-
Die
Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für die Steuerung eines in einem
Kraftfahrzeug angewendeten Geräts
(im folgenden kurz als "Fahrzeuggerät" bezeichnet) unter
Benutzung eines integrierten Werts, der durch Integrieren des Absolutwerts
eines Drehmomentänderungsbetrags
gewonnen wird, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung
des laufenden Lenkzustands des Kraftfahrzeugs.
-
Es
sind Steuerverfahren zur Steuerung eines Fahrzeuggeräts bekannt,
bei denen die Steuerung dadurch erfolgt, daß auf der Basis der von einem Drehmomentsensor
und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektierten Werte ein
Zielwert gesetzt und eine Rückkopplungsregelung
durchgeführt wird,
um den Zielwert zu erreichen. Wenn das Fahrzeuggerät eine elektrische
Servolenkung ist, deren Lenksystem einen Lenkservomotor besitzt,
wird eine Steuervorrichtung benutzt, um auf der Basis der von einem
Drehmomentsensor und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektierten
Werte einen Motorzielstrom einzustellen, der dem Lenkservomotor zuzuführen ist,
und dann die Ausgangsleistung des Motors nach Maßgabe des gesetzten Motorzielstroms
zu steuern, so daß die
Fahrzeuglenker aufzubringende manuelle Lenkkraft reduziert werden kann.
-
12 zeigt
eine schematische Ansicht des generellen Aufbaus einer herkömmlichen
elektrischen Servolenkung 100, die sich für die Anwendung in
einem Kraftfahrzeug eignet. Die elektrische Servolenkung 100 umfaßt ein Lenkrad 101,
eine mit dem Lenkrad 101 fest verbundene Lenksäule 102,
einen an der Lenksäule 102 angeordneten
Mechanismus 106 zur Erzeugung eines Lenkmoments und einen Zahnstangen-
und Ritzelmechanismus 105 mit einem Ritzel 105a,
das über
eine mit Kreuzgelenken 103a und 103b ausgestattete
Verbindungswelle 103 mit dem Mechanismus 106 zur
Erzeugung des Lenkmoments wirkungsmäig verbunden ist. Der Zahnstangen-
und Ritzelmechanismus 105 umfaßt eine Zahnstange 107 mit
einer Zahnstangenverzahnung 107a, die mit dem Ritzel 105 kämmt, wobei
die Zahntange 107 durch den Verzahnungseingriff zwischen der
Zahnstangenverzahnung 107a und dem Ritzel 105 in
axialer Richtung hin- und herbewegbar ist. Ein rechtes und ein linkes
Vorderrad 109, die als lenkbare Räder des Fahrzeugs konstruiert
sind, sind über Spurspangen 108 mit
den entgegengesetzten Enden der Zahnstange 107 verbunden.
Wenn die Bedienungsperson oder der Fahrer des Fahrzeugs das Lenkrad 102 betätigt oder
dreht, werden die lenkbaren Vorderräder 109 über den
Mechanismus 106 zur Erzeugung des Lenkmo ments und den Zahnstangen-
und Ritzelmechanismus 105 gedreht, um die Fahrtrichtung
des Fahrzeugs zu ändern.
-
Um
das Lenkmoment, das über
den Mechanismus 106 zur Erzeugung des Lenkmoments aufgebracht
werden muß,
zu reduzieren, ist koaxial zu der Zahnstange 107 ein elektrischer
Lenkservomotor 110 angeordnet. Die von dem Motor 110 als
Lenkunterstützungsmoment
gelieferte Drehkraft wird von einem Kugel-Schneckenmechanismus 111,
der im wesentlichen parallel zur Zahnstange 107 angeordnet ist,
in eine lineare Schubkraft umgewandelt, so daß ein linearer Schub auf die
Zahnstange 107 einwirkt. Der Rotor des Lenkservomotors 110 besitzt
ein schräg
verzahntes Antriebszahnrad 110a, das fest mit ihm verbunden
ist und mit einem schräg
verzahnten Ritzel 111b kämmt, das an einem Ende einer
Gewindespindel 111a des Kugel-Schneckenmechanismus 111 angeordnet
und fest mit dieser verbunden ist. Der Kugel-Schneckenmechanismus 111 umfaßt eine
Mutter, die mit der Zahnstange 107 wirkungsmäßig verbunden
ist.
-
In
einem (nicht dargestellten) Lenkgetriebe befindet sich ein Lenkmomentdetektor
(Drehmomentsensor) 112 zum Detektieren des auf das Ritzel 105a einwirkenden
Lenkmoments T. Der Lenkmomentdetektor 112 wandelt das detektierte
Lenkmoment in ein Lenkmomentdetektorsignal T12a um und liefert dieses
Lenkmomentdetektorsignal T12a an eine Steuervorrichtung 114.
Die Steuervorrichtung 114 erzeugt ein Motorantriebssignal
DS primär
auf der Basis des Lenkmomentdetektorsignals T12, um die Ausgangsleistung
des Motors 110 zu steuern.
-
13 zeigt
ein Blockdiagramm, aus dem die Struktur der Steuervorrichtung 114 in
der herkömmlichen
elektrischen Servolenkung hervorgeht. Die Steuervorrichtung 114 umfaßt eine
Zielwert-Einstellstufe 115 zur Erzeugung eines laufenden
Signals, das für
einen Motorzielstromwert kennzeichnend ist, der somit auf der Basis
des Lenkmomentdetektorsignals T12a gesetzt wird, sowie eine Motorsteuerung 116 zum
Steuern des Lenkservomotors 110 auf der Basis des Motorzielstromwerts.
Auf diese Weise wird die von dem Fahrzeuglenker aufgewendete manuelle
Lenkkraft von dem Lenkmomentdetektor 112 in dem Mechanismus 106 zur
Erzeugung des Lenkmoments detektiert, und die Motorsteuerung 116 steuert
die Ausgangsleistung des Lenkservomotors 110 und unterstützt dadurch
den linearen Schub der Zahnstange 10. Die Steuervorrichtung 114 der
elektrischen Servolenkung 100 weist außerdem ein (nicht dargestelltes)
Dämpfungssteuerelement zur
Dämpfungssteuerung
auf, das ein der Drehzahl des Lenkservomotors 110 entsprechendes
Dämpfungsmoment
erzeugt, das die der Richtung des manuellen Lenkmoments entgegengesetzte
Richtung hat. Ein solches Dämpfungssteuerelement
kann die Konvergenz- oder Rückstellcharakteristik
des Lenkrads (d. h. die Fähigkeit,
in eine neutrale oder zentrale Position zurückzukeh ren) verbessern und
schädliche
Einflüsse
minimieren, wie z. B. bei plötzlichen Seitenwinden
und Verdrehungen der Lenkung.
-
Bei
dieser herkömmlichen
Fahrzeuggerätesteuerung
werden jedoch momentane Detektorwerte aus dem Drehmomentsensor und
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor benutzt. Die herkömmliche Steuerung
arbeitet unmittelbar mit dem detektierten Drehmomentwert aus dem
Drehmomentsensor und der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit aus
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ohne Umgebungsbedingungen, die
die Sensoren beeinflussen, zu detektieren und die detektierten Umgebungsbedingungen
für Steuerzwecke
einzusetzen.
-
Es
ist vorstellbar, daß das
Ausgangssignal des Drehmomentsensors im allgeimenen nicht nur durch
das manuelle Drehen des Lenkrads, sondern indirekt auch durch Umgebungsbedingungen
beeinflußt
wird, wie den Zustand der Straßenoberfläche, die
von den Fahrzeugrädern
kontaktiert wird. Wenn das Fahrzeug z. B. auf einer guten Straßenoberfläche geradeaus
fährt,
können
die detektierten Drehmomentwerte aus dem Drehmomentsensor nahe bei Null
liegen, unabhängig
davon, ob der Fahrer beim Lenken das Lenkrad fest umklammert hält oder
seine Hände
beim Lenken nicht am Lenkrad hat, solange das Fahrzeug geradeaus
fährt.
Es ist auch denkbar, daß der
Drehmomentsensor große
Detektorwerte ausgibt, wenn das Fahrzeug auf einer unebenen Straßenoberfläche fährt und
der Fahrer das Lenkrad fest umklammert hält. In diesem Fall ist es jedoch nicht
möglich,
zu unterscheiden, ob die großen
Detektorwerte auf die unebene Straßenoberfläche oder auf das feste Umklammern
des Lenkrads zurückzuführen sind.
-
Wenn
das Fahrzeuggerät
eine elektrische Servolenkung ist und das Fahrzeug geradeaus fährt, während der
Fahrer das Lenkrad nur schwach gefaßt hält (im extremen Fall das Lenkrad
ganz losgelassen oder von dem Fahrer nicht betätigt wird), verhilft das Dämpfungssteuerelement
aufgrund der Konvergenz- oder Rückstellcharakteristik
des Lenkrads zu einer stabilen Fahrt. Wenn der Fahrer jedoch das
Lenkrad dreht, während
er es fest gepackt hält,
würde er
das Gefühl
haben, daß das
Lenkrad recht schwergängig ist.
Eine mögliche
Lösung,
mit der die Handhabung bequemer macht, könnte darin bestehen, daß die Art und
Weise, wie der Fahrer lenkt, identifiziert oder ermittelt wird und
die elektrische Servolenkung in Abhängigkeit vor dem ermittelten
Betätigung
der Lenkung durch den Fahrer gesteuert wird. Bisher gab es jedoch
keine elektrische Servolenkung, das diese Möglichkeiten bietet.
-
Ein
möglicher
Lösungsweg
zur Identifizierung der Art und Weise, wie der Fahrer lenkt, könnte darin
bestehen, Detektorwerte aus dem Drehmomentsensor der herkömmlichen
elektrischen Servolenkung zu benutzen. Wenn das Fahrzeug geradeaus
fährt,
gibt der Drehmomentsensor jedoch kleine Lenkmomentwerte aus, und
zwar unabhängig
davon, ob der Fahrer das Lenkrad fest oder nur schwach halt (im
Extremfall unabhängig
davon, ob der Fahrer seine Hände überhaupt
nicht am Lenkrad hat oder ob er das Lenkrad hält), wie dies oben erwähnt wurde.
Es ist deshalb nicht möglich,
auf der Basis der Drehmomentwerte aus dem Drehmomentsensor festzustellen,
wie der Fahrer das Lenkrad hält.
