DE112008002240B4

DE112008002240B4 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112008002240B4
Application number: DE112008002240.2T
Authority: DE
Inventors: Takashi Iwasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2028-08-30
Also published as: US8280589B2; CN101795926B; WO2009028735A1; CN101795926A; JP4952931B2; JP2009056835A; US20110264326A1; DE112008002240T5

Abstract

Lenkvorrichtung mit: einer primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102); einer sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50), die von der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) geladen wird; einem elektrischen Stellglied (20), das eine Lenkkraft zum Lenken von Rädern (FWL, FWR) erzeugt; einer Antriebsschaltung (30), welche elektrischen Strom von einer Stromversorgungsschaltung für das Antriebssystem empfängt, die durch Verbinden der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) in Parallelschaltung zueinander gebildet ist, und die das elektrische Stellglied (20) antreibt; und einer elektronischen Steuervorrichtung (60), welche elektrischen Strom von einer Stromversorgungsschaltung (104, 118) für ein Steuersystem empfängt, die mit der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) verbunden ist, und die ein Steuersignal an die Antriebsschaltung (30) so ausgibt, dass sie den Betrieb des elektrischen Stellglieds (20) steuert; dadurch gekennzeichnet, dass sie eine sekundäre Stromversorgungsschaltung (80, 81) für ein Steuersystem umfasst, die mit der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) und der elektronischen Steuervorrichtung (60) verbunden ist und elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die elektronische Steuervorrichtung (60) so bereitstellt, dass sie der Zufuhr von elektrischem Strom an die elektronische Steuervorrichtung (60) Priorität gegenüber der Zufuhr von elektrischem Strom an die Antriebsschaltung (30) einräumt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich umfasst beispielsweise eine elektrische Servolenkvorrichtung einen elektrischen Motor, um ein Lenkhilfsmoment auf eine Drehbetätigung eines Lenkrads zu übertragen, und erzeugt ein geeignetes Lenkhilfsmoment durch die Steuerung der Elektrizitätsbereitstellung an den elektrischen Motor. Das Lenkhilfsmoment wird so festgelegt, dass das Lenkhilfsmoment um so größer wird, je größer das durch einen Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte Lenkmoment und je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Die elektrische Servolenkvorrichtung verwendet eine im Fahrzeug befindliche Batterie als eine Stromquelle zur Durchführung einer solchen Lenkhilfssteuerung.
Zur Zeit eines Lenkeinschlags bei stehenden Fahrzeug oder bei ähnlichen Gelegenheiten kann jedoch die im Fahrzeug befindliche Batterie unter Umständen nicht ausreichen, um die nötige elektrische Leistung bereit zu stellen. Im Hinblick auf ein solches Problem umfasst eine Vorrichtung, die in der JP 2007-91122 A vorgeschlagen ist, welche die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruch 1 bildet, eine sekundäre Stromversorgungsvorrichtung, um die im Fahrzeug befindliche Batterie zu ergänzen. Die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung ist parallel mit einer Stromversorgungsleitung verbunden, die sich von der im Fahrzeug befindlichen Batterie (die nachstehend als die „primäre Stromversorgungsvorrichtung” bezeichnet wird) zu einer Motorantriebsschaltung erstreckt.
In dieser vorgeschlagenen elektrischen Servolenkvorrichtung wird elektrischer Strom zum Antrieb des Motors von der primären Stromversorgung abgezogen. Wenn jedoch die alleinige Nutzung der Stromversorgung der primären Stromversorgungsvorrichtung dabei versagt, ausreichend elektrischen Strom bereitzustellen (beispielsweise zur Zeit des Lenkeinschlags der Räder bei stehendem Fahrzeug), wird elektrische Leistung von der zweiten Stromversorgungsvorrichtung so abgezogen, dass der fehlende Strom ergänzt wird. Außerdem wird elektrische Leistung von der primären Stromversorgungsvorrichtung in die zweite Stromversorgungsvorrichtung geladen, wenn der Stromverbrauch gering ist (beispielsweise zur Zeit einer Geradeausfahrt).
Die DE 199 21 451 C1 lehrt, bei Fahrzeugen mit Mehrspannungsbordnetzen Überkreuzschaltungsmittel einzusetzen, wodurch jedes der zwei Bordnetze bei Ausfall oder Störung des anderen Bordnetzes selbsttätig eine Versorgung der am ausgefallenen Bordnetz angeschlossenen Verbraucher, insbesondere der sicherheitsrelevanten Verbraucher, gegebenenfalls auch mit reduzierter Wirkung, übernehmen kann.
ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
In dem Fall, in welchem die primäre Stromversorgung sich verschlechtert hat, kann jedoch die elektrische Leistung in manchen Fällen zu gering werden, selbst wenn die zweite Stromversorgungsvorrichtung die Ergänzung der elektrischen Leistung durchführt. In einem solchen Fall fallen die Stromversorgungsspannungen der ersten Stromversorgung und der zweiten Stromversorgung ab, was das folgende Problem verursacht.
Die elektrische Servolenkvorrichtung umfasst eine elektronische Steuervorrichtung, die hauptsächlich aus einem Mikrocomputer gebildet wird und dazu angepasst ist, den elektrischen Motor zu treiben und zu steuern. Diese elektronische Steuervorrichtung erhält elektrischen Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung. Wenn daher die Stromversorgungsspannung der ersten Stromversorgungsvorrichtung absinkt und unter die niedrigste Betriebsspannung des Mikrocomputers fällt, wird der Mikrocomputer zurückgesetzt. Wenn der Mikrocomputer zurückgesetzt wird, wird die Lenkhilfssteuerung plötzlich gestoppt. Darüber hinaus kann die Lenkhilfssteuerung nicht sofort erneut gestartet werden, weil eine Anfangsdiagnose durchgeführt werden muss usw., selbst wenn die Stromversorgungsspannung wieder hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, und es ist ihre Aufgabe, das Zurücksetzen des Mikrocomputers der elektronischen Steuervorrichtung selbst dann zu verhindern, wenn die primäre Stromversorgungsvorrichtung sich verschlechtert hat.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird elektrischer Strom der Antriebsschaltung des elektrischen Stellglieds von der Stromversorgungsschaltung für das Antriebssystem bereitgestellt, die durch Verbinden der primären Stromversorgungsvorrichtung und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung in Parallelschaltung gebildet wird. Das bedeutet, dass der Antriebsschaltung des elektrischen Stellglieds elektrischer Strom sowohl von der primären Stromversorgungsvorrichtung als auch von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung bereitgestellt werden kann. Die elektronische Steuervorrichtung gibt ein Steuersignal an die Antriebsschaltung so aus, dass der Betrieb des elektrischen Stellglieds gesteuert wird, und erzeugt eine Lenkkraft, um die Räder durch den Betrieb des elektrischen Stellglieds zu lenken. Beispielsweise umfasst die elektronische Steuervorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung eines Lenkvorgangs, um einen Lenkvorgang durch einen Fahrer zu erfassen, und gibt ein Antriebssignal an die Antriebsschaltung in Übereinstimmung mit dem erfassten Lenkvorgang aus. In diesem Fall kann die Lenkkraft mittels der Übertragung einer Axialkraft auf eine Stange zum Lenken der Räder oder durch Übertragen einer Lenkkraft an eine mit dem Lenkrad verbundene Lenkwelle erzeugt werden.
Die Stromversorgungsschaltung für das Steuersystem, die elektrischen Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung empfängt, und die sekundäre bzw. Hilfsstromversorgungsschaltung für das Steuersystem, die elektrische Leistung von der sekundären Stromversorgungsschaltung empfängt, werden mit der elektronischen Steuervorrichtung verbunden. Selbst wenn die Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung gesunken und die primäre Stromversorgungsspannung abgefallen ist, kann die elektronische Steuervorrichtung daher elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung abnehmen. Als ein Ergebnis kann die vorliegende Erfindung das Auftreten von Schwierigkeiten unterdrücken; insbesondere das Rücksetzen eines Mikrocomputers, welches Rücksetzen ansonsten auftreten würde, wenn die Stromversorgungsspannung, die der elektronischen Steuervorrichtung zugeführt wird, unter die niedrigste Betriebsspannung der elektronischen Steuervorrichtung (den untersten Wert eines Bereichs der Stromversorgungsspannung, in welchem ein einwandfreier Betrieb gewährleistet ist) fällt.
