorgegebene
Bereich vorab so festgelegt, dass er breiter als ein Spannungsbereich
ist, in dem die q-Achsen-Läuferspannung
Vq fallen kann, die anhand dem obigen Ausdruck (5) unter der Bedingung
erhalten werden kann, dass die Winkelgeschwindigkeit des elektrischen
Motors ωe kleiner als die oben erwähnte vorgegebene
Zahl von Umdrehungen pro Minute ist.
Hiernach
wird in dem Schritt S45 bestimmt, ob ein anormaler Zustand während einer
vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., ob der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hat der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
noch nicht den vorgegebenen Wert erreicht, so wird eine Rückkehr zu dem
Schritt S14 ausgeführt.
Wird
in dem Schritt S45, durch Wiederholen des Schritt S40 bis zu dem
Schritt S45, bestimmt, dass der anormale Zustand während der
vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., dass der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
den vorgegebenen Wert erreicht hat, wird angenommen, dass eine Anormalität vorliegt,
und die Steuerung des bürstenlosen
Motors 5 wird im Schritt S46 gestoppt.
In
dem wie oben erläutert
ausgebauten Steuersystem für
eine elektrische Servolenkung, bei der eine Maßnahme im Hinblick auf den
Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h getroffen
ist, lassen sich Anormalitäten wie
eine Unterbrechung der Motorversorgungsleitung, ein Fehler des Treiberteils 101,
Fehler der Stromsensoren 102a, 102b und 102c,
etc., zu sämtlichen
Zeitpunkten detektieren.
Weiterhin
lassen sich Fehldetektionen vermeiden, da eine Anormalitätsbestimmung
lediglich unterhalb der vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit des elektrischen
Motors ausgeführt
wird.
Obgleich
gemäß der oben
erwähnten
vierten Ausführungsform
die Verarbeitung zum Hochzählen
des Anormalitätszeitgebers
dann ausgeführt
wird, wenn die q-Achsen-Sollspannung Vq* außerhalb des vorgegebenen Bereichs
liegt, wie er vorab festgelegt ist, kann anstelle hiervon der Anormalitätszeitgeber
erst dann hochgezählt
werden, wenn die q-Achsen-Sollspannung Vq* gesättigt oder erreicht ist.
Für die vierte
Ausführungsform
wurde die Detektion einer Motoranormalität in dem Steuersystem für eine elektrische
Servolenkung beschrieben, jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung
auch für
die Detektion einer Anormalität
in einem Motor verwenden, der in Systemen oder Gebieten anders als
Steuersystemen für elektrische
Servolenkungen verwendet wird.
Nun
erfolgt ein Bezug auf ein Steuersystem für eine elektrische Servolenkung
in Übereinstimmung
mit einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 11 und 12 der
beiliegenden Zeichnung. Bei dieser fünften Ausführungsform bestimmt der Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h, dass
der Motor 5 anormal ist, wenn eine Abweichung zwischen
der q-Achsen-Sollspannung Vq*, ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e,
und der q-Achsen-Läuferspannung
Vq, erhalten anhand der Winkelgeschwindigkeit des elektrischen Motors ωe und dem q-Achsenstrom Iq unter Verwendung
des obigen Ausdrucks (6) gröber
als ein vorgegebener Wert ist.
Die 11 zeigt
funktional ein Beispiel eines Steuergeräts für eine elektrische Servolenkung,
in der ein PM Bürstenlosmotor 5 als
Lenkhilfsmotor verwendet wird, in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
Die 12 zeigt
ein Flussdiagramm zum Erläutern
der Verarbeitung, die durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gemäß der fünften Ausführungsform
ausgefürht
wird. In dem Schritt S50 werden die q-Achsen-Sollspannung Vq*, ausgegeben
von dem Stromsteuerteil 100e, die Winkelgeschwindigkeit
des elektrischen Motors ωe, ausgegeben von dem Winkelgeschwindigkeits-Berechnungsteil 100g,
und der q-Achsenstrom Iq, ausgegeben von dem "uvw zu dq Transformationsteil" 100d, in
den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h gelesen,
und dann geht der Steuerablauf zu dem Schritt S51 voran.
In
dem Schritt S51 wird eine q-Achsen-Läuferspannung Vq, die den obigen
Ausdruck (6) erfüllt,
durch den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h durch
arithmetische Berechnungen berechnet.
In
dem Schritt S52 erfolgt eine Berechnung einer Abweichung ΔVd zwischen
der q-Achsen-Sollspannung Vq*, ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e,
und der q-Achsen-Läuferspannung
Vq, erhalten in dem Schritt S51.