-
Wenn
das Fahrzeug auf einer Straße
mit gutem Oberflächenzustand
fährt,
kann die Konvergenz- oder Rückstellcharakteristik
des Lenkrads effektiv arbeiten. Wenn das Fahrzeug jedoch auf einer
unebenen Straße
fährt,
wird das Lenkrad durch die heftigen Schwankungen der Straßenräder erschüttert, so
daß es
schwierig ist, die Fahrt des Fahrzeugs zu stabilisieren. Eine mögliche Lösung für dieses
Problem könnte
darin bestehen, den Zustand der Straßenoberfläche zu ermitteln und die elektrische
Servolenkung in Abhängigkeit
von dem ermittelten Straßenzustand
zu steuern, bisher gibt es jedoch keine elektrische Servolenkung,
die diese Möglichkeiten
bietet.
-
DE 42 30 516 beschreibt
ein Lenkmoment, welches dem Steuerrad seitens des Fahrers eines Fahrzeuges
zugeführt
wird und welches durch eine Anzahl von Lenkmomentsensoren erfasst
wird, so dass ein einem Motor zwecks Servolenkung zugeführter Strom
auf der Grundlage eines Durchschnittswertes der Ausgangssignale
der Lenkmomentsensoren gesteuert wird. Infolgedessen wird, selbst
wenn einige der Lenkmomentsensoren versagen und ihre Ausgangssignale
zu einem höheren
oder niedrigeren Wert gegenüber
dem Normalwert verschoben werden, die Antriebskraft des Motors durch
den Durchschnittswert der Lenkmomentsensor-Ausgangssignale gesteuert,
so dass nachteilige Wirkungen der fehlerhaften Lenkmomentsensoren
beträchtlich
verringert werden, womit Fahrsicherheit gewährleistet wird.
-
In
Anbetracht der Probleme des Standes der Technik ist es ein Ziel
der vorliegenden Erfindung ein Steuerverfahren für ein Fahrzeuggerät, eine
Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands und ein Verfahren
zur Verfügung
zu stellen, mit dem der Lenkzustand eines Fahrzeugs, z. B. die Art
und Weise, wie das Lenkrad von dem Fahrzeuglenker gehalten wird
und der Zustand der Straßenoberfläche ermittelt
werden kann, und das Fahrzeug entsprechend dem ermittelten Lenkzustand
und Zustand der Straßenoberfläche zu steuern.
-
Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt mit Hilfe eines Steuerverfahrens mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
10 sowie mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
-
Das
Steuerverfahren zum Steuern eines Fahrzeuggeräts sieht vor, das auf der Basis
eines Drehmomentdetektorsignals, das für das an der Lenksäule des
Fahrzeugs erzeugte Drehmoment kennzeichnend ist, eine vorbestimmte
Funktion ausgeführt
wird, wobei das Steuerverfahren die Verfahrensschritte aufweist:
Integrieren über
die Zeit eines Absolutwerts des Änderungsbetrags
des Drehmoments an der Lenksäule,
um dadurch einen integrierten Wert der Drehmomentänderung
bereitzustellen, und Steuern des Fahrzeuggeräts auf der Basis des integrierten
Werts der Drehmomentänderung.
Auf diese Weise können
die Kraft, mit der der Fahrzeuglenker das Lenkrad erfaßt (Lenkrad-Greifkraft),
und der Zustand der Straßenoberfläche auf
der Basis des integrierten Werts der Drehmomentänderung mit hoher Genauigkeit
identifiziert oder ermittelt werden, und das Fahrzeuggerät wird nach
Maßgabe
der so ermittelten Lenkrad-Greifkraft und des Zustands der Straßenoberfläche gesteuert.
Deshalb ermöglicht das
Steuerverfahren gemäß der Erfindung
eine optimale Steuerung des Fahrzeuggeräts.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt
das Steuerverfahren den weiteren Verfahrensschritt, daß auf der
Basis des integrierten Werts der Drehmomentänderung die Lenkrad-Greifkraft oder
der auf die Lenksäule
(13) einwirkende Zustand der Straßenoberfläche ermittelt wird, wobei der
Verfahrensschritt des Steuerns das Fahrzeuggerät auf der Basis der Lenkrad-Greifkraft
oder Zustands der Straßenoberfläche steuert,
die in dem Verfahrensschritt des Ermittelns ermittelt werden. Bei
dieser Anordnung, bei der die Lenkrad-Greifkraft oder der Zustand der Straßenoberfläche, der
auf die Lenksäule einwirkt,
auf der Basis des integrierten Werts der Drehmomentänderung
ermittelt wird, der durch Integrieren des Absolutwerts eines Änderungsbetrags des
Drehmoments gewonnen wird, ist eine optimale Steuerung des Fahrzeuggeräts in Abhängigkeit
von der Lenkrad-Greifkraft oder dem Zustand der Straßenoberfläche möglich.
-
In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist das Fahrzeuggerät
eine elektrische Servolenkung, und das Steuerverfahren umfaßt ferner
den Verfahrensschritt, daß dann,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung klein ist, ein Steuerungskoeffizient
eines Drehmomentdämpfungselements
in einer Steuervorrichtung der elektrischen Servolenkung auf einen
solchen Wert gesetzt wird, daß das
Drehmomentdämpfungselement
eine größere Drehmomentdämpfungswirkung
liefert. Das heißt,
wenn die von dem Fahrer aufgebrachte Lenkrad-Greifkraft relativ klein ist, kann der
Steuerungskoeffizient des Drehmomentdämpfungselements, der so eingestellt ist,
daß er
eine größere Drehmomentdämpfungswirkung
liefert, die Konvergenz- oder Rückstellcharakteristik
des Lenkrads und die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessern.
Außerdem
kann das Steuerverfahren gemäß der Erfindung
in dieser Anordnung verhindern, daß der Fahrzeuglenker beim Drehen
des Lenkrads das Gefühl
hat, daß das
Lenkrad schwergängig
ist.
-
Das
Steuerverfahren kann ferner den Verfahrensschritt umfassen, daß dann,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung groß, das Drehmoment jedoch klein
ist, ein Steuerungskoeffizient eines Drehmomentdämpfungselements in einer Steuervorrichtung
der elektrischen Servolenkung auf einen solchen Wert gesetzt wird,
daß das
Drehmomentdämpfungselement
eine größere Drehmomentdämpfungswirkung
liefert. Diese Anordnung kann das unerwünschte Rütteln des Lenkrads beim Fahren
auf einer unebenen Straße
verringern.
-
Das
Steuerverfahren kann ferner den Verfahrensschritt umfassen, daß die Länge der
Fehlerprüfzeit
(Diagnosezeit), in der das Vorhandensein/Nichtvorhandensein eines
Fehlers in der elektrischen Servolenkung erfaßt wird, reduziert wird, wenn
der integrierte Wert der Drehmomentänderung kleiner ist als ein
vorbestimmter Wert. Mit der verkürzten
Fehlerprüfzeit
kann eine für
das Steuerverfahren eingesetzte elektrische Steuereinheit (ECU) Prüfoperationen
exakt in Abhängigkeit
davon ausführen,
wie der Fahrer die Lenkung betätigt.
-
Das
Steuerverfahren kann ferner den Verfahrensschritt umfassen, daß dann,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung kleiner ist als ein
vorbestimmter Wert und das Drehmoment kleiner ist als ein vorbestimmter
Wert, das Vorhandensein/Nichtvorhanden sein von Fehlern in den Transistoren
ermittelt wird, die den dem Lenkservomotor der elektrischen Servolenkung
zuzuführenden Motorstrom
steuern. Wenn die den Motorstrom steuernden Transistoren in dieser
Weise geprüft
werden, kann die ECU Prüfoperationen
exakt in Abhängigkeit davon
ausführen,
wie der Fahrer die Lenkung betätigt.
-
Das
Steuerverfahren kann ferner den Verfahrensschritt umfassen, daß dann,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung kleiner ist als ein
vorbestimmter Wert und das Drehmoment kleiner ist als ein vorbestimmter
Wert, der Nullpunkt eines Stromsensors justiert wird, der in einem
Srompfad angeordnet ist, über
den dem Lenkservomotor der elektrischen Servolenkung Strom zugeführt wird.
Bei dieser Anordnung kann die Justierung des Nullpunkts (N-Punkt)
durchgeführt
werden, während
das Fahrzeug auf einer stabilen Straßenoberfläche geradeaus fährt.
-
Das
Steuerverfahren kann ferner den Verfahrensschritt umfassen, daß festgestellt
wird, daß der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor fehlerhaft ist oder eine Fehlfunktion
hat, wenn die Drehzahl des Motors über einem vorbestimmten Wert
liegt, das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors nahe
bei Null liegt und der integrierte Wert der Drehzahländerung über einem
vorbestimmten Wert liegt. Weil aufgrund des integrierten Werts der
Drehmomentänderung,
der über
dem vorbestimmten Wert liegt, angenommen werden kann, daß das Fahrzeug fährt, kann
das so ausgestaltete Steuerverfahren wirksam verhindern, daß während des
Warmlaufens oder des Leerlaufs des Motors irrtümlicherweise ein Fehler des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors diagnostiziert wird.
-
Nach
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist das Fahrzeuggerät
ein Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystem
(VSA-System), das mit Bremskraft arbeitet, wobei das Steuerverfahren
zusätzlich
den Verfahrensschritt umfaßt,
daß die
Steuergröße des Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystems
(d. h. die Größe oder
der Grad, mit dem das Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystem gesteuert werden
sollte) vergrößert wird,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung klein ist. Die Vergrößerung der Steuergröße des Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystems
ermöglicht
eine stabile Steuerung des Fahrzeugverhaltens.
-
Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ermittlung
des Fahrzeuglenkzustands vorgesehen, die aufweist: eine Drehmomentdetektoreinheit
zum Detektieren des an einer Lenksäule eines Fahrzeugs erzeugten
Drehmoments und zur Erzeugung eines Drehmomentdetektorsignals, das
für das
detektiert Drehmoment kennzeichnend ist, eine Integrierstufe zum
Integrieren des Absolutwerts eines Änderungsbetrags des Drehmoments
auf der Basis des von der Drehmomentdetektoreinheit erzeugten Drehmomentdetektorsignals, um
dadurch einen integrierten Wert der Drehmomentänderung bereitzustellen, und
eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln des Lenkzustands des Fahrzeugs während einer
Geradeausfahrt des Fahrzeugs auf der Basis des integrierten Werts
und des Änderungszustands
des integrierten Werts, die von der Integrierstufe ausgegeben werden.
Die so ausgestaltete Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands
kann auf diese Weise den laufenden Lenkzustand exakt ermitteln.
Der Lenkzustand kann z. B. die Kraft sein, mit der der Fahrer das
Lenkrad des Fahrzeugs faßt
(Lenkrad-Greifkraft). In diesem Fall kann die Lenkrad-Greifkraft
sehr genau ermittelt werden. Der Lenkzustand kann alternativ auch
der Zustand der Straßenoberfläche sein,
auf der das Fahrzeug fährt
(Zustand der Straßenoberfläche). In
diesem Fall kann der Zustand der Straßenoberfläche mit hoher Genauigkeit festgestellt
werden.