Man bemerke, dass eine im Fahrzeug befindliche Stromversorgung, welche elektrischen Strom nicht nur an die Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs bereitstellt, sondern auch an andere elektrische Lasten, als die primäre Stromversorgungsvorrichtung verwendet werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Vorsehen einer Einrichtung zur Erfassung eines Kapazitätsabfalls der Stromversorgung, um einen Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung und einen Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung zu erfassen; und eine Stromversorgungssteuereinrichtung, die betreibbar ist, wenn sowohl ein Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung als auch ein Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung erfasst werden, um der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die elektronische Steuervorrichtung Priorität gegenüber der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung einzuräumen.
In dem Fall, in welchem die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung in einem Zustand fortgesetzt wird, in dem die Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung abgefallen ist, kann die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung ebenfalls dazu unfähig werden, elektrischen Strom geeignet an die elektronische Steuervorrichtung bereitzustellen, wenn die Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung abfällt. Um einen solchen Nachteil auszugleichen, räumt die Stromversorgungssteuereinrichtung der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die elektronische Steuervorrichtung Priorität über die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung ein, wenn die Einrichtung zur Erfassung eines Abfalls der Stromversorgungskapazität sowohl einen Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung als auch ein Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung erfasst. Als ein Ergebnis kann eine geeignete Zufuhr von elektrischer Leistung von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die elektronische Steuervorrichtung beibehalten werden, wodurch ein Fehler der elektronischen Steuervorrichtung (ein Rücksetzen des Mikrocomputers) verhindert werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, dass die Stromversorgungssteuereinrichtung die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung verhindert, wenn sowohl ein Abfall der Stromzufuhrkapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung als auch ein Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung erfasst werden, um dadurch der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die elektronische Steuervorrichtung Priorität einzuräumen.
Wenn in dieser Erfindung sowohl ein Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung als auch ein Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung erfasst werden, wird die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung verhindert. Folglich wird elektrischer Strom, der in der sekundären Stromversorgungsvorrichtung gespeichert ist, nicht zum Antrieb des elektrischen Stellglieds verbraucht, so dass die Zufuhr von elektrischem Strom an die elektronische Steuervorrichtung verlässlich durchgeführt werden kann.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst, dass die Stromversorgungssteuereinrichtung die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung verhindert, indem sie eine Stromversorgungsschaltung zur Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung abschaltet.
Diese Erfindung kann verlässlich die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung unterbinden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, dass die Erfassungsvorrichtung für den Kapazitätsabfall der Stromversorgung eine Erfassungseinrichtung für die primäre Stromversorgungsspannung umfasst, um die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung zu erfassen, und eine Erfassungseinrichtung für die sekundäre Stromversorgungsspannung, um die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung zu erfassen, wobei die Erfassungsvorrichtung für den Kapazitätsabfall der Stromversorgung abschätzt, dass die beiden Stromversorgungskapazitäten der primären Stromversorgungsvorrichtung und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung abgefallen sind, wenn die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung gleich oder kleiner als eine festgelegte primäre Stromversorgungsspannung wird und die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung gleich oder kleiner als eine festgelegte sekundäre Stromversorgungsspannung wird.
Weil die Stromversorgungskapazitäten in dieser Erfindung auf der Grundlage der Stromversorgungsspannungen der primären Stromversorgungsvorrichtung und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung abgeschätzt werden, können Abfälle der Stromversorgungskapazitäten einfacher erfasst werden. Außerdem kann das Versagen der elektronischen Steuervorrichtung durch direkte Erfassung der Spannung verlässlich verhindert werden, weil das Versagen der elektronischen Steuervorrichtung (das Zurücksetzen des Mikrocomputers) aufgrund eines Abfalls der zugeführten Stromversorgungsspannung auftritt.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Vorsehen einer Aufwärtswandlerschaltung, welche eine Abgabespannung der primären Stromversorgungsvorrichtung erhöht, wobei die Antriebsschaltung mit der Abgabeseite der Aufwärtswandlerschaltung verbunden ist, und die sekundäre Stromversorgungsschalung parallel zu einer Leitung zwischen der Aufwärtswandlerschaltung und der Antriebsschaltung verbunden ist.
In dieser Erfindung wird die Abgabespannung der primären Stromversorgungsvorrichtung der Antriebsschaltung bereitgestellt, nachdem sie von der Aufwärtswandlerschaltung erhöht wurde. Die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung ist mit der Abgabeseite der Aufwärtswandlerschaltung verbunden, und arbeitet als eine Stromversorgungsvorrichtung, in welche elektrische Leistung von der primären Stromversorgungsvorrichtung geladen wird, und welche die geladene elektrische Leistung an die Antriebsschaltung bereitstellt. Folglich ist ein effizienter Antrieb des elektrischen Stellglieds möglich. Das bedeutet, die Abgabespannungen der primären Stromversorgungsvorrichtung und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung können auf eine geeignete Spannung zum effizienten Betrieb des elektrischen Stellglieds festgelegt werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, dass eine Abwärtswandlerschaltung, welche die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung herabsetzt, in der Stromversorgungsschalung für das sekundäre Steuersystem vorgesehen ist, die elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die elektronische Steuervorrichtung bereitstellt.
In dieser Erfindung ist die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung des Verstärkungsvorgangs der Aufwärtswandlerschaltung höher als jene der primären Stromversorgungsvorrichtung. In Übereinstimmung damit wird die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung der elektronischen Steuervorrichtung zugeführt, nachdem sie von der Abwärtswandlerschaltung herabgesetzt wurde, wodurch eine geeignete elektrische Stromversorgung durchgeführt werden kann.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
1 ist ein schematisches Schaubild einer elektrischen Servolenkvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Ablaufplan, der ein Lenkassistenzsteuerprogramm zeigt.
3 ist ein Schaubild, das ein Kennfeld für ein Hilfsdrehmoment wiedergibt.
4 ist ein Ablaufplan, der ein Stromversorgungssteuerprogramm zeigt.
5 ist ein Schaubild, das die Änderung des oberen Grenzstroms zeigt, der in Übereinstimmung mit der sekundären Stromversorgungsspannung festgelegt ist.
BESTES VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform einer Lenkvorrichtung nach der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach der Ausführungsform.
Die elektrische Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach der Ausführungsform besteht hauptsächlich aus einem Lenkmechanismus 10, der lenkbare Räder in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang eines Lenkrads 11 lenkt; einem als elektrisches Stellglied arbeitenden Elektromotor 20, der in den Lenkmechanismus 10 eingebaut ist und dazu angepasst ist, ein Lenkhilfsmoment zu erzeugen; einer Motorantriebsschaltung bzw. Antriebsschaltung 30, um den Elektromotor 20 anzutreiben; einer Aufwärtswandlerschaltung 40, welche eine Abgabespannung einer primären Stromversorgungsvorrichtung 100 verstärkt und eine verstärkte Spannung an die Motorantriebsschaltung 30 bereitstellt; einer sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50, die parallel zu einer Stromzufuhrschaltung verbunden ist, die sich zwischen der Aufwärtswandlerschaltung 40 und der Motorantriebsschaltung 30 erstreckt; und einer elektronischen Steuervorrichtung 60, welche den Betrieb des Elektromotors 20 und den Stromzufuhrstatus innerhalb der elektrischen Servolenkvorrichtung steuert.
Der Lenkmechanismus 10, welcher die linken und rechten Vorderräder FWL und FWR als Antwort auf eine Drehbewegung des Lenkrads 11 einschlägt, umfasst eine Lenkwelle 12, deren oberes Ende mit dem Lenkrad 11 zum gemeinsamen Drehen verbunden ist. Ein Zahnrad 13 ist mit dem unteren Ende der Lenkwelle 12 zum gemeinsamen Drehen verbunden. Das Zahnrad 13 greift in Zahnstangenzähne ein, die auf einer Zahnstange 14 gebildet sind, und bildet zusammen mit der Zahnstange 14 einen Zahnrad-Zahnstangenmechanismus. (Nicht gezeigte) Achsschenkel der linken und rechten Vorderräder FWL und FWR sind lenkbar mit entgegengesetzten Enden der Zahnstange 14 über Verbindungsstangen 15L und 15R verbunden. Die linken und rechten Vorderräder FWL und FWR werden abhängig von einer axialen Verschiebung der Zahnstange 14, die sich aus einer Drehung der Lenkwelle 12 um ihre Achse ergibt, nach links oder recht gelenkt.