In
dem Schritt S53 wird bestimmt, ob der Absolutwert |ΔVq| der Abweichung ΔVq gröber als
ein Bestimmungsschwellwert ist. Ist der Absolutwert |Δvq| der Abweichung ΔVq größer als
der Bestimmungsschwellwert, so wird ein Anormalitätszeitgeber
in dem Schritt S54 hochgezählt,
während
dann, wenn er gleich oder kleiner als der Bestimmungsschwellwert
ist, der Anormalitätszeitgeber
in dem Schritt S55 rückgesetzt
wird.
Hiernach
wird in dem Schritt S56 bestimmt, ob ein anormaler Zustand während einer
vorgegebenen Zeit vorliegt, d.h., ob der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Hat der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
noch nicht den vorgegebenen Wert erreicht, so wird ein Rücksprung
zu dem Schritt S50 ausgeführt.
Wird
in dem Schritt S56, durch Wiederholen des Schritt S50 bis zu dem
Schritt S56, bestimmt, dass der anormale Zustand während der
vorgegebenen Zeit fortdauert, d.h., dass der Zählwert des Anormalitätszeitgebers
den vorgegebenen Wert erreicht hat, so wird angenommen, dass eine
Anormalität
vorliegt, und die Steuerung des bürstenlosen Motors 5 wird
in dem Schritt S57 gestoppt.
In
dem wie oben beschrieben aufgebauten Steuersystem für eine elektrische
Servolenkung, mit einer Handhabe im Hinblick auf den Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h,
lassen sich Anormalitäten
wie eine Unterbrechung einer Motorversorgungsleitung, ein Fehler
des Treiberteils 101, Fehler der Stromsensoren 102a, 102b und 102c,
etc., zu sämtlichen
Zeitpunkten detektieren.
Für die fünfte Ausführungsform
wurde die Detektion einer Motoranormalität in dem Steuersystem einer elektrischen
Servolenkung beschrieben, jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung
ebenso auf die Detektion einer Anormalität in einem Motor verwenden,
der in Systemen oder Gebieten anders als Steuersystemen für eine elektrische
Servolenkung verwendet wird.
Bei
der fünften
Ausführungsform
bestimmt der Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h,
dass der Motor 5 anormal ist, wenn die Abweichung zwischen
der q-Achsen-Sollspannung
Vq*, ausgegeben von dem Stromsteuerteil 100e, und der q-Achsen-Läuferspannung
Vq, erhalten anhand dem Ausdruck (6), größer als der vorgegebene Wert
ist, jedoch kann anstelle hiervon die q-Achsen-Läuferspannung Vq, wie in dem
folgenden Ausdruck (7) gezeigt, berechnet werden, während einer
Berücksichtigung
des d-Achsen-Läuferstroms
Id anhand des obigen Ausdrucks (3), und eine Bestimmung der Anormalität des Motors 5 kann
dann erfolgen, wenn eine Abweichung zwischen der q-Achsen-Läuferspannung
Vq und der q-Achsen-Sollspannung
Vq* größer als
ein vorgegebener Wert ist. Dies dient dem Zweck, es zu ermöglichen,
eine genauere Anormalitätsbestimmung auszführen. Vq = ωe·Ld·Id + R·Ic + ωe·Φa (7)mit
R als Darstellung eines Läuferwiderstandswerts;
Id als Darstellung eines d-Achsen-Läuferstroms; ωe als Darstellung einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit;
Lq als Darstellung eines q-Achsen-Induktivitätswerts; und Iq als Darstellung
eines q-Achsen-Läuferstroms.
In
diesem Fall ist es erforderlich, den d-Achsen-Strom Id von dem "uvw zu dq Transformationsteil" 100d zu
dem Motoranormalitäts-Detektionsteil 100h nach 11 einzugeben.
Wie
oben beschrieben, lässt
sich gemäß der vorliegenden
Erfindung die Detektion einer Anormalität in einem Motor in einem normalen
Steuerzustand ausführen.
Zusätzlich ist
es möglich,
ein elektrisches Steuersystem für
eine Servolenkung zu erhalten, das mit einem solchen Motoranormalitäts-Detektionsgerät ausgestattet
ist, das die Fähigkeit
zum Detektieren einer Anormalität
in einem Motor hat, der eine Hilfskraft für die Servolenkung generiert,
und zwar unter einem üblichen
Steuerzustand ohne Zuführen
eines Stroms für
den Motor zu dem Zweck einer Anormalitätsdetektion.