-
Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung
des Fahrzeuglenkzustands für
die Anwendung auf ein Fahrzeuggerät vorgesehen, bei dem eine
vorbestimmte Funktion auf der Basis eines Drehmomentdetektorsignals
ausgeführt
wird, das für
das auf die Lenksäule
des Fahrzeugs ausgeübte
Drehmoment kennzeichnend ist, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte
umfaßt: Integrieren
eines Absolutwerts des Änderungsbetrags
des Drehmoments an der Lenksäule,
um dadurch einen integrierten Wert der Drehmomentänderung
bereitzustellen, und Ermitteln der Lenkrad-Greifkraft oder des auf
das Lenkrad einwirkenden Zustands der Straßenoberfläche auf der Basis des integrierten
Werts der Drehmomentänderung. Das
Verfahren zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands, das diese Merkmale
aufweist, kann die laufende Lenkrad-Greifkraft oder den Zustand
der Straßenoberfläche mit
hoher Genauigkeit ermitteln.
-
Im
folgenden werden anhand der anliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung im Detail beschrieben.
-
1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein Lenksystem für ein Fahrzeuggerät, an dem die
Grundprinzipien eines Steuerverfahrens nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert werden
sollen,
-
2 zeigt
ein Flußdiagramm
eines Steuerungsprozesses, der von einer Steuervorrichtung des Fahrzeuggeräts ausgeführt wird,
-
3 zeigt
ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs des integrierten Werts der
Drehmomentänderung,
die detektiert wird, wenn ein Fahrzeug, das mit einer elektrischen
Servolenkung ausgestattet ist, die eine Steuervorrichtung zur Berechnung
des integrierten Werts der Drehmomentänderung aufweist, geradeaus
fährt,
unter verschiedenen Lenkrad-Greif- oder Haltezuständen oder
bei verschiedenen Oberflächenzuständen der
Straße,
-
4 zeigt
den generellen Aufbau einer Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands
in einer Darstellung als Blockdiagramm,
-
5 zeigt
den Aufbau der Steuervorrichtung in der elektrischen Servolenkung
in einer Darstellung als Blockdiagramm,
-
6 zeigt
die generelle Struktur einer Einheit zur Einstellung eines Motorzielstroms
in der Steuervorrichtung in einer Darstellung als Blockdiagramm,
-
7 zeigt
ein Flußdiagramm
eines Fehlerdiagnoseprozesses, der in der Steuervorrichtung durchgeführt wird,
-
8 zeigt
ein Flußdiagramm
eines zweiten Beispiels für
den Fehlerdiagnoseprozeß,
-
9 zeigt
ein Flußdiagramm
eines Justierprozesses, der in der Steuervorrichtung durchgeführt wird,
-
10 zeigt
ein Flußdiagramm
eines von der Steuervorrichtung durchgeführten Prozesses zur Diagnose
eines Fehlers des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors,
-
11 zeigt
ein die Struktur eines mit Bremskraft arbeitenden Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystems
(VSA-Systems) in einer Darstellung als Blockdiagramm,
-
12 zeigt
den generellen Aufbau einer herkömmlichen
elektrischen Servolenkung in einer schematischen Ansicht,
-
13 zeigt
die Struktur einer Steuervorrichtung in der herkömmlichen elektrischen Servolenkung
in einer Darstellung als Blockdiagramm.
-
Zunächst sei
auf 1 Bezug genommen, die in schematischer Darstellung
ein Lenksystem für ein
Fahrzeuggerät
zeigt, an dem die Grundprinzipien eines Steuerverfahrens nach einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert
werden sollen. Ähnlich wie
das oben anhand von 12 beschriebene Lenksystem umfaßt auch
das Lenksystem 10 ein Lenkrad 11, eine Steuersäule 13,
an dem ein Drehmomentsensor 12 montiert ist, ein Ritzel 14,
eine Zahnstange 15 sowie steuerbare Straßenräder 16 (von
denen in der Figur zur Vereinfachung der Darstellung nur eines gezeigt
ist). Wenn der Fahrzeuglenker auf das Lenkrad 11 ein Lenkmoment
Ms ausübt,
wird das Lenkrad 11 normalerweise gedreht, so daß das Lenkmoment
Ms auf die Lenksäule 13 übertragen
wird und das Ritzel 14 gedreht wird. Die Drehung des Ritzels 14 wird
in eine lineare Bewegung der Zahnstange 15 umgesetzt, so
daß die
Richtung der Räder 16 nach
der Anweisung des Fahrers geändert
wird. Auf diese Weise kann die Fahrtrichtung des Fahrzeugs geändert werden,
wie dies der Fahrer wünscht.
Falls das Fahrzeuggerät
eine elektrische Servolenkung ist, wird dabei ein Lenkservomotor
angetrieben, der eine Lenkunterstützung liefert.
-
Das
Drehmoment T, das auf den an der Lenksäule 13 montierten
Drehmomentsensor 12 einwirkt, ist gleich der Differenz
zwischen erstens dem Drehmoment (θs × k (k ist eine Konstante)),
das durch die Drehung der Lenksäule 13 erzeugt
wird, wenn das Lenkrad 11 durch ein auf das Lenkrad 11 einwirkendes
Lenkmoment Ms um einen Winkel θs gedreht
wird, und zweitens dem Drehmoment (θr × k), das erzeugt wird, wenn
das Ritzel 14 durch eine Axialkraft Fr, die die lenkbaren
Straßenrädern 16,
die die Oberfläche
der Straße
kontaktie ren, auf die Zahnstange 15 ausüben, um einen Winkel θr gedreht
wird. Das auf diese Weise an der Lenksäule erzeugte Drehmoment T wird
durch (θs – θr) × k dargestellt. Der
Drehmomentsensor 12 detektiert den Wert des Drehmoments
T.
-
Während das
herkömmliche
Fahrzeuggerät das
Fahrzeug steuert, indem es die von dem Drehmomentsensor detektierten
Drehmomentwerte benutzt, steuert das Steuerverfahren für ein Fahrzeuggerät gemäß der Erfindung
das Fahrzeuggerät
und damit das Fahrzeug, indem ein integrierter Wert (akkumulierter
Wert) der Drehmomentänderung
benutzt wird, der durch Integrieren des Absolutwerts des Änderungsbetrags
des Drehmoments T gewonnen wird, wie dies im folgenden detailliert
beschrieben wird.
-
Die
in dem Fahrzeuggerät
vorgesehene Steuervorrichtung führt
einen Steuerungsprozeß nach
einer Schrittfolge aus, die in dem Flußdiagramm von 2 dargestellt
ist. In dem errsten Schritt S10 nimmt der Drehmomentsensor 12 den
detektierten, laufenden Drehmoomentwert T12a auf. In dem Schritt
S11 wird dann der Betrag der Änderung
T12b des laufend detektierten Drehmoments gegenüber dem letzten oder vorangehend
detektierten Drehmomentwert berechnet durch T12b (kontinuierlich) = Δ12a/Δt (differentieller logischer
Ausdruck in einem kontinuierlichen System) Gleichung (1)
-
Da
die in dem Fahrzeuggerät
benutzte Steuervorrichtung eine digitale Verarbeitung vornimmt, wird
der Änderungsbetrag
T12b in Wirklichkeit berechnet durch T12b
= T12a(n) – T12a(n – 1), Gleichung (2)worin
(n) ein Suffix ist, das einen laufenden Wert repräsentiert,
während
(n – 1)
ein Suffix ist, das den letzten oder vorhergehenden Wert repräsentiert.
-
In
diesem Fall wird als tatsächlicher
berechneter Wert der Drehmomentänderung
ein Wert gesetzt, der nach einem Verfahren mit Z-Transformation
berechnet wird. Durch die Einflüssse
von diskreten Abtastfehlern ist die hier durchgeführte diskrete Differenzierung
keine exakte Differenzierung und würde Werte mit großen Fehlerkomponenten
ergeben. Da diese Fehlerkomponenten eine genaue Ermittlung der auf
der Basis des berechneten Werts T12b der Lenkrad-Greifkraft verhindern,
wird der berechnete Wert T12b in dem Schritt S12 nach der folgenden
Gleichung (3) geglättet. T13 = {|T12b(n)| + |T12b(n – 1)| ... |T12b (n – m)|} ÷ (m +
1) Gleichung (3)worin
T13 einen integrierten Wert darstellt, der durch Integrieren des
Absolutwerts des Ännderungsbetrags
T12b über
(m + 1) Zeiten gewonnen wird.
-
Der
integrierte Wert T13 der Drehmomentänderung wird so durch den mathematischen
Ausdruck (3) oder das Verfahren mit Z-Transformation gewonnen. In
dem Schritt S13 steuert die Steuervorrichtung dann das Fahrzeuggerät auf der
Basis des integrierten Werts T13.
-
Die
folgenden Abschnitte beschreiben die Ergebnisse von Versuchen, die
durchgeführt
wurden, um festzustellen, wie der integrierte Wert T13 und der detektierte
Drehmomentwert T12a in Abhängigkeit von
dem Lenkrad-Greifzustand und dem Zustand der Straßenoberfläche differieren.
-
3 zeigt
die zeitlichen Änderungen
des integrierten Werts T13 der Drehmomentänderung, der detektiert wird,
wenn ein Fahrzeug mit einer elektrischen Servolenkung, die mit einer
Steuervorrichtung zum Berechnen des integrierten Werts ausgestattet ist,
bei verschiedenen Lenkrad-Greif- oder Haltezuständen und bei verschiedenen
Straßenoberflächenzuständen geradeaus
fährt.
In dem Detektierungsbereich A (Zeitbereich A) von 3 ist
die Änderung des
integrierten Werts T13 für
den Fall dargestellt, daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrzeuglenker
das Lenkrad leicht oder locker hält.
In dem Detektierungsbereich B (Zeitbereich B) ist die Änderung
des integrierten Werts T13 für
den Fall dargestellt, daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrzeuglenker das
Lenkrad fest gefaßt
hält. In
dem Detektierungsbereich C (Zeitbereich C) ist die Änderung
des integrierten Werts T13 für
den Fall dargestellt, daß das Fahrzeug
auf einer asphaltierten Straße
fährt und
der Fahrzeuglenker die Hand nicht am Lenkrad hat. In dem Detektierungsbereich
D (Zeitbereich D) ist die Änderung
des integrierten Werts T13 für
den Fall dargestellt, daß das
Fahrzeug auf einer unebenen Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad
hält.