Der Elektromotor 20 für die Lenkunterstützung ist an der Zahnstange 14 angebracht. Eine drehende Welle des Elektromotors 20 ist mit der Zahnstange 14 über einen Kugelschraubenmechanismus 16 so verbunden, dass Kraft übertragbar ist. Als ein Ergebnis der Drehung der drehenden Welle des Elektromotors 20 wird eine Lenkkraft so auf die linken und rechten Vorderräder FWL und FWR ausgeübt, dass der Lenkvorgang unterstützt wird. Der Kugelschraubenmechanismus 16 dient als eine Geschwindigkeitsuntersetzung und als Wandler einer dreh- in eine gradlinige Bewegung. Der Kugelschraubenmechanismus 16 untersetzt die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 20, wandelt die Drehung des Elektromotors 20 in eine gradlinige Bewegung um, und überträgt die gradlinige Bewegung an die Zahnstange 14.
Ein Lenkmomentsensor 21 ist an der Lenkwelle 12 vorgesehen. Der Lenkmomentsensor 21 gibt ein Signal aus, das einem Lenkmoment entspricht, das als ein Ergebnis der Drehung des Lenkrads 11 auf die Lenkwelle 12 wirkt. Nachstehend wird der Wert des Lenkmoments, das auf der Grundlage des von dem Lenkmomentsensor 21 ausgegebenen Signals erfasst wird, als „Lenkmoment Tx” bezeichnet. Die Richtung, in welche das Lenkrad 11 gedreht wird, wird auf der Grundlage des Vorzeichens des Lenkmoments Tx bestimmt; das bedeutet, ob das Lenkmoment Tx positiv oder negativ ist.
Ein Drehwinkelsensor 22 ist für den Elektromotor 20 vorgesehen. Dieser Drehwinkelsensor 22 ist im Elektromotor 20 eingebaut und gibt ein Erfassungssignal aus, das der Drehwinkelposition des Rotors des Elektromotors 20 entspricht. Das von dem Drehwinkelsensor 22 ausgegebene Erfassungssignal wird für die Berechnung des Drehwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20 verwendet. Währenddessen wird der Drehwinkel des Elektromotors 20 auch als der Lenkwinkel des Lenkrads 11 verwendet, weil der Drehwinkel des Elektromotors 20 proportional zu dem Lenkwinkel des Lenkrads 11 ist. Weiterhin wird die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20 auch als die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 11 verwendet, weil eine Drehwinkelgeschwindigkeit, die man durch Differenzieren des Lenkwinkels des Elektromotors 20 nach der Zeit erhält, proportional zur Lenkwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads 11 ist. Nachstehend wird ein Wert des Lenkwinkels des Lenkrads 11, der auf der Grundlage des Abgabesignals von dem Drehwinkelsensor 22 erfasst wird, als „Lenkwinkel θx” bezeichnet, und ein Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit, den man durch Differenzieren des Lenkwinkels θx nach der Zeit erhält, wird als „Lenkgeschwindigkeit ωx” bezeichnet. Positive und negative Werte des Lenkwinkels θx geben jeweils Lenkwinkel des Lenkrads 11 im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn mit Bezug auf seine Nullstellung an.
Die Motorantriebsschaltung 30 ist eine Dreiphaseninverterschaltung, die durch sechs Schaltelemente (MOSFETs) 31 bis 36 gebildet wird. Genauer gesagt werden eine Schaltung, welche die seriell angeschlossenen ersten und zweiten Schaltelemente 31 und 32 enthält, eine Schaltung, welche die seriell angeschlossenen dritten und vierten Schaltelemente 33 und 34 enthält, und eine Schaltung, welche die seriell angeschlossenen fünften und sechsten Schaltelemente 35 und 36 enthält, parallel zueinander angeschlossen. Stromversorgungsleitungen 37 zur Zufuhr von elektrischem Strom an den Elektromotor 20 sind mit Knoten zwischen den oberen und unteren Schaltelementen (31 und 32, 33 und 34, und 35 und 36) der jeweiligen seriellen Schaltungen verbunden.
Die Drains des ersten Schaltelements 31, des dritten Schaltelements 33 und des fünften Schaltelements 35 sind mit einer Motorantriebsleitung 113 verbunden, die später beschrieben wird; und die Sources des zweiten Schaltelements 32, des vierten Schaltelements 34 und des sechsten Schaltelements 36 sind mit einer Erdleitung 111 verbunden. Ein Stromsensor 38 ist an einer Stromversorgungsleitung 37 vorgesehen, die sich von der Motorantriebsschaltung 30 zum Elektromotor 20 erstreckt. Dieser Stromsensor 38 erfasst (misst) Phasenströme und gibt ein Erfassungssignal an die elektronische Steuervorrichtung 60 aus, welches den erfassten Strömen entspricht. Nachstehend werden die erfassten Ströme als der „Motorstrom iuvw” bezeichnet. Darüber hinaus wird dieser Stromsensor 38 als der „Motorstromsensor 38” bezeichnet.
Die Gates der Schaltelemente 31 bis 36 sind mit einem Hilfssteuerabschnitt 61 (der später beschrieben wird) der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden, und die Lastverhältnisse der Schaltelemente 31 bis 36 werden in Übereinstimmung mit PWM(Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulations-)Steuersignalen von dem Hilfssteuerabschnitt 61 gesteuert. So werden die Spannungen zum Antrieb des Elektromotors 20 an eine Zielspannung angepasst. Man bemerke, dass MOSFETs, welche die Schaltelemente 31 bis 36 bilden, parasitäre Dioden aufweisen, wie durch Schaltkreissymbole in 1 angezeigt.
Als Nächstes wird ein Stromversorgungssystem der elektrischen Servolenkvorrichtung beschrieben.
Die elektrische Servolenkvorrichtung empfängt elektrischen Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100. Die primäre Stromversorgungsvorrichtung 100 besteht aus einer Hauptbatterie 101 und einer Lichtmaschine 102, die parallel zueinander angeschlossen sind. Die Lichtmaschine 102 wird durch eine Brennkraftmaschine gedreht, wodurch die Lichtmaschine 102 Elektrizität erzeugt. Ein herkömmliche Autobatterie, deren Nennausgangsspannung 12 V ist, wird als die Hauptbatterie 101 verwendet.
Diese primäre Stromversorgungsvorrichtung 100 stellt elektrischen Strom nicht nur an die elektrische Servolenkvorrichtung, sondern auch an andere elektrische Lasten bereit, die in dem Fahrzeug montiert sind. Eine Stromversorgungsleitung 103, die mit dem Stromversorgungsanschluss (dem + Anschluss) der Hauptbatterie 101 verbunden ist, verzweigt sich in eine Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem und eine Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem. Die Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem arbeitet als eine Stromversorgungsleitung, um nur der elektronischen Steuervorrichtung 60 Strom bereitzustellen. Die Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem arbeitet als eine Stromversorgungsleitung, um elektrischen Strom sowohl an die Motorantriebsschaltung 30 als auch an die elektronische Steuervorrichtung 60 bereitzustellen.
Ein Zündschalter 106 ist in der Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem vorgesehen. Ein primäres Stromversorgungsrelais 107 ist in der Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem vorgesehen. Das primäre Stromversorgungsrelais 107 arbeitet wie folgt. Als Antwort auf ein EIN-Signal von einem Stromversorgungssteuerabschnitt 62 (der später beschrieben wird) der elektronischen Steuervorrichtung 60 schließt das primäre Stromversorgungsrelais 107 seinen Kontakt, so dass es die Zufuhr von elektrischem Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 an den Elektromotor 20 ermöglicht. In Antwort auf ein AUS-Signal von dem Stromversorgungssteuerabschnitt 62 öffnet das primäre Stromversorgungsrelais 107 seinen Kontakt, um dadurch die Zufuhr von elektrischem Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 an den Elektromotor 20 zu verhindern. Die Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem ist mit einem Plusanschluss einer Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden, und umfasst eine Diode 108, die auf der Lastseite (der Seite der elektronischen Steuervorrichtung 60) des Zündschalters 106 vorgesehen ist. Diese Diode 108 ist in einer solchen Orientierung vorgesehen, dass ihre Kathode mit der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden ist und ihre Anode mit der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 über den Zündschalter 106 verbunden ist. Die Diode 108 dient als ein Element zur Verhinderung eines Zurückfließens, welche einen Fluss von Elektrizität nur in der Richtung der Stromzufuhr erlaubt.
Eine Verbindungsleitung 109 zweigt von der Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem auf der Lastseite des primären Stromversorgungsrelais 107 ab, und ist mit der Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem verbunden. Diese Verbindungsleitung 109 ist mit der Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem an einem Punkt zwischen der Diode 108 und der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden. Weiterhin ist eine Diode 110 in der Verbindungsleitung 109 vorgesehen. Diese Diode 110 ist in einer solchen Orientierung vorgesehen, dass ihre Kathode an die Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem angeschlossen ist und ihre Anode an die Stromversorgungsleitung 105 angeschlossen ist. Folglich kann kein elektrischer Strom von der Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem an die Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem bereitgestellt werden, obwohl elektrischer Strom von der Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem an die Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem bereitgestellt werden kann. Die Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem und die Erdleitung 111 sind mit der Aufwärtswandlerschaltung 40 verbunden. Weiterhin ist die Erdleitung 111 mit dem Erdanschluss der elektronischen Steuervorrichtung 60 über eine Erdleitung 118 für das Steuersystem verbunden. In Übereinstimmung damit bilden die Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem und die Erdleitung 118 für das Steuersystem eine Stromversorgungsschaltung, um elektrischen Strom an die elektronische Steuervorrichtung 60 zuzuführen, (was der Stromversorgungsschaltung für das Steuersystem entspricht).
Ein erster Spannungssensor 71 als Erfassungseinrichtung für die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 ist mit der Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem verbunden, um die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 zu erfassen. Dieser erste Spannungssensor 71 ist mit dem Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden und gibt an den Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung ein Signal ab, das eine Spannung v1 wiedergibt, die ein gemessener Wert ist. Nachstehend wird diese Spannung v1 als die „primäre Stromversorgungsspannung v1” bezeichnet.
Die Aufwärtswandlerschaltung 40 besteht aus einem Kondensator 41, der in Reihenschaltung zwischen der Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem und der Erdleitung 111 vorgesehen ist; einer Aufwärtswandlerspule 42, die in der Antriebssystemstromversorgungsleitung 105 vorgesehen ist, um bezüglich des Verbindungspunkts des Kondensators auf der Lastseite angeschlossen zu sein; einem ersten Aufwärtswandlerschaltelement 43, das zwischen der Erdleitung 111 und einem Knoten an der Stromversorgungsleitung 105 des Antriebssystems vorgesehen und mit Bezug auf die Aufwärtswandlerspule 42 auf der Lastseite angeschlossen ist; einem zweiten Aufwärtswandlerschaltelement 44, das in Reihenschaltung in einem Abschnitt der Stromversorgungsleitung 105 für das Antriebssystem vorgesehen ist, der mit Bezug auf den Verbindungspunkt des ersten Aufwärtswandlerschaltelements 43 auf der Lastseite angeschlossen ist; und einem Kondensator 45, der zwischen der Erdleitung 111 und einem Knoten auf der Stromversorgungsleitung 105 des Antriebssystems vorgesehen ist, der mit Bezug auf das zweite Aufwärtswandlerschaltelement 44 auf der Lastseite angeschlossen ist. Eine Stromversorgungsleitung 112 für die Aufwärtswandlung ist mit der Sekundärseite der Aufwärtswandlerschaltung 40 verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden MOSFETs für die Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 verwendet. Es können jedoch andere Schaltelemente verwendet werden. Darüber hinaus weisen MOSFETs, welche die Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 bilden, parasitäre Dioden auf, wie durch die Schaltungssymbole in 1 gezeigt.
Der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung 60 steuert den Verstärkungsvorgang der Aufwärtswandlerschaltung 40. Der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung gibt Pulse mit einer vorab festgelegten Dauer an die Gates der ersten und zweiten Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 aus, um dadurch die Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 ein- und auszuschalten. So erhöht die Aufwärtswandlerschaltung 40 die Spannung, die von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 bereitgestellt wird, und erzeugt eine vorab festgelegte Abgabespannung für die Stromversorgungsleitung 112 für die Aufwärtswandlung. In diesem Fall werden die ersten und zweiten Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 in solch einer Weise gesteuert, dass das zweite Element ausgeschaltet ist, wenn das erste Element einschaltet ist und das zweite Element eingeschaltet ist, wenn das erste Element ausgeschaltet ist. Die Aufwärtswandlerschaltung 40 arbeitet wie folgt. Als erstes wird das erste Aufwärtswandlerschaltelement 43 eingeschaltet und das zweite Aufwärtswandlerschaltelement 44 wird ausgeschaltet, um Strom dazu zu veranlassen, für einen kurzen Zeitabschnitt durch die Wandlerspule 42 zu fließen, um dadurch elektrischen Strom in der Wandlerspule 42 zu sammeln. Unmittelbar danach wird das erste Aufwärtswandlerschaltelement 43 abgeschaltet und das zweite Aufwärtswandlerschaltelement 44 wird eingeschaltet, wodurch die elektrische Leistung ausgegeben wird, die in der Wandlerspule 42 gesammelt wurde.
Die Abgabespannung des zweiten Aufwärtswandlerschaltelements 44 wird von dem Kondensator 45 geglättet. Folglich wird eine stabile erhöhte Spannung von der Stromversorgungsleitung 112 für die Aufwärtswandlung ausgegeben. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Kondensatoren, die sich bezüglich ihrer Frequenzeigenschaften unterscheiden, parallel verbunden sein, um die Glättungsleistung zu verbessern. Weiterhin entfernt der Kondensator 41, der auf der Eingangsseite der Aufwärtswandlerschaltung 40 vorgesehen ist, ein an die ersten Stromversorgungsvorrichtung 100 übertragenes Rauschen.
Die Abgabespannung (verstärkte Spannung) der Aufwärtswandlerschaltung 40 kann durch die Steuerung der Lastverhältnisse und zweiten Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 angepasst werden. Je größer der Tastgrad des zweiten Aufwärtswandlerschaltelements 44 ist, um so höher ist die gewandelte Spannung. Die Aufwärtswandlerschaltung 40 der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, dass sie es ermöglicht, dass die gewandelte Spannung innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 20 V bis 50 V angepasst wird. Man bemerke, dass ein Allzweck-DC-DC-Wandler als die Aufwärtswandlerschaltung 40 verwendbar ist.
Ein zweiter Spannungssensor 72 ist mit der Stromversorgungsleitung 112 für die Aufwärtswandlung verbunden, die an der Ausgabeseite der Aufwärtswandlerschaltung 40 angeordnet ist. Dieser zweite Spannungssensor 72 ist mit der Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden, und gibt ein Signal, das eine Spannung v2 wiedergibt, die einen gemessenen Wert darstellt, an den Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung bzw. den Stromversorgungssteuerabschnitt 62 aus. Normalerweise erfasst dieser zweite Spannungssensor 72 die erhöhte Spannung, die von der Aufwärtswandlerschaltung 40 ausgegeben wird. Wenn der Aufwärtswandlungsvorgang der Aufwärtswandlerschaltung 40 gestoppt ist oder das primäre Stromversorgungsrelais 107 abgeschaltet ist, erfasst der zweite Spannungssensor 72 als Erfassungseinrichtung für die zweite Stromversorgungsvorrichtung 50 die Stromversorgungsspannung der zweiten Stromversorgungsvorrichtung 50. Nachstehend wird die Spannung v2, die von dem zweiten Spannungssensor 72 erfasst wird, abhängig von dem Erfassungszustand als die „erhöhte Spannung v2” oder als die „sekundäre Stromversorgungsspannung v2” bezeichnet.
Die Stromversorgungsleitung 112 für die Aufwärtswandlung verzweigt sich in eine Motorantriebsleitung 113 und eine Lade-/Entladeleitung 114. Die Motorantriebsleitung 113 und die Erdleitung 111 sind mit einem Stromeingangsabschnitt der Motorantriebsschaltung 30 verbunden. Die Lade-/Entladeleitung 114 ist mit einem Stromversorgungs-Plus-Anschluss der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 verbunden.
Die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 ist eine Hochspannungsspeichervorrichtung, in die elektrische Leistung geladen wird, die von der Aufwärtswandlerschaltung 40 abgegeben wird, und die elektrische Leistung an die Motorantriebsschaltung 30 so abgibt, dass sie die primäre Stromversorgungsvorrichtung 100 unterstützt, wenn die Motorantriebsleistung 30 eine große Menge elektrischen Stroms benötigt. Die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 wird aufgebaut, indem eine Vielzahl von elektrischen Speicherzellen so in Reihe verbunden werden, dass die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 eine Spannung beibehalten kann, welcher der Abgabespannung der Versorgungsschaltung 40 entspricht. Der Erdanschluss der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 ist über eine zweite Erdleitung 119 mit der Erdleitung 111 verbunden.