-
Speziell
in dem Fall, in dem das Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fuhr
und der Fahrzeuglenker das Lenkrad losließ oder nicht anfaßte, war der
integrierte Wert T13 der Drehmomentänderung am kleinsten (mit TC
bezeichnet), wie in dem Zeitbereich C von 3 ersichtlich
ist. In dem Fall, in dem das Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fuhr
und der Fahrer das Lenkrad fest gefaßt hielt, war der integrierte
Wert T13 größer (mit
TB bezeichnet), wie in dem Zeitbereich B von 3 ersichtlich
ist. In dem Fall, in dem das Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fuhr
und der Fahrer das Lenkrad leicht oder locker hielt, entsprach der
integrierte Wert T13 einem Mittelwert zwischen den Werten TC und
TB (allgemein mit TA bezeichnet), wie in dem Zeitbereich A von 3 ersichtlich
ist.
-
Für den Fall,
daß das
Fahrzeug auf einer unebenen Straße fuhr und der Fahrer das
Lenkrad hielt, überstieg
der integrierte Wert T13 einen Wert TD, wie in dem Zeitbereich D
von 3 ersichtlich ist.
-
Solche
Experimente zeigen klar, daß der
integrierte Wert T13 der Drehmomentänderung in Abhängigkeit
von Änderungen
des Lenkrad-Halte- oder -Greifzustands oder in Abhängigkeit
vom Zustand der Straßenoberfläche stark
variiert. Dies bedeutet, daß auf
der Basis des integrierten Werts T13 der Lenkrad-Haltezustand und
der Zustand der Straßenoberfläche bestimmt
werden können.
Die vorliegende Erfindung eröffnet
so die Möglichkeit,
das Fahrzeuggerät
in Abhängigkeit
von dem ermittelten Lenkrad-Haltezustand und dem Zustand der Straßenoberfläche zu steuern.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird der Lenkzustand des Fahrzeugs nach einem Verfahren
zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands bestimmt, das im Folgenden
beschrieben werden soll. Das Verfahren zur Erfassung des Lenkzustands
basiert auf den oben erwähnten
Steuerungsprinzipien und experimentellen Ergebnissen und wird auf
das Fahrzeuggerät
angewendet, das vorbestimmte Funktionen auf der Basis eines Detektorsignals
ausführt,
welches für
eine Änderung
des auf die Lenksäule 13 einwirkenden
Drehmoments repräsentativ
ist. Das Verfahren zur Erfassung des Lenkzustands ermittelt die
Greifkraft, die auf das Lenkrad 11 einwirkt oder den Straßenoberflächenzustand,
der auf die Lenksäule 13 einwirkt,
auf der Basis des integrierten Werts T13 der Drehmomentänderung,
der durch Integrieren des Absolutwerts des Änderungsbetrags T12b des Drehmoments
gewonnen wird.
-
Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird die Greifkraft, mit der der Fahrer das Lenkrad 11 faßt, nach
einem Verfahren zur Ermittlung der Greifkraft bestimmt. Dieses Verfahren zur
Ermittlung der Greifkraft ermittelt die Lenkrad-Greifkraft auf der
Basis der experimentellen Ergebnisse von 3, d. h.
des kleinsten integrierten Werts TC für den Fall, daß das Fahrzeug
auf einer asphaltierten Straße
fährt und
der Fahrer das Lenkrad nicht anfaßt (Zeitbereich C von 3),
des integrierten Werts TB für
den Fall, daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad
fest umgreift (Zeitbereich B von 3), und des
Werts TA für
den Fall, daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad
leicht hält
(Zeitbereich A von 3), die zeigten, welcher mittlere
Integralwert auf einer asphaltierten Straße gewonnen wurde. Das Verfahren zur
Ermittlung der Greifkraft klassifiziert den Lenkrad-Haltezustand
als "nicht gehalten", wenn der integrierte
Wert T13 auf einer asphaltierten Straße relativ klein ist, während es
den Lenkrad-Haltezustand als "von
dem Fahrer gehalten" klassifiziert,
wenn der integrierte Wert T13 auf einer asphaltierten Straße relativ
groß ist.
-
Der
Zustand der Straßenoberfläche wird
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Erfindung nach einem Verfahren zur Ermittlung des Zustands der
Straßenoberfläche auf
der Basis der experimentellen Ergebnisse von 3 ermittelt,
d. h. auf der Basis des kleinsten integrierten Werts TC für den Fall,
daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad
nicht anfaßt
(Zeitbereich C von 3), auf der Basis des integrierten Werts
TB für
den Fall, daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad fest
umgreift (Zeitbereich B von 3), und
auf der Basis des Werts TA für
den Fall, daß das
Fahrzeug auf einer asphaltierten Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad
leicht hält
(Zeitbereich A von 3), die zeigten, welcher mittlere
Integralwert auf einer asphaltierten Straße gewonnen wurde. Die Ermittlung des
Zustands der Straßenoberfläche nach
dem Verfahren zur Ermittlung des Zustands der Straßenoberfläche basiert
außerdem
auf dem Wert TD für
den Fall, daß das
Fahrzeug auf einer unebenen Straße fährt und der Fahrer das Lenkrad
hält (Zeitbereich
D von 3). Auf diese Weise stellt das Verfahren zur Ermittlung
des Zustands der Straßenoberfläche auf der
Basis des integrierten Werts T13 der Drehmomentänderung und auf der Basis des
Drehmomentwerts T12a fest, ob das Fahrzeug auf einer unebenen Straßenoberfläche oder
auf einer glatten Straßenoberfläche fährt, d.
h., wenn der Drehmomentwert T12a klein und der integrierte Wert
T13 groß ist,
stellt das Verfahren zur Ermittlung des Zustands der Straßenoberfläche fest,
daß das
Fahrzeug auf einer unebenen Straßenoberfläche fährt, während das Verfahren zur Ermittlung
des Zustands der Straßenoberfläche feststellt,
daß das
Fahrzeug auf einer glatten Straßenoberfläche fährt, wenn
sowohl der Drehmomentwert T12a als auch der integrierte Wert T13 klein
ist.
-
Bei
dem Verfahren gemäß der Erfindung
zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands, das sich mit Vorteil bei
dem Fahrzeuggerät
anwenden läßt, welches
auf der Basis eines Detektorsignals, das für eine Änderung des auf die Lenksäule 13 einwirkenden
Drehmoments repräsentativ
ist, vorbestimmte Funktionen ausführt, wird die Greifkraft an
dem Lenkrad 11 oder der auf die Lenksäule einwirkende Zustand der
Straßenoberfläche auf
der Basis des integrierten Werts der Drehmomentänderung ermittelt, der durch
Integrieren des Absolutwerts eines Änderungsbetrags des Drehmoments
gewonnen wird. Auf diese Weise kann das Verfahren gemäß der Erfindung
zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands die Greifkraft oder den
Zustand der Straßenoberfläche mit
hoher Genauigkeit bestimmen.
-
Als
nächstes
wird eine Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, wobei in erster Linie auf 4 Bezug
genommen wird, die ein Blockdiagramm zeigt, aus dem der generelle
Aufbau der Steuervorrichtung 17 des Fahrzeuggeräts hervorgeht.
Die Steuervorrichtung 17 umfaßt eine Einheit 18 zum
Einstellen des Motorzielstroms, eine Vorrichtung 19 zur
Erfassung des Lenkzustands und eine Motorsteuerung 20.
Das Fahrzeuggerät
umfaßt ferner
eine Drehmomentdetektoreinheit 21 und einen Motor 22.
-
Die
Einheit 18 zur Einstellung des Motorzielstroms erzeugt
ein Signal, das für
einen Wert des Motorzielstroms kennzeichnend ist. Die Motorsteuerung 20 steuert
den Betrieb des Motors 22 auf der Basis dieses Motorzielstromwerts.
Die Drehmomentdetektoreinheit 21 umfaßt den Drehmomentsensor 12 von 1 zum
Detektieren des an der Lenksäule 13 erzeugten
Drehmoments.
-
Die
Vorrichtung 19 zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands
umfaßt
eine Einheit 23 zur Berechnung des Drehmomentänderungsbetrags
T12b auf der Basis des von der Drehmomentdetektoreinheit 21 ausgegebenen
Drehmomentwerts T12a, ferner eine Integrierstufe 24 zum
Integrieren des Absolutwerts des Drehmomentänderungsbetrags T12b sowie
eine Einheit 25 zur Erfassung des Lenkzustands während der
Fahrt des Fahrzeugs auf der Basis des integrierten Werts T13 und
des Änderungszustands
des Werts T13, der von der Integrierstufe 24 ausgegeben
wird. Der Lenkzustand, der hier ermittelt werden soll, ist die Kraft,
mit der das Lenkrad erfaßt wird,
oder der Zustand der Straßenoberfläche, auf der
das Fahrzeug fährt.
-
Die
Einheit 23 zur Berechnung des Drehmomentänderungsbetrags
berechnet den Drehmomentänderungsbetrag
T12b auf der Basis des von der Drehmomentdetektoreinheit 21 ausgegebenen
Drehmomentwerts T12a. Die Integrierstufe 24 integriert den
Absolutwert des Drehmomentänderungsbetrags T12b,
der von der Einheit 23 zur Berechnung des Drehmomentänderungsbetrags
ausgegeben wird.
-
Die
Ermittlungseinheit 25 ermittelt den laufenden Lenkzustands
des fahrenden Fahrzeugs nach dem Verfahren zur Erfassung des Lenkzustands
und auf der Basis des integrierten Werts T13 und des Änderungszustands
des Werts T13, der von der Integrierstufe 24 ausgegeben
wird, und gibt das Ermittlungsergebnis aus. Das heißt, wenn
der Drehmomentwert T12a klein und der integrierte Wert T13 groß ist, stellt
die Ermittlungseinheit 25 fest, daß das Fahrzeug auf einer unebenen
Straßenoberfläche fährt, und
wenn sowohl der Drehmomentwert T12a als auch der integrierte Wert
T13 klein ist, stellt die Ermittlungseinheit 25 fest, daß das Fahrzeug
auf einer glatten Straßenoberfläche fährt. Somit
gibt die Ermittlungseinheit 25 das Ergebnis der Ermittlung
oder ein Dämpfungsverhältnis aus,
das aus einer vorbestimmten Tabelle auf der Basis des Ermittlungsergebnisses
gewonnen wird.