In Übereinstimmung damit sind die primäre Stromversorgungsvorrichtung 100 und die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 parallel verbunden, wodurch eine Stromversorgung für das Motorantriebssystem gebildet wird, um elektrischen Strom an die Motorantriebsschaltung 30 bereitzustellen.
Ein sekundäres Stromversorgungsrelais 51 ist seriell mit der Lade-/Entladeleitung 114 verbunden. Das sekundäre Stromversorgungsrelais 51 arbeitet wie folgt. Als Antwort auf ein EIN-Signal von der elektronischen Steuervorrichtung 60 schließt das sekundäre Stromversorgungsrelais 51 seinen Kontakt, um eine Lade-/Entladeschaltung für die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 zu bilden. Als Antwort auf ein AUS-Signal von der elektronischen Steuervorrichtung 60 öffnet das sekundäre Stromversorgungsrelais 51 seinen Kontakt, um die Lade-/Entladeschaltung von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 zu trennen.
Eine Stromversorgungsleitung 81 für das sekundäre Steuersystem zweigt von der Lade-/Entladeleitung 114 an einem Punkt zwischen dem sekundären Stromversorgungsrelais 51 und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 ab. Diese Stromversorgungsleitung 81 für das sekundäre Steuersystem ist mit einem anderen Stromversorgungs-Plus-Anschluss der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden. Die elektronische Steuervorrichtung 60 weist zwei Stromversorgungs-Plus-Anschlüsse auf, und kann elektrischen Strom von einem der beiden Stromversorgungs-Plus-Anschlüsse empfangen. Einer der Stromversorgungs-Plus-Anschlüsse ist mit der Stromversorgungsleitung 104 für das primäre Steuersystem verbunden, und der andere Stromversorgungs-Plus-Anschluss ist mit der Stromversorgungsleitung 81 für das sekundäre Steuersystem verbunden.
Eine Abwärtswandlerschaltung 80 ist in der Stromversorgungsleitung 81 für das sekundäre Steuersystem vorgesehen. Die Abwärtswandlerschaltung 80 besteht aus einem Abwärtswandlerschaltelement 82 und einem Glättungskondensator 83. Beispielsweise wird ein MOSFET als Abwärtswandlerschaltelement 82 verwendet. Der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung 60 gibt ein Pulssignal mit einer vorab festgelegten Periode an das Gate des Abwärtswandlerschaltelements 82 aus, um dadurch das Abwärtswandlerschaltelement 82 ein- und auszuschalten, wodurch die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 verringert wird. Der Glättungskondensator 83 ist zwischen der Sekundärseite (der abwärtsgewandelten Seite) des Abwärtswandlerschaltelements 82 und der Erdleitung 111 vorgesehen, und glättet die Spannung auf der Sekundärseite des Abwärtswandlerschaltelements 82. So wird eine geeignete Spannung, die durch den Abwärtswandlerschaltvorgang erhalten wird, von der Abwärtswandlerschaltung 80 an die elektronische Steuervorrichtung 60 bereitgestellt.
In Übereinstimmung damit bilden die Stromversorgungsleitung 81 für das sekundäre Steuersystem, welches die Abwärtswandlerschaltung 80 umfasst, und die Erdleitung 118 des Steuersystems eine andere Stromversorgungsschaltung, um elektrischen Strom an die elektronische Steuervorrichtung 60 bereitzustellen (was der sekundären Stromversorgungsschaltung für das Steuersystem der vorliegenden Erfindung entspricht).
Ein dritter Spannungssensor 73 ist mit der Stromversorgungsleitung 81 für das sekundäre Steuersystem verbunden, das auf der Abgabeseite der Abwärtswandlerschaltung 80 angeordnet ist. Dieser dritte Spannungssensor 73 ist mit dem Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung 60 verbunden, und gibt ein Signal, das eine Spannung v3 wiedergibt, welche ein gemessener Wert ist, an den Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung aus. Nachstehend wird die Spannung v3, die von dem dritten Spannungssensor 73 gemessen wird, als die „sekundäre Steuerspannung v3” bezeichnet.
Die elektronische Steuervorrichtung 60 wird hauptsächlich aus einem Mikrocomputer gebildet, der eine CPU, ein ROM, ein RAM, usw. umfasst, und ist funktionell in einen Hilfssteuerabschnitt 61 und den Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung unterteilt. Der Hilfssteuerabschnitt 61 und der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung sind so konzipiert, dass sie Steuerbefehle, Steuerdaten usw. zwischen einander austauschen können. Der Lenkdrehmomentsensor 21, der Drehwinkelsensor 22, der Motorstromsensor 38 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 sind mit dem Hilfssteuerabschnitt 61 verbunden, so dass der Hilfssteuerabschnitt 61 Sensorsignale empfangen kann, die jeweils das Lenkmoment Tx, den Lenkwinkel θx, den Motorstrom iuvw und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx wiedergeben. Auf der Grundlage dieser Sensorsignale gibt der Hilfssteuerabschnitt 61 ein PWM-Steuersignal an die Motorantriebsschaltung 30 so aus, dass er den Elektromotor 20 antreibt und steuert, um dadurch den Lenkvorgang durch den Fahrer zu unterstützen.
Der erste Spannungssensor 71, der zweite Spannungssensor 72, der dritte Spannungssensor 73, die Aufwärtswandlerschaltung 40, das erste Stromversorgungsrelais 107, das zweite Stromversorgungsrelais 51 und das Abwärtswandlerschaltelement 82 sind mit dem Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung verbunden. Auf der Grundlage der aufwärtsgewandelten Spannung v2, die von dem zweiten Spannungssensor 72 erfasst wird, gibt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung ein PWM-Steuersignal an die Aufwärtswandlerschaltung 40 so aus, dass eine gewünschte erhöhte Spannung erhalten werden kann. Die Aufwärtswandlerschaltung 40 steuert die Tastgrade der ersten und zweiten Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 in Übereinstimmung mit dem eingegebenen PWM-Steuersignal. So wird die Verstärkungsspannung, welche die Abgabespannung der Aufwärtswandlerschaltung 40 ist, auf die Verstärkungszielspannung gesteuert.
Zudem steuert der Stromversorgungssteuerabschnitt 62 den Stromzufuhrstatus in der elektrischen Servolenkvorrichtung auf der Grundlage der Bereitstellungskapazität für elektrischen Strom der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50. Diese Stromversorgungszustandssteuerung wird später beschrieben.
Als Nächstes wird eine Lenkhilfssteuerverarbeitung beschrieben, die von dem Hilfssteuerabschnitt 61 der elektronischen Steuervorrichtung 60 durchgeführt wird. 2 zeigt ein Lenkhilfssteuerprogramm, das in dem ROM der elektronischen Steuervorrichtung 60 als ein Steuerprogramm gespeichert und durch den Hilfssteuerabschnitt 61 ausgeführt wird. Das Lenkhilfssteuerprogramm wird gestartet, wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, und wird wiederholt in vorab festgelegten kurzen Intervallen durchgeführt.
Wenn das vorliegende Steuerprogramm gestartet wird, liest der Hilfssteuerabschnitt 61 im Schritt S11 zuerst die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasst wird, und das Lenkmoment Tx, das von dem Lenkmomentsensor 21 erfasst wird.
Anschließend berechnet der Hilfssteuerabschnitt 61 im Schritt S12 mit Bezug auf eine Unterstützungsdrehmomenttabelle, die in 3 gezeigt ist, ein Basishilfsdrehmoment bzw. Basisunterstützungsdrehmoment Tas, das in Übereinstimmung mit der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und dem Lenkmoment Tx festgelegt wird. Die Unterstützungsdrehmomenttabelle wird in dem ROM der elektronischen Steuervorrichtung 60 gespeichert, und so festgelegt, dass das Basishilfsdrehmoment Tas steigt, wenn das Lenkdrehmoment Tx steigt, und dass der Wert des Basishilfsdrehmoments Tas umso größer wird, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx ist. Das Unterstützungsdrehmomentkennfeld der 3 zeigt nur Veränderungen des Basishilfsdrehmoments Tas mit dem Lenkmoment Tx im Uhrzeigersinn. Die Änderungen des Hilfsdrehmoments Tas mit dem Lenkmoment Tx im Gegenuhrzeigersinn sind jedoch identisch zu denen, die in 3 gezeigt sind. Obwohl die Richtungen (Vorzeichen) des Lenkmoments Tx und des Basishilfsdrehmoments Tas entgegengesetzt sind, sind die Absolutwerte des Basishilfsdrehmoments Tas und des Lenkmoments Tx die gleichen.