-
Der
von der Drehmomentdetektoreinheit 21 (Drehmomentsensor 12)
detektierte Drehmomentwert T12a wird der Steuervorrichtung 17 zugeführt. Die
Einheit 23 zur Berechnung des Drehmomentänderungsbetrags
berechnet den Drehmomentänderungsbetrag
T12b auf der Basis des zugeführten Drehmomentwerts
T12a, und die Integrierstufe 24 integriert den Absolutwert
des Drehmomentänderungsbetrags
T12b und gibt den integrierten Wert T13 der Drehmomentänderung
aus. Die Ermittlungseinheit 25 identifiziert oder ermittelt
den Lenkzustand des fahrenden Fahrzeugs nach dem Verfahren zur Erfassung
des Lenkzustands und auf der Basis des integrierten Werts T13 und
des Änderungszustands des
Werts T13, der von der Integrierstufe 24 ausgegeben wird,
und liefert an die Einheit 18 zum Einstellen des Motorzielstroms
das Ermittlungsergebnis oder ein Dämpfungsverhältnis, das auf der Basis des Ermittlungsergebnisses
aus der Tabelle gewonnen wird. Die Einheit 18 zum Einstellen
des Motorzielstroms stellt auf der Basis des Ermittlungsergebnisses
oder des Dämpfungsverhältnisses
einen Motorzielstrom ein, und die Motorsteuerung 20 steuert
den Betrieb des Lenkservomotors 22 nach Maßgabe dieses
Motorzielstroms. Auf diese Weise kann der Lenkzustand genau bestimmt
werden, und der Betrieb des Lenkservomotors 22 kann in
Abhängigkeit
von dem ermittelten Lenkzustand optimal gesteuert werden.
-
Das
heißt,
die Vorrichtung 19 zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands
kann die laufende Lenkrad-Greifkraft oder den Zustand der Straßenoberfläche als
einen die Lenkung betreffenden Zustand genau bestimmen.
-
Das
Verfahren und die Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands,
die oben beschrieben wurden, können
auf das erfindungsgemäße Steuerverfahren
zum Steuern des Fahrzeuggeräts
angewendet werden, das vorbestimmte Funktionen auf der Basis eines
Detektorsignals ausführt,
das für
das an der Lenksäule 13 erzeugte
Drehmoment repräsentativ
ist, um die Lenkrad-Greifkraft oder den auf die Lenksäule 13 einwirkenden
Zustand der Straßenoberfläche zu bestimmen.
Auf diese Weise kann das Steuerverfahren gemäß der Erfindung das Fahrzeuggerät in Abhängigkeit
von der ermittelten Lenkrad-Greifkraft oder dem auf die Lenksäule 13 einwirkenden
Zustand der Straßenoberfläche optimal
gesteuert werden.
-
Dieser
und die folgenden Abschnitte beschreiben ein erstes spezifisches
Ausführungsbeispiel
des Steuerverfahrens gemäß der Erfindung
für den
Fall, daß das
Fahrzeuggerät
eine elektrische Servolenkung ist. 5 zeigt
ein Blockdiagramm, aus dem der generelle Aufbau der Steuervorrichtung 26 der
elektrischen Servolenkung hervorgeht. Wenn der integrierte Wert
des Drehmomentänderungsbetrags
relativ klein ist, wird ein Steuerungskoeffizient, der von einem
Dämpfungssteuerelement
in der Steuervorrichtung 26 benutzt werden soll, auf einen
Wert gesetzt, der eine starke Drehmomentdämpfungswirkung liefert.
-
Die
Steuervorrichtung 26 umfaßt eine Einheit 27 zum
Einstellen eines Motorzielstroms, eine Vorrichtung 28 zur
Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands und eine Motorsteuerung 20.
Die elektrische Servolenkung umfaßt ferner einen Drehmomentsensor 29 und
einen Motordrehzahlsensor 30. Die Motorsteuerung 20 gleicht
in ihrer Konstruktion und ihrer Funktion der Motorsteuerung 20 von 4.
Die Einheit 27 zur Einstellung des Motorzielstroms umfaßt eine
Drehmoment-Meß-
und -Verarbeitungseinheit 31, eine Drehzahl-Meß- und -Verarbeitungseinheit 32,
eine Tabelle 33 mit Drehmomentwerten, eine Drehzahl-Tabelle 34 und
Rechenschaltungen 35 und 36. Die Vorrichtung 28 zur
Erfassung des Lenkzustands umfaßt eine
Einheit 37 zur Berechnung der Drehmomentänderung,
eine Integrierstufe 38 und eine Ermittlungseinheit 40 mit
einer Tabelle 39 für
integrierte Werte.
-
Die
Drehmoment-Meß-
und -Verarbeitungseinheit 31 in der Einheit 27 zum
Einstellen des Motorzielstroms mißt und verarbeitet ein von
dem Drehmomentsensor zugeführtes
Drehmomentdetektorsignal und wandelt das Drehmomentdetektorsignal
in Daten T des Drehmomentwerts und Drehmoment-Richtungsdaten um,
die für
die Intensität
und die Richtung des detektierten Drehmoments kennzeichnend sind. Die
Drehzahl-Meß-
und -Verarbeitungseinheit 32 mißt und verarbeitet ein Eingangssignal
aus dem Drehzahlsensor 30 und wandelt das Eingangssignal in
Drehzahldaten und Drehrichtungsdaten um, die für die Intensität und die
Richtung der detektierten Drehzahl kennzeichnend sind.
-
Die
Einheit 37 zur Berechnung der Änderung des Drehmomentwerts
in der Vorrichtung 28 zur Erfassung des Lenkzustands berechnet
einen Drehmomentänderungsbetrag
T12b und erzeugt Daten, die für
den berechneten Drehmomentänderungsbetrag T12b
kennzeichnend sind. Die Integrierstufe 38 integriert den
Absolutwert des Drehmomentänderungsbetrags
T12b, der von der Einheit 37 zur Berechnung der Änderung
des Drehmomentwerts ausgegeben wird, und berechnet einen integrierten
Wert T13 der Drehmomentänderung.
Die Ermittlungseinheit 40 sucht in der Tabelle 39 für integrierte
Werte nach einem Dämpfungsverhältnis, das
dem von der Integrierstufe 38 ausgegebenen integrierten
Wert T13 entspricht.
-
Die
Drehmoment-Tabelle 33 in der Einheit 27 zur Einstellung
des Motorzielstroms ist eine Datentabelle, in der Daten gespeichert
sind, die für
verschiedene Motorströme
kennzeichnend sind, die verschiedenen Drehmomentwerten entsprechen.
In der Tabelle 33 ändert
sich der Motorstrom relativ zu dem Drehmoment als monoton ansteigende
Funktion. Die Drehzahl-Tabelle 34 ist eine Datentabelle,
in der verschiedenen Motorströme
gespeichert sind, die verschiedenen Drehzahlen entsprechen. Die
Tabelle 34 der integrierten Werte in der Ermittlungseinheit 40 ist eine
Datentabelle in der Daten gespeichert sind, die für verschiedene
Dämpfungsverhältnisse
kennzeichnend sind, die verschiedenen integrierten Werten entsprechen,
die durch Integrieren der Absolutwerte der Drehmomentänderungsbeträge gewonnen
werden. In der Tabelle 39 ändert sich das Dämpfungsverhältnis relativ
zu dem integrierten Wert des Drehmomentänderungsbetrags als monoton
abfallende Funktion.
-
Auf
der Basis der Drehmomentdaten, der Drehzahldaten und der Daten des
Drehmomentänderungsbetrags,
die aus den betreffenden Tabellen der Einheit 27 zum Einstellen
des Motorzielstroms und der Einheit 28 zur Erfassung des
Lenkzustands ausgelesen werden, werden geeignete Werte des Motorstroms
und des Dämpfungsverhältnisses
eingestellt, und der so eingestellten Werte für den Motorstrom und das Dämpfungsverhältnis werden
in den Recheneinheiten 35 und 36 arithmetisch
verarbeitet, so daß ein
Motorzielstrom festgelegt wird und der Lenkservomotor 22 von
der Motorsteuerung 20 dem Motorzielstrom entsprechend gesteuert
wird.
-
Wenn
der integrierte Wert des Drehmomentänderungsbetrags relativ klein
ist, wird der von dem Dämpfungssteuerelement
zu benutzende Steuerungskoeffizient auf einen Wert gesetzt, der
eine größere Drehmomentdämpfungswirkung
ergibt. Wenn die Lenkrad-Greifkraft relativ klein ist, kann deshalb die
Konvergenz-(Rückstellungs)-Charakteristik
des Lenkrads signifikant verbessert werden. Außerdem kann der Fahrzeuglenker
das Lenkrad drehen, ohne das Gefühl
zu haben, daß das
Lenkrad schwergängig ist.
Wenn man in der elektronischen Steuereinheit (ECU) eine Schaltung
vorsieht, die die obigen Operationen ausführt, kann außerdem verhindert
werden, daß die
Steuerung des Lenkrads durch eine Leistungsabgabe des Lenkservomotors
verlorengeht, die der Absicht des Fahrers zuwiderläuft und
durch einen Fehler der Treiberschaltung oder dgl. verursacht sein kann.
-
Dieser
und die folgenden Abschnitte beschreiben ein zweites spezifisches
Ausführungsbeispiel
des Steuerverfahrens gemäß der Erfindung
für den
Fall, daß das
Fahrzeuggerät
eine elektrische Servolenkung ist. 6 zeigt
ein Blockdiagramm, aus dem der Aufbau einer Steuervorrichtung 41 für die elektrische
Servolenkung hervorgeht. Wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung
relativ groß und
der Drehmomentwert relativ klein ist, wird der Steuerungskoeffizient
für ein
Dämpfungssteuerelement
in einer Steuereinrichtung 41 so gesetzt, daß eine größere Drehmomentdämpfungswirkung
erreicht wird.
-
Die
Steuervorrichtung 41 umfaßt eine Einheit 42 zum
Einstellen des Motorzielstroms, eine Einheit 28A zur Ermittlung
der Lenkbedingung und eine Motorsteuerung 20. Die elektrische
Servolenkung umfaßt
einen Drehmomentsensor 29 und einen Drehzahlsensor 30.
Die Motorsteuerung 20 der Steuervorrichtung 41 gleicht
in ihrer Konstruktion und Funktion der Motorsteuerung 20 von 4.
Die Einheit 42 zur Einstellung des Motorzielstroms umfaßt eine
Drehmoment-Meß-
und -Verarbeitungseinheit 43, eine Drehzahl-Meß- und -Verarbeitungseinheit 44,
eine Tabelle 45 mit Drehmomentwerten, eine Drehzahl-Tabelle 46 und
Rechenschaltungen 47 und 48. Die Einheit 28A zur
Erfassung des Lenkzustands umfaßt
eine Einheit 49 zur Berechnung der Änderung des Drehmomentwerts,
eine Integrierstufe 50, eine Ermittlungseinheit mit einer
Tabelle 51 von integrierten Werten und einer Drehmoment/Dämpfungsverhältnis-Tabelle 52 sowie
eine Recheneinheit 53.