Anschließend berechnet der Hilfssteuerabschnitt 61 im Schritt S13 ein Zielbefehlsmoment T*, indem ein Kompensationsdrehmoment zum Basishilfsdrehmoment Tas hinzugefügt wird. Dieser Kompensationsmoment wird als die Summe einer Rückkehrkraft, mit welcher die Lenkwelle 12 in ihre Grundposition zurückgebracht wird, und die proportional zum Lenkwinkel θx steigt, und einen Rückkehrdrehmoment berechnet, das einer Widerstandskraft gegen die Drehung der Lenkwelle 12 entspricht, und das proportional zu der Lenkgeschwindigkeit ωx steigt. Der Hilfssteuerabschnitt 61 führt diese Berechnung durch, wobei er den Drehwinkel des Elektromotors 20 verwendet, der von Drehwinkelsensor 22 erfasst wird (welcher dem Lenkwinkel θx des Lenkrads 11 entspricht). Weiterhin wird die Lenkgeschwindigkeit ωx durch Ableiten des Lenkwinkels θx des Lenkrads 11 nach der Zeit erhalten.
Als Nächstes berechnet der Hilfssteuerabschnitt 61 im Schritt S14 einen Zielstrom ias*, der proportional zu den Zielbefehlmoment T* ist. Man erhält den Zielstrom ias* durch Division des Zielbefehlsmoments T* durch eine Drehmomentkonstante. Wenn jedoch mittels einer nachstehend beschriebenen Stromversorgungssteuerverarbeitung ein oberer Grenzwert für den Zielstrom festgelegt wird, wird der Zielstrom ias* wie folgt modifiziert: Wenn der Zielstrom ias*, der aus dem Zielbefehlsmoment T* berechnet wird, größer als ein oberer Grenzstrom iaslim ist, wird der Zielstrom ias* auf den oberen Grenzstrom iaslim geändert. Ansonsten wird der Zielstrom ias* nicht geändert, wenn der Zielstrom ias*, der aus dem Zielbefehlsmoment T* berechnet wird, nicht größer als der obere Grenzstrom iaslim ist.
Anschließend liest der Hilfssteuerabschnitt 61 im Schritt S15 das Erfassungssignal, das von dem Motorstromsensor 38 ausgegeben wird und den Motorstrom iuvw wiedergibt, der durch den Elektromotor 20 fließt. Anschließend berechnet der Hilfssteuerabschnitt 61 im Schritt S16 eine Abweichung Δi zwischen dem Motorstrom iuvw und dem zuvor berechneten Zielstrom ias*, und berechnet eine Zielbefehlsspannung v* für eine PI-Regelung (Proportional-Integralregelung), die auf der Grundlage der Abweichung Δi durchgeführt wird.
Im Schritt S17 gibt der Hilfssteuerabschnitt 61 ein PWM-Steuerspannungssignal an die Motorantriebsschaltung 30 aus, das der Zielbefehlsspannung v* entspricht, und beendet die derzeitige Durchführung des vorliegenden Steuerprogramms. Das vorliegende Steuerprogramm wird in vorab festgelegten kurzen Intervallen wiederholt durchgeführt. In Übereinstimmung damit werden durch die Durchführung des vorliegenden Steuerprogramms die Lastverhältnisse der Schaltelemente 31 bis 36 der Motorantriebsschaltung 30 gesteuert, wodurch ein gewünschtes Hilfsdrehmoment erhalten wird, das zu einem Lenkvorgang durch einen Fahrer passt.
Während der Durchführung der Lenkhilfssteuerung wird insbesondere dann, wenn das Lenkrad während einer Fahrt mit geringer Geschwindigkeit betätigt wird oder das Lenkrad mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, eine große Menge an elektrischem Strom benötigt. Eine Erhöhung der Kapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 für einen vorübergehenden großen Stromverbrauch wird jedoch nicht bevorzugt. In Anbetracht dessen wird die Kapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 in der elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform nicht erhöht, und die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 wird vorgesehen, um die Bereitstellung von elektrischem Strom zu ergänzen, wenn vorübergehend eine große Menge an elektrischem Strom verbraucht wird. Weiterhin wird die Aufwärtswandlerschaltung 40 so vorgesehen, dass der Elektromotor 20 effizient angetrieben wird, und um ein System zu bilden, um die verstärkte Spannung an die Motorantriebsschaltung 30 und die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 bereitzustellen.
Wenn ein solches Stromversorgungssystem aufgebaut wird, kann die sekundäre Stromversorgungsschaltung 50 die Stromversorgung der primären Stromversorgungsschaltung 100 ergänzen. Wenn die Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 abfällt, fällt jedoch die Kapazität des gesamten Stromversorgungssystems. Als ein Ergebnis fällt die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsschaltung 100 jedes Mal, wenn die Motorantriebsschaltung 30 eine große Menge elektrischen Stroms verbraucht. Weil der Hauptabschnitt der elektronischen Steuervorrichtung 60 aus einem Mikrocomputer gebildet ist, wird der Mikrocomputer zurückgesetzt, wenn die bereitgestellte Stromversorgungsspannung unter die niedrigste Betriebsspannung fällt.
In Anbetracht eines solchen Problems wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Stromversorgungsschaltung (die Stromversorgungsleitung 81 des Sekundärsteuersystems und die Abwärtswandlerschaltung 80) bereitgestellt, um elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die elektronische Steuervorrichtung 60 so bereitzustellen, dass ein Rücksetzen des Mikrocomputers verhindert wird, weil das Rücksetzen ansonsten auftreten würde, wenn die Kapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 abfällt. Die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 wird von Beginn an als eine Stromquelle für den Motorantrieb vorgesehen. In Übereinstimmung damit verringert sich die Menge an Elektrizität, die in der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 gespeichert ist, wenn die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 kontinuierlich in einem Zustand verwendet wird, in welchem die Kapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 abgefallen ist, und schließlich kann nicht nur die Bereitstellung von elektrischem Strom an die Motorantriebsschaltung 30, sondern auch die Bereitstellung von elektrischem Strom an die elektronische Steuervorrichtung 60 schwierig werden. Um einen solchen Nachteil zu überwinden, wird in einem derartigen Fall der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die elektronische Steuervorrichtung 60 Priorität eingeräumt, und die Abgabe von elektrischem Strom an die Motorantriebsschaltung 30 wird verhindert.
Ein solche Stromversorgungssteuerung wird nun genau beschrieben. 4 zeigt eine Stromversorgungssteuerroutine, die von den Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung ausgeführt wird. Diese Stromversorgungssteuerroutine wird in dem ROM der elektronischen Steuervorrichtung 60 in der Form eines Steuerprogramms gespeichert. Das Stromversorgungssteuerprogramm wird gestartet, wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, und wird in vorab festgelegten kurzen Intervallen wiederholt.
Wenn das vorliegende Stromversorgungssteuerprogramm gestartet wird, liest der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung im Schritt S21 die primäre Stromversorgungsspannung v1, die von dem ersten Spannungssensor 71 erfasst wird. Es existiert eine Korrelation zwischen den Stromversorgungskapazität der ersten Stromversorgungsvorrichtung 100 und der primären Stromversorgungsspannung v1; das bedeutet, wenn die Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 abfällt, fällt die primäre Stromversorgungsspannung v1 ebenfalls ab. In Anbetracht dieser Korrelation wird in der vorliegenden Ausführungsform die Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 auf der Grundlage der primären Stromversorgungsspannung v1 abgeschätzt.