-
Die
Drehmoment-Meß-
und -Verarbeitungseinheit 43 in der Einheit 42 zur
Einstellung des Motorzielstroms mißt und verarbeitet ein Eingangssignal aus
dem Drehmomentsensor und wandelt das Eingangssignal in Daten T des
Drehmomentwerts und Drehmoment-Richtungs daten um, die für die Intensität und Richtung
des detektierten Drehmoments kennzeichnend sind. Die Drehzahl-Meß- und -Verarbeitungseinheit 44 mißt und verarbeitet
ein Eingangssignal aus dem Drehzahlsensor 30 und wandelt
das Eingangssignal in Drehzahldaten und Drehrichtungsdaten um, die
für die
Intensität
und Richtung der detektierten Drehung kennzeichnend sind. Die Einheit 49 zur
Berechnung der Änderung
des Drehmomentwerts berechnet den Betrag der Drehmomentänderung
T12b und erzeugt Daten, die für
den berechneten Betrag der Drehmomentänderung T12b kennzeichnend
sind.
-
Die
Tabelle 45 mit Drehmomentwerten in der Einheit 42 zum
Einstellen des Motorzielstroms ist eine Datentabelle, in der Daten
gespeichert sind, die für
verschiedene Motorströme
kennzeichnend sind, die verschiedenen Drehmomentwerten entsprechen. In
der Tabelle 45 ändert
sich der Motorstrom relativ zu dem Drehmoment als monoton ansteigende
Funktion. Die Drehzahl-Tabelle 46 ist eine Datentabelle,
in der verschiedenen Motorströme
gespeichert sind, die verschiedenen Drehzahlen entsprechen. Die
Tabelle 51 der integrierten Werte in der Ermittlungseinheit
ist eine Datentabelle, in der Daten gespeichert sind, die für verschiedene
Dämpfungsverhältnisse
kennzeichnend sind, die verschiedenen integrierten Werten entsprechen,
die durch Integrieren der Absolutwerte der Drehmomentbeträge gewonnen
werden. In der Tabelle 51 ändert sich das Dämpfungsverhältnis relativ
zu dem integrierten Wert des Drehmomentänderungsbetrags als monoton
ansteigende Funktion. Die Drehmoment/Dämpfungsverhältnis-Tabelle 52,
ist eine Datentabelle, in der Daten gespeichert sind, die für verschiedenen
Dämpfungsverhältnisse
kennzeichnend sind, die verschiedenen Drehmomentwerten entsprechen.
In der Tabelle 52 ändert
sich das Dämpfungsverhältnis relativ
zu dem Drehmomentwert als monoton abnehmende Funktion.
-
Auf
der Basis der Daten von Drehmomentwerten, von Drehzahldaten und
Daten des Drehmomentänderungsbetrags,
die aus den betreffenden Tabellen der Einheit 42 zum Einstellen
des Motorzielstroms und der Vorrichtung 28A zur Erfassung
des Lenkzustands ausgelesen werden, werden ein geeigneter Wert des
Motorstroms und ein geeignetes Dämpfungsverhältnis eingestellt,
und der so eingestellte Wert des Motorstroms und das Dämpfungsverhältnis werden
in den Recheneinheiten 38, 39 und 40 arithmetisch
verarbeitet, so daß ein
Motorzielstrom festgelegt wird, und der Lenkservomotor 22 wird
von der Motorsteuerung 20 dem Motorzielstrom entsprechend
gesteuert.
-
Auf
diese Weise wird der von dem Dämpfungssteuerelement
zu benutzende Steuerungskoeffizient auf einen Wert gesetzt, der
eine größere Drehmomentdämpfung bewirkt,
wenn der integrierte Wert des Drehmomentänderungsbetrags relativ groß, der Drehmomentwert
jedoch relativ klein ist, so daß das Rütteln des
Lenkrads wirksam verringert werden kann, wenn das Fahrzeug auf einer
unebenen Straße fährt.
-
Als
nächstes
werden Justier- und Fehlerdiagnose-(Prüf)-Prozesse beschrieben, die
in der elektrischen Servolenkung gemäß der Erfindung ausgeführt werden.
Zunächst
wird ein erstes spezifisches Beispiel des Fehlerdiagnoseprozesses
beschrieben, der so ausgebildet ist, daß er die Länge der für die Fehlerermittlung erforderlichen
Zeit verringert, wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung
relativ klein ist.
-
7 zeigt
ein Flußdiagramm
des Fehlerdiagnose- oder -prüfprozesses.
Zunächst
wird in einem Schritt S20 geprüft,
ob der detektierte laufende Drehmomentwert T kleiner ist als ein
vorbestimmter Wert A1. Wenn in dem Schritt S20 festgestellt wird,
daß der
detektierte laufende Drehmomentwert T kleiner ist als der vorbestimmte
Wert A1, wird in dem nächsten
Schritt S21 geprüft,
ob der laufende Motorstrom Im größer ist
als ein vorbestimmter Wert B1. Wenn die Antwort in dem Schritt S21
affirmativ ist, wird in dem Schritt S22 ein Zähler α um 1 inkrementiert und dann
in dem Schritt S23 geprüft,
ob ein laufender integrierter Wert T13 der Drehmomentänderung
kleiner ist als ein vorbestimmter Wert E1. Falls der integrierte Wert
T13 der Drehmomentänderung
kleiner ist als der vorbestimmte Wert E1 (Ergebnis JA in dem Schritt
S23), wird in dem Schritt S24 geprüft, ob der Zählstand
des Zählers α größer ist
als ein vorbestimmter Wert F1. Wenn die Antwort in dem Schritt S24
affirmativ ist, d. h. wenn der Zählstand
des Zählers α größer ist
als der vorbestimmte Wert F1, wird in dem Schritt S25 festgestellt,
daß die
elektrische Servolenkung in diesem Augenblick fehlerhaft ist oder
an einem Fehler leidet. Anschließend wird der Fehlerdiagnoseprozeß beendet.
-
Wenn
in dem Schritt S20 festgestellt wird, daß der detektierte laufende
Drehmomentwert T gleich oder größer ist
als der vorbestimmte Wert A1, verzweigt sich der Prozeß zu dem
Schritt S26, in dem geprüft
wird, ob der detektierte laufende Drehmomentwert T größer ist
als ein vorbestimmter Wert C1. Wenn der detektierte laufende Drehmomentwert
T nicht größer ist
als der vorbestimmte Wert C1, wird in dem Schritt S27 geprüft, ob der
laufende Motorstrom Im kleiner ist als ein vorbestimmter Wert D1.
Bei einer affirmativen Antwort in dem Schritt S27 geht der Prozeß weiter
zu dem Schritt S22. Wenn in dem Schritt S26 festgestellt wird, daß der laufende
detektierte Drehmomentwert T größer ist
als der vorbestimmte Wert C1, wird der Zähler α in dem Schritt S28 auf "0" zurückgesetzt
und anschließend
der Fehlerdiagnoseprozeß beendet.
Wenn in dem Schritt S21 festgestellt wird, daß der laufende Motorstrom Im
gleich oder größer ist
als der vorbestimmte Wert D1, geht der Prozeß weiter zu dem Schritt S58.
Danach wird der Fehlerdiagnoseprozeß beendet. Wenn der laufende
Motorstrom Im gleich oder kleiner ist als der vorbestimmte Wert
B1, geht der Prozeß weiter
zu dem Schritt S26. Wenn in dem Schritt S23 festgestellt wird, daß der laufende
integrierte Wert T13 der Drehmomentänderung gleich oder größer ist
als der vorbestimmte Wert E1, wird in dem Schritt S29 geprüft, ob der
Zählstand
des Zählers α größer ist
als ein vorbestimmter Wert G1. Wenn die Antwort in dem Schritt S29
affirmativ ist, wird in dem Schritt S25 festgestellt, daß die elektrische
Servolenkung in diesem Zeitpunkt an einem Fehler leidet, andernfalls
wird der Prozeß beendet.
-
Bei
der elektrischen Servolenkung, die als fehlerhaft erkannt wird,
wenn sie länger
als eine vorbestimmte Zeit in einem Fehlerbereich war, wird diese
vorbestimmte Zeit verkürzt,
wenn der integrierte Wert T13 klein ist, d. h. wenn der Fahrer das
Lenkrad nicht festhält,
so daß die
Feststellung, ob ein Fehler vorhanden/nicht vorhanden ist, umgehend
getroffen werden kann. Wenn das Fahrzeuggerät eine elektrische Servolenkung
ist und wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung klein ist, wird die
Länge der
Zeit zur Fehlerfeststellung reduziert, so daß die ECU die Fehlerprüfoperationen
genau entsprechend der Betätigung
der Lenkung durch den Fahrer ausführen kann.
-
Als
nächstes
wird ein zweites spezifisches Beispiel des Fehlerdiagnoseprozesses
beschrieben, mit dem das Vorhandensein/Nichtvorhandensein eines
Fehlers der Transistoren für
die Motorstromsteuerung festgestellt werden kann, wenn der integrierte Wert
der Drehmomentänderung
klein und das Drehmoment ebenfalls klein ist. In diesem Fall wird
zunächst
geprüft,
ob das Fahrzeug geradeaus und auf einer Straße mit stabilem Oberflächenzustand
fährt, wobei
sowohl der detektierte Lenkmomentwert T12 als auch der integrierte
Wert T13 der Drehmomentänderung
klein bleiben. Wenn dieser Zustand einer stabilen Geradeausfahrt
länger
als eine vorbestimmte Zeit andauerte, werden alle vier FETs einer
H-Brückenschaltung
ausgeschaltet, und die FETs werden auf der Basis der Spannung VMP
(oder VMN) an dem Lenkservomotor und der Differenz zwischen den Spannungen
VMP und VMN auf Fehler überprüft. Sobald
der Zustand der stabilen Geradeausfahrt nicht mehr andauert, wird
wieder die normale Steuerung aufgenommen.
-
8 zeigt
ein Flußdiagramm
für das
zweite Beispiel des Fehlerdiagnoseprozesses. Zunächst wird in dem Schritt S30
geprüft,
ob die Batteriespannung VBU über
einem vorbestimmten Wert (z. B. 14 V) #VBUH liegt oder nicht. Falls
die Batteriespannung VBU über
dem vorbestimmten Wert #VBUH liegt, wird in den Schritten S31, S32
und S33 ein Wert "0" als Variable F-FETCA,
F-FETC bzw. CFS03B gesetzt, und der Prozeß geht über einen Verbindungspunkt ➀ weiter
zu dem Schritt S34, in dem "0" als Variable CFS03C
gesetzt wird. In dem nächsten
Schritt S35 wird dann "0" als Variable CFS04C
gesetzt. Anschließend
wird der Fehlerdiagnoseprozeß beendet.