Anschließend bestimmt der Stromverstärkungssteuerabschnitt 62 im Schritt S22, ob die primäre Stromversorgungsspannung v1 gleich oder kleiner als eine festgelegte Spannung v1ref für die primäre Stromversorgung ist. Wenn die primäre Stromversorgungsspannung v1 höher als die festgelegte Spannung v1ref für die primäre Stromversorgung ist (S22: NEIN), bestimmt der Stromversorgungssteuerabschnitt 62, dass die Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 noch nicht abgefallen ist, und führt die Verarbeitung des Schritts S23 durch. Im Schritt S23 legt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung eine Stromversorgungsumgebung fest, die für eine herkömmliche Lenkhilfssteuerung geeignet ist. Das bedeutet, dass der Stromversorgungssteuerabschnitt 62 sowohl das primäre Stromversorgungsrelais 107 als auch das sekundäre Stromversorgungsrelais 51 so einschaltet, dass er einen Zustand schafft, in welchem elektrischer Strom sowohl von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 als auch von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die Motorantriebsschaltung 30 bereitgestellt werden kann. Gleichzeitig gibt der Stromversorgungssteuerabschnitt 62 ein PWM-Steuersignal an die Aufwärtswandlerschaltung 40 so aus, dass sie die Abgabespannung der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 auf eine erhöhte Zielspannung aufwärtswandelt. Weiterhin hält der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung das Abwärtswandlerschaltelement 82 in einem AUS-Zustand, so dass elektrischer Strom nicht von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die elektronische Steuervorrichtung 60 abgegeben wird.
Das vorliegende Steuerprogramm wird in vorab festgelegten Intervallen wiederholt. In Übereinstimmung damit wird während eines Zeitabschnitts, in welchem die primäre Stromversorgungsspannung v1 höher als die festgelegte Spannung v1ref für die primäre Stromversorgung ist, elektrischer Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 an die Motorantriebsschaltung 30 abgegeben, wobei die Spannung durch die Aufwärtswandlerschaltung 40 erhöht wird. Wenn die Motorantriebsschaltung 30 eine große Menge an elektrischem Strom verbraucht, fällt die Abgabespannung der Aufwärtswandlerschaltung 40 vorübergehend ab, und elektrischer Strom wird von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die Motorantriebsschaltung 30 bereitgestellt, um dies auszugleichen. Weiterhin fließt in einem Zustand, in welchem die Motorantriebsschaltung 30 nur wenig elektrischen Strom verbraucht, ein Ladestrom von der Aufwärtswandlerschaltung 40 an die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50, wodurch die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 geladen wird.
In einem solchen Stromversorgungszustand kann eine Lenkunterstützungssteuerung geeignet durchgeführt werden, und es ist unwahrscheinlich, dass ein Unterstützungsmoment ungenügend wird.
Wenn die Stromversorgungskapazität der Stromversorgungsvorrichtung 100 abfällt, fällt in Übereinstimmung damit die primäre Stromversorgungsspannung v1. Wenn der Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 steigt, und die primäre Stromversorgungsspannung v1 gleich oder niedriger als die festgelegte Spannung v1ref für die primäre Stromversorgung wird, fällt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung im Schritt S22 eine „JA”-Entscheidung und geht zum Schritt S24 weiter. Man bemerke, dass die festgelegte Spannung v1ref für die primäre Stromversorgung auf eine Spannung festgelegt ist, die höher als die niedrigste Betriebsspannung ist, bei welcher der Betrieb der elektronischen Steuervorrichtung 60 garantiert ist.
In Schritt S24 beendet der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung die Abgabe des EIN-Signals an das primäre Stromversorgungsrelais 107, um dadurch den Kontakt des primären Stromversorgungsrelais 107 zu öffnen. Das bedeutet, dass der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung das primäre Stromversorgungsrelais 107 abschaltet. In Übereinstimmung damit wird die Schaltung zur Bereitstellung von elektrischem Strom von der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 an die Motorantriebsschaltung 30 abgeschnitten. Gleichzeitig stoppt der Stromversorgungssteuerabschnitt 62 das PWM-Steuersignal, das der Aufwärtswandlerschaltung 40 zugeführt wird, um die Aufwärtswandlerschaltelemente 43 und 44 auszuschalten, um dadurch den Erhöhungsvorgang zu stoppen. Weiterhin gibt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung ein Pulssignal an das Abwärtswandlerschaltelement 62 so aus, dass die Abwärtswandlerschaltung 80 betrieben wird, um dadurch elektrische Leistung von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die elektronische Steuervorrichtung 60 bereitzustellen. In diesem Fall passt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung den Tastgrad des Abwärtswandlerschaltelements 82 so an, dass die sekundäre Steuerspannung v3, die von dem dritten Spannungssensor 73 erfasst wird, gleich einer vorab festgelegten Spannung (einer geeigneten Stromversorgungsspannung, die der elektronischen Steuervorrichtung 60 zuzuführen ist) wird.
Anschließend liest der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung im Schritt S25 die sekundäre Stromversorgungsspannung v2, die von dem zweiten Spannungssensor 71 erfasst wird. Es gibt eine Beziehung zwischen der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 und der sekundären Stromversorgungsspannung v2; das bedeutet, wenn die Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 abfällt, fällt in Übereinstimmung damit auch die sekundäre Stromversorgungsspannung v2. In Anbetracht dieser Korrelation wird die Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 auf der Grundlage der sekundären Stromversorgungsspannung v2 abgeschätzt.
Anschließend bestimmt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung im Schritt S26, ob die sekundäre Stromversorgungsspannung v2 gleich oder niedriger als eine festgelegte Spannung v2ref für die sekundäre Stromversorgung ist. Wenn die sekundäre Stromversorgungsspannung v2 höher als die festgelegte Spannung v2ref für die sekundäre Stromversorgungsspannung ist (S26: NEIN), bestimmt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung, dass die Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 noch nicht abgefallen ist, und führt die Verarbeitung des Schritts S27 durch. Im Schritt S27 legt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung eine Stromversorgungsumgebung fest, um eine Lenkunterstützungssteuerung mit einer Strombegrenzung durchzuführen (die nachstehend als die „strombegrenzte Lenkunterstützungssteuerung” bezeichnet wird). Das bedeutet, dass der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung das sekundäre Stromversorgungsrelais 51 in einem EIN-Zustand hält, um der Motorantriebsschaltung 30 Strom nur von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 zuzuführen, und eine obere Grenze festlegt, welche den maximalen Strom wiedergibt, der an den Elektromotor 20 bereitgestellt werden kann, um einen starken Abfall der Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 zu unterdrücken.
Wenn die Verarbeitung des Schritts S27 durchgeführt wird, legt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung einen oberen Grenzstrom iaslim fest, welcher der sekundären Stromversorgungsspannung v2 entspricht, wie in 5 gezeigt, und gibt dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 einen Strombegrenzungsbefehl, um den Motorstrom auf den oberen Grenzstrom iaslim zu begrenzen. Wenn der Unterstützungssteuerabschnitt 61 den Zielstrom ias* im Schritt S14 des vorstehend beschriebenen Lenkunterstützungssteuerprogramms berechnet, berechnet der Unterstützungssteuerabschnitt 61 den Zielstrom ias* so, dass der Strom, der durch den Elektromotor 20 fließt, gleich oder kleiner als der obere Grenzstrom iaslim wird.
In Übereinstimmung damit ist es möglich, die Lenkunterstützung fortzusetzen, während der Stromverbrauch unterdrückt wird. Darüber hinaus ist es möglich, einen starken Abfall der Stromversorgungsspannung der zweiten Stromversorgungsvorrichtung 50 zu unterdrücken. Man bemerke, dass in der vorliegenden Ausführungsform eine Funktion oder ein Referenzkennfeld, welches den oberen Grenzstrom iaslim so bestimmt, dass der Wert des oberen Grenzstroms iaslim mit der sekundären Stromversorgungsspannung v2 fällt, in dem ROM gespeichert ist, und der Wert des oberen Grenzstroms iaslim durch Nutzen der Funktion oder des Referenzkennfelds erhalten wird. Die vorliegende Ausführungsform kann jedoch so aufgebaut sein, dass der oberen Grenzstrom iaslim nicht geändert, sondern als ein feststehender Wert gespeichert ist.
Wenn die sekundäre Stromversorgungsspannung v2 der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 während eines Zeitabschnitts, in welchem die strombegrenzte Lenkunterstützungssteuerung durchgeführt wird (S26: JA), gleich oder niedriger als die festgelegte Spannung v2ref für die sekundäre Stromversorgungsspannung wird, bestimmt der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung, dass die Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 abgefallen ist, und geht zum Schritt S28 weiter. Im Schritt S28 stoppt der Stromversorgungssteuerabschnitt 62 die Ausgabe des EIN-Signals an das sekundäre Stromversorgungsrelais 51, um dadurch den Kontakt des sekundären Stromversorgungsrelais 51 zu öffnen. Das bedeutet, dass der Steuerabschnitt 62 für die Stromversorgung das sekundäre Stromversorgungsrelais 51 ausschaltet. In Übereinstimmung damit wird die Schaltung abgeschaltet, die elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die Motorantriebsschaltung 30 bereitstellt. In diesem Fall wird die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die elektronische Steuervorrichtung 60 fortgesetzt, weil die Abwärtswandlerschaltung 80 betrieben wird.