-
Wenn
in dem Schritt S30 festgestellt wird, daß die Batteriespannung VBU
gleich oder kleiner ist als der vorbestimmte Wert #VBUH, wird in
dem Schritt S36 der Wert der Variablen F-FETC als Variable F-FETCA
gesetzt, und in dem nächsten
Schritt S37 wird geprüft,
ob der Absolutwert ABSTRQB des detektierten laufenden Drehmoments
kleiner ist als ein vorbestimmter Wert #FETCTRQB. Wenn die Antwort
in dem Schritt S37 affirmativ ist, wird in dem Schritt S38 geprüft, ob der
integrierte Wert T13 (LCSUM) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert
#FETCSUM. Falls der Absolutwert ABSTRQB des detektierten laufenden
Drehmoments gleich oder größer ist als
der vorbestimmte Wert #FETCTRQB (Ergebnis NEIN) in dem Schritt S37)
oder wenn der integrierte Wert T13 gleich oder größer ist
als der vorbestimmte Wert #FETCSUM, verzweigt der Prozeß zu dem Schritt
S39, in welchem "0" als Variable CFS03B
gesetzt wird, und zu dem Schritt S40, in dem "0" als
Variable F-FETC gesetzt wird. Nach dem Schritt S40 geht der Prozeß weiter
zu dem Schritt S41.
-
Wenn
in dem Schritt S38 festgestellt wird, daß der integrierte Wert T13
(LCSUM) kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCSUM, geht der
Prozeß weiter
zu dem Schritt S41, in dem zu der Variablen CFS03B ein Wert "1" addiert wird. In dem Schritt S43 wird
dann geprüft,
ob die Variable CFS03B kleiner ist als ein vorbestimmter Wert #CFS03B.
Wenn die Antwort in dem Schritt S43 affirmativ ist und wenn die
Variable F-FETCA gleich "1" ist, bedeutet dies,
daß in diesem
Zeitpunkt alle FETs ausgeschaltet sind. In dem Schritt S44 wird
dann weiter geprüft,
ob die Spannung VMN (ADVMN) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert
#FETCH. Wenn in dem Schritt S43 festgestellt wird, daß die Variable
CFS03B nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert #CFS03B, wird
in dem Schritt S45 der vorbestimmte Wert #CFS03B als Variable CFS03B
gesetzt. In dem nächsten
Schritt S46 wird F-FETC auf "1" gesetzt, um das
Schaltverhältnis
auf "0" zu setzen. Anschließend geht
der Prozeß weiter
zu dem Schritt S41.
-
Wenn
in dem Schritt S41 festgestellt wird, daß die Variable F-FETCA gleich "0" ist, bedeutet dies, daß die Steuerung
laufend stattfindet, so daß der
Prozeß nach
Ausführung
der Operationen der Schritte S34 und S35 beendet wird. Wenn in dem Schritt
S44 festgestellt wird, daß die
Spannung ADVMN kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCH, wird
in dem Schritt S47 geprüft,
ob die Spannung ADVMN größer ist
als ein vorbestimmter Wert #FETCL. Wenn in dem Schritt S44 festgestellt wird,
daß die
Spannung ADVMN nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCH,
wird in dem Schritt S48 geprüft,
ob die Spannung ADVMP kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCH.
Wenn die Antwort in dem Schritt S48 affirmativ ist, wird in dem
Schritt S49 zu der Variablen CFS04C "1" addiert
und dann in dem Schritt S50 geprüft,
ob die Variable CFS04C größer ist
als ein vorbestimmter Wert #CFS04C. Wenn die Antwort in dem Schritt
S50 affirmativ ist, wird in dem Schritt S51 der vorbestimmte Wert #CFS04C
als Variable CFS04C gesetzt, in dem Schritt S52 "1" als
Variable U-FAIL gesetzt und in dem Schritt S54 "1" als
Variable U-FSWRN gesetzt und anschließend der Prozeß beendet.
-
Wenn
in dem Schritt S48 festgestellt wird, daß die Spannung ADVMP kleiner
ist als der vorbestimmte Wert #FETCH, wird in dem Schritt S47 weiter
geprüft,
ob die Spannung ADVMN größer ist
als der vorbestimmte Wert #FETCL. Wenn die Spannung ADVMN größer ist
als der vorbestimmte Wert #FETCL, wird der Prozeß nach Ausführung der Operationen der Schritte
S34 und S35 beendet. Wenn in dem Schritt S47 hingegen festgestellt
wird, daß die Spannung
ADVMN nicht größer ist
als der vorbestimmte Wert #FETCL, wird in dem Schritt S55 weiter geprüft, ob die
Spannung ADVMP kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCL. Wenn
die Spannung ADVMP kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCL,
wird der Prozeß nach
Ausführung
der Operationen der Schritte S34 und S35 beendet. Wenn die Spannung
ADVMP nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert #FETCL, wird in
dem Schritt S56 "1" zu der Variablen
CFS03C addiert, und dann wird in dem Schritt S57 geprüft, ob die
Variable CFS03C größer ist
als ein vorbestimmter Wert #CFS03C. Wenn in dem Schritt S57 festgestellt
wird, daß die
Variable CFS03C nicht größer ist
als der vorbestimmte Wert #CFS03C, wird der Prozeß beendet.
Wenn die Variable CFS03C hingegen größer ist als der vorbestimmte
Wert #CFS03C, wird in dem Schritt S58 der vorbestimmte Wert #CFS03C
als Variable CFS03C gesetzt, in dem Schritt S59 "1" als
Variable U-FAIL gesetzt und in dem Schritt S61 "1" als
Variable U-FSWRN gesetzt und danach der Prozeß beendet.
-
Der
Fehlerdiagnoseprozeß von 8 prüft in der
oben beschriebenen Weise die Transistoren für die Motorstromsteuerung auf
Fehler, wenn sowohl der integrierte Wert der Drehmomentänderung
als auch das Drehmoment relativ klein sind, so daß die ECU
die Fehlerprüfoperationen
exakt entsprechend der Lenkbetätigung
des Fahrers vornehmen kann.
-
Als
nächstes
wird ein Beispiel für
einen Stromsensor-Justierprozeß beschrieben,
bei dem der Stromsensor der elektrischen Servolenkung justiert wird,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung klein ist und der Drehmoment
ebenfalls klein ist. In diesem Fall justiert der Justierprozeß den N-Punkt
(Nullpunkt) des Stromsensors, der in einem Strompfad angeordnet
ist, über
den dem Lenkservomotor Strom zugeführt wird. Es wird speziell
geprüft, ob
das Fahrzeug bei stabilem Zustand der Straßenoberfläche geradeausfährt, wobei
sowohl der detektierte Wert des Lenkmoments T12 als auch der integrierte
Wert T13 der Drehmomentänderung
klein bleiben, und wenn ein solcher stabiler Zustand der Geradeausfahrt über eine
vorbestimmte Zeit angedauert hat, werden alle FETs der H-Brückenschaltung
ausgeschaltet. Wenn der N-Punkt des Stromsensors nicht richtig erkannt
wird, wird der N-Punkt progressiv justiert. Es ist zu beachten,
daß eine
solche Justierung nicht durchgeführt
wird, wenn der Lenkservomotor dreht.
-
9 zeigt
ein Flußdiagramm
des Prozesses zum Justieren des Stromsensors. Zunächst wird in
dem Schritt S70 geprüft,
ob der detektierte laufende Drehmomentwert T12 klein ist oder nicht.
Wenn in dem Schritt S70 festgestellt wird, daß der detektierte laufende
Drehmomentwert T12 nicht klein ist, wird der Justierprozeß beendet.
Wenn der detektierte laufende Drehmomentwert T12 hingegen klein
ist, wird in dem Schritt S71 geprüft, ob der integrierte Wert T13
der Drehmomentänderung
klein ist. Wenn in dem Schritt S71 festgestellt wird, daß der integrierte Wert
T13 nicht klein ist, wird der Justierprozeß beendet. Wenn der integrierte
Wert T13 hingegen ebenfalls klein ist, wird in dem Schritt S72 geprüft, ob die Drehzahl
des Lenkservomotor klein ist. Wenn in dem Schritt S72 festgestellt
wird, daß Drehzahl
des Lenkservomotors nicht klein ist, wird der Justierprozeß beendet.
Wenn hingegen festgestellt wird, daß die Drehzahl des Lenkservomotors
klein ist, werden in dem Schritt S73 alle FETs der H-Brückenschaltung ausgeschaltet.
Im Anschluß an
den Schritt S73 wird in dem Schritt S74 geprüft, ob der Absolutwert des momentan
detektierten Stroms größer ist
als ein vorbestimmter Wert A. Wenn in dem Schritt S74 festgestellt
wird, daß der
Absolutwert des momentan detektierten Strom gleich oder kleiner
ist als der vorbestimmte Wert A, wird der Justierprozeß beendet,
weil keine Notwendigkeit besteht, den N-Punkt zu justieren. Falls
der Absolutwert des momentan detektierten Stroms größer ist
als der vorbestimmte Wert A, wird in dem Schritt S75 geprüft, ob der
laufende N-Punkt-Strom
größer ist
als der letzte (vorhergehende) N-Punkt-Strom. Wenn die Antwort in
dem Schritt S75 affirmativ ist, wird in dem Schritt S76 ein vorbestimmter
Wert α von
dem letzten N-Punkt-Strom subtrahiert und anschließend der
Justierprozeß beendet. Wenn
hingegen der laufende N-Punkt-Strom nicht größer ist als der letzte N-Punkt-Strom,
wird in dem Schritt S77 der vorbestimmte Wert α zu dem letzten N-Punkt addiert
und anschließend
der Justierprozeß beendet.
Auf diese Weise wird die N-Punkt-Justierung des Stromsensors vervollständigt.
-
Da
der Justierprozeß für den Stromsensor, wie
oben beschrieben, im N-Punkt des in dem Strompfad zu dem Lenkservomotor
angeordneten Stromsensors durchgeführt wird, wenn sowohl der integrierte
Wert der Drehmomentänderung
als auch der Drehmomentwert klein sind, kann der N-Punkt des Stromsensors
während
der Geradeausfahrt auf einer stabilen Straßenoberfläche richtig justiert werden.
-
Als
nächstes
wird ein Fehlerdiagnoseprozeß für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
beschrieben, bei dem festgestellt wird, ob der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
fehlerhaft ist oder Fehlfunktionen aufweist, wenn die Motordrehzahl über einem vorbestimmten
Wert liegt, das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors
nahe bei Null liegt und der integrierte Wert der Drehmomentänderung einen
vorbestimmten Wert überschreitet.
-
10 zeigt
ein Flußdiagramm
des Fehlerdiagnoseprozesses für
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor. Zunächst wird in dem Schritt S80
geprüft,
ob die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektierte laufende
Fahrzeuggeschwindigkeit VP kleiner ist als 1 km/h. Wenn die Antwort
in dem Schritt S80 affirmativ ist, wird in dem nächsten Schritt S81 geprüft, ob die
Motordrehzahl NE größer ist
als ein vorbestimmter Wert. Bei einer negativen Antwort in dem Schritt
S81, wird in dem Schritt S82 der Drehmomentwert Taut "0" gesetzt, und die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit VP wird in dem Schritt S83 als
Fahrzeuggeschwindigkeit VEL gesetzt, die für die nachfolgende Steuerung
zu benutzen ist, und anschließend
wird der Fehlerdiagnoseprozeß für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
beendet. Wenn in dem Schritt S81 festgestellt wird, daß die Motordrehzahl NE
größer ist
als der vorbestimmte Wert, wird in dem Schritt S84 weiter geprüft, ob der
laufende integrierte Wert T13 der Drehzahländerung größer ist als ein vorbestimmter
Wert B. Bei einer negativen Antwort in dem Schritt S84 wird der
Prozeß beendet,
nachdem die Operationen in den Schritten S82 und S83 ausgeführt wurden.
Bei einer affirmativen Antwort in dem Schritt S84 wird in dem Schritt
S85 der Wert "1" zu dem Drehmomentwert
T addiert. In dem folgenden Schritt S86 wird geprüft, ob der
Drehmomentwert T größer ist
als ein vorbestimmter Wert C. Bei einer affirmativen Antwort in
dem Schritt S86 wird in dem Schritt S87 das Produkt "NE × D" als Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerwert
VEL gesetzt und danach der Prozeß beendet. Wenn der Drehmomentwert
T nicht größer ist
als der vorbestimmte Wert C, wird der Fehlerdiagnoseprozeß für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
beendet.
-
Der
Fehlerdiagnoseprozeß für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
ermittelt in der oben beschriebenen Weise, daß der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
fehlerhaft ist oder Fehlfunktionen aufweist, wenn die Motordrehzahl
größer ist
als der vorbestimmte Wert, das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors
nahe bei Null liegt und der integrierte Wert der Drehmomentänderung
größer ist als
der vorbestimmte Wert. Wenn der integrierte Wert T13 der Drehmomentänderung
größer ist
als der vorbestimmte Wert, kann davon ausgegangen werden, daß das Fahrzeug
fährt.
Dadurch kann verhindert werden, daß während des Warmlaufens oder
im Leerlauf des Motors irrtümlicherweise
ein Fehler des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors festgestellt wird.
-
Dieser
und die folgenden Abschnitte beschreiben die Steuerung des Fahrzeuggeräts gemäß der Erfindung,
die durchgeführt
wird, wenn das Fahrzeuggerät
ein mit Bremskraft arbeitendes Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystem (VSA-System) ist. Diese
Steuerung ist so ausgelegt, daß eine
Steuergröße des VSA-Systems
vergrößert wird,
wenn der integrierte Wert der Drehmomentänderung klein ist. Wenn der
integrierte Wert der Drehmomentänderung klein
ist, d. h. wenn der Fahrer das Lenkrad nicht festhält, ist
die Steuerung relativ kräftig,
um die Stabilität des
Fahrzeugverhaltens sicherzustellen. Wenn der integrierte Wert der
Drehmomentänderung
groß ist, ist
die Beherrschbarkeit des Fahrzeugs gesichert, ohne daß die Steuerung
kräftiger
wird. Außerdem wird
das der Lenkrad-Greifkraft entsprechende Bremsmoment gesteuert.
-
11 zeigt
ein Blockdiagramm, aus dem die Struktur des erfindungsgemäß gesteuerten,
mit Bremskraft arbeitenden Fahrzeugstabilitätsunterstützungssystems (VSA-Systems)
hervorgeht. Das VSA-System 60 umfaßt eine Einheit 61 zur
Einstellung der VSA-Steuergröße, eine
Stufe 62 zur Verarbeitung des Drehmomentänderungsbetrags,
eine Integrierstufe 63, eine Ermittlungsstufe 64 mit
einer Tabelle 64a mit Daten integrierter Werte, eine Recheneinheit 65 und
eine VSA-Treiberstufe 66.
-
Die
Einheit 61 zum Einstellen der VSA-Steuergröße setzt
eine VSA-Steuergröße auf der
Basis des Drehmomentwerts aus dem Drehmomentsensor, und die Einheit 62 zur
Verarbeitung des Drehmomentänderungsbetrags
erzeugt Daten, die für
den Drehmomentänderungsbetrag
kennzeichnend sind. Die Integrierstufe 63 integriert den
Absolutwert des Drehmomentänderungsbetrags
und gibt einen laufenden integrierten Wert der Drehmomentänderung
aus. Die Tabelle 64a mit Daten von integrierten Werten
in der Ermittlungseinheit 64 ist eine Datentabelle, die Dämpfungsverhältnisse
definiert, die verschiedenen integrierten Werten der Absolutwerte
der Drehmomentänderung
entsprechen. In der Tabelle 64a ändert sich das Dämpfungsverhältnis relativ
zu dem Drehmomentwert als monoton abnehmende Funktion in einem kleinen
Bereich von integrierten Werten, bleibt jedoch in einem Bereich
integrierter Werte, die einen vorbestimmten Wert überschreiten,
konstant. Die VSA-Treiberstufe 66 steuert das VSA-System
in Abhängigkeit
von einer VSA-Steuergröße an, die
von der Recheneinheit 65 ausgegeben wird.
-
In
dem VSA-System 60 wird anhand der Tabelle 64a mit
Daten integrierter Werte in der Ermittlungseinheit in Abhängigkeit
von dem integrierten Wert, der von der Integrierstufe 63 berechnet
wird, ein passendes Dämpfungsverhältnis ermittelt.
Die Rechenstufe 65 berechnet dann eine Korrektursteuergröße auf der
Basis der von der Einheit 61 zum Einstellen der VSA-Steuergröße gesetzten
VSA-Steuergröße und auf
der Basis des Dämpfungsverhältnisses,
das anhand der Tabelle 64a mit Daten integrierter Werte
festgelegt wird, so daß die
VSA-Treiberstufe 66 das VSA-System entsprechend der von
der Rechenstufe 65 ausgegebenen Steuergröße ansteuert.
-
Für den Fall,
daß das
Fahrzeuggerät
ein VSA-System ist, wird die Steuergröße des VSA-Systems vergrößert, wenn
der integrierte Wert der Drehmomentänderung klein ist, so daß das Verhalten
des Fahrzeugs stabil gesteuert werden kann.
-
Die
Erfindung wurde oben für
den Fall beschrieben, daß das
Fahrzeuggerät
eine elektrische Servolenkung oder ein VSA-System ist. Natürlich kann
die vorliegende Erfindung auch bei anderen Geräten angewendet werden, zu deren
Steuerung ein detektierter Drehmomentwert aus dem Drehmomentsensor
benutzt wird. So bietet die Erfindung z. B. besonders große Vorteile,
wenn sie auf ein Lenksystem mit variablem Übersetzungsverhältnis (VGS-System) angewendet
wird, weil das VGS-System im Vergleich zu herkömmlichen Lenksystemen einen
scharfen Reifeneinschlagwinkel ermöglicht und deshalb eine effektivere
Drehmomentdämpfungssteuerung
erfordert.
-
Die
vorliegende Erfindung mit der oben beschriebenen Anordnung bietet
die folgenden Vorteile.
-
Wie
oben beschrieben wurde, ist das Steuerverfahren gemäß der Erfindung
primär
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Fahrzeuggerät
durch einen integrierten (akkumulierten) Wert der Drehmomentänderung
gesteuert wird, der durch Integrieren des Absolutwerts eines Drehmoment-(Lenkmoment)-Änderungsbetrags
gewonnen wird. Dadurch können
die Art und Weise, wie der Fahrzeuglenker das Lenkrad hält und der
Zustand der Straßenoberfläche mit
hoher Genauigkeit ermittelt werden, so daß das Fahrzeuggerät auf der
Basis des so ermittelten Lenkrad-Greifzustands und des Zustands
der Straßenoberfläche richtig
gesteuert werden. Wenn man in der ECU eine Schaltung vorsieht, die
die obigen Operationen ausführt,
kann verhindert werden, daß die
Steuerung des Lenkrads durch eine der Absicht des Fahrers entgegenstehende
Leistungsabgabe des Lenkservomotors beeinträchtigt wird, die durch einen
Fehler der Treiberschaltung oder dgl. verursacht sein kann. Auch
für den
Fall, daß das
Fahrzeuggerät
ein VSA- oder VGS-System ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung
ein einfaches Detektieren des Lenkrad-Greifzustands, so daß das Betriebsverhalten
verbessert werden kann. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung
eine optimale Steuerung des Fahrzeuggeräts.
-
Die
Vorrichtung zur Ermittlung des Fahrzeuglenkzustands gemäß der Erfindung
ist weiter gekennzeichnet durch eine Drehmomentdetektoreinheit zum
Detektieren des an der Lenksäule
des Fahrzeugs erzeugten Drehmoments und zur Erzeugung eines Drehmomentdetektorsignals,
das für
das detektierte Drehmoment kennzeichnend ist, eine Integrierstufe
zum Integrieren des Absolutwerts eines Änderungsbetrags des Drehmoments
auf der Basis des von der Drehmomentdetektoreinheit erzeugten Drehmomentdetektorsignals
und eine Ermittlungseinheit, die bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs den
Lenkzustand des Fahrzeugs auf der Basis des integrierten Werts und
des Änderungszustands
des Drehmoments ermittelt, die von der Integrierstufe ausgegeben
werden. Die in dieser Weise ausgebildete Vorrichtung zur Erfassung
des Fahrzeuglenkzustands kann den laufenden Lenkzustand sowie die laufende
Lenkrad-Greifkraft oder die Beschaffenheit der Straßenoberfläche genau
erfassen.
-
Das
Verfahren zur Erfassung des Fahrzeuglenkzustands ist gekennzeichnet
durch die Verfahrensschritte: Integrieren des Absolutwerts eines Änderungsbetrags
des an der Lenksäule
erzeugten Drehmoments, um einen integrierten Wert der Drehmomentänderung
zur Verfügung
zu stellen, und Erfassen der Lenkrad-Greifkraft oder des auf das
Lenkrad einwirkenden Zustands der Straßenoberfläche auf der Basis des integrierten
Werts der Drehmomentänderung.
Das so ausgebildete Verfahren zum Erfassen des Fahrzeuglenkzustands
kann die lau fende Lenkrad-Greifkraft oder den Zustand der Straßenoberfläche mit
hoher Genauigkeit erfassen.