In dem Fall, in welchem die Stromversorgungskapazitäten (Stromversorgungsspannungen) sowohl der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 als auch der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 abgefallen sind, können sowohl die primäre Stromversorgungsspannung als auch die sekundäre Stromversorgungsspannung unter die niedrigste Betriebsspannung der elektronischen Steuervorrichtung 60 fallen, wenn die Lenkassistenzsteuerung weiter fortgesetzt wird. Um eine solche Möglichkeit zu verhindern, ist die vorliegende Ausführungsform wie folgt aufgebaut. In einer solchen Situation wird die Schaltung zur Bereitstellung von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die Motorantriebsschaltung 30 abgeschaltet, und die elektrische Leistung, die in der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 gespeichert ist, wird nur für die elektronische Steuervorrichtung 60 verwendet. Das bedeutet, dass der Zufuhr von elektrischem Strom an die elektronische Steuervorrichtung 60 gegenüber der Zufuhr von elektrischem Strom an die Motorantriebsschaltung 30 Priorität eingeräumt wird. In Übereinstimmung damit wird die Zufuhr von elektrischer Leistung an die elektronische Steuervorrichtung 60 sichergestellt, wodurch ein Zurücksetzen des Mikrocomputers verhindert werden kann, das ansonsten aufgrund eines Abfalls der Stromversorgungsschaltung auftreten könnte.
Weil das vorliegende Stromversorgungssteuerprogramm in vorab festgelegten kurzen Intervallen wiederholt wird, wird der Stromversorgungszustand innerhalb der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung abhängig von den Stromversorgungskapazitäten (den Stromversorgungsspannungen) der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 jedes Mal umgeschaltet, wenn die Stromversorgungssteuerroutine ausgeführt wird. In Übereinstimmung damit kann eine gewöhnliche Lenkunterstützungssteuerung beispielsweise dann gestartet werden, wenn die primäre Stromversorgungsspannung in einem Zustand auf die normale Spannung zurückkehrt, in welchem die Stromversorgungsspannungen sowohl der ersten Stromversorgungsspannung 100 als auch der zweiten Stromversorgungsvorrichtung 50 abgefallen sind. In diesem Fall kann die elektronische Steuervorrichtung 60 unmittelbar ohne Durchführung einer Initialdiagnosenverarbeitung usw. zur herkömmlichen Lenkunterstützungssteuerung weitergehen, weil ein Rücksetzen des Mikrocomputers der elektronischen Steuervorrichtung 60 verhindert wird. Nachdem zur herkömmlichen Lenkassistenzsteuerung zurückgekehrt wurde, kann die elektronische Steuervorrichtung 60 einen Ladestrom verursachen, der von der Aufwärtswandlerschaltung 40 zu der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 fließt, wenn der Stromverbrauch der Motorantriebsschaltung 30 gering ist, wodurch die Menge von Elektrizität, die in der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 gespeichert ist, erhöht werden kann.
Mit der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform kann elektrischer Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die elektronische Steuervorrichtung 60 selbst dann bereitgestellt werden, wenn die primäre Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 abfällt. Zudem wird die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die Motorantriebsschaltung 30 gestoppt, wenn die sekundäre Stromversorgungsspannung abgefallen ist, und elektrischer Strom wird bevorzugt an die elektronische Steuervorrichtung 60 bereitgestellt. Daher kann eine stabilere Stromversorgung beibehalten werden. Als ein Ergebnis kann ein Versagen der elektronischen Steuervorrichtung 60 (ein Zurücksetzen des Mikrocomputers) verhindert werden.
Weiterhin kann ein Abfall der Stromversorgungskapazitäten einfach erfasst werden, weil die jeweiligen Stromversorgungskapazitäten auf der Grundlage der Stromversorgungsspannungen der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 abgeschätzt werden. Zudem wird das Auftreten eines solchen Fehlers verlässlich durch die Erfassung der Spannung verhindert werden, weil der Fehler der elektronischen Steuervorrichtung 60 (das Rücksetzen des Mikrocomputers) aus einem Abfall der zugeführten Stromversorgungsspannung resultiert.
Weiterhin kann eine Erhöhung der Kapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung 100 unterdrückt werden, weil die primäre Stromversorgungsvorrichtung 100 und die sekundäre Stromversorgungsvorrichtung 50 als Stromversorgungsvorrichtung für die elektrische Servolenkvorrichtung so verwendet werden, dass die Lenkunterstützungsleistung vollständig ausgeschöpft wird. Darüber hinaus ermöglicht es die Aufwärtswandlerschaltung 40, den Elektromotor 20 effektiv anzutreiben. Zudem kann eine geeignete Stromversorgung durchgeführt werden, weil die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 der elektronischen Steuervorrichtung 60 zugeführt wird, nachdem sie unter Verwendung des Abwärtswandlerschaltelements 82 verringert wurde.
Vorstehend wurde eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedener Weise ohne Abweichung vom Gebiet der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.
Beispielsweise wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Bereitstellung von elektrischer Leistung von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung 50 an die Motorantriebsschaltung 30 mittels des Abschaltens des sekundären Stromversorgungsrelais 51 gestoppt. Die Ausführungsform kann jedoch in einer solchen Weise modifiziert werden, dass der Fluss des Motorantriebsstroms durch Verändern des PWM-Steuersignals gestoppt wird, das der Motorantriebsschaltung zugeführt wird. In diesem Fall werden die Schaltelemente 31, 33 und 35, welche die oberen Arme der Dreiphaseninverterschaltung bilden, und die Schaltelemente 32, 34 und 36, welche die unteren Arme der Dreiphaseninverterschaltung bilden, mit einem Lastverhältnis von 50% und mit hoher Geschwindigkeit in solch einer Weise ein- und ausgeschaltet, dass der Zustand des Schaltelements in jedem oberen Arm umgekehrt zum Zustand des Schaltelements in dem zugehörigen unteren Arm ist (eines der Schaltelemente ist in einem Ein-Zustand, und das andere Schaltelement ist einem Aus-Zustand).
Weiterhin kann die vorliegende Erfindung auf andere Typen von Lenkvorrichtungen angewendet werden, welche eine Lenkkraft auf Räder ausüben, beispielsweise eine Lenkvorrichtung vom elektronischen Typ, in welchem das Lenkrad mechanisch von den Lenkwellen von Rädern getrennt ist, und die Räder nur durch eine Kraft gelenkt werden, die von einem Elektromotor erzeugt wird, der in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang arbeitet.

Claims

Lenkvorrichtung mit: einer primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102); einer sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50), die von der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) geladen wird; einem elektrischen Stellglied (20), das eine Lenkkraft zum Lenken von Rädern (FWL, FWR) erzeugt; einer Antriebsschaltung (30), welche elektrischen Strom von einer Stromversorgungsschaltung für das Antriebssystem empfängt, die durch Verbinden der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) in Parallelschaltung zueinander gebildet ist, und die das elektrische Stellglied (20) antreibt; und einer elektronischen Steuervorrichtung (60), welche elektrischen Strom von einer Stromversorgungsschaltung (104, 118) für ein Steuersystem empfängt, die mit der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) verbunden ist, und die ein Steuersignal an die Antriebsschaltung (30) so ausgibt, dass sie den Betrieb des elektrischen Stellglieds (20) steuert; dadurch gekennzeichnet, dass sie eine sekundäre Stromversorgungsschaltung (80, 81) für ein Steuersystem umfasst, die mit der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) und der elektronischen Steuervorrichtung (60) verbunden ist und elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die elektronische Steuervorrichtung (60) so bereitstellt, dass sie der Zufuhr von elektrischem Strom an die elektronische Steuervorrichtung (60) Priorität gegenüber der Zufuhr von elektrischem Strom an die Antriebsschaltung (30) einräumt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (62, 71, 72) zur Erfassung eines Kapazitätsabfalls der Stromversorgung, um einen Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) und einen Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) zu erfassen; und eine Stromversorgungssteuereinrichtung, die betreibbar ist, wenn sowohl ein Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) als auch ein Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) erfasst werden, um der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die elektronische Steuervorrichtung (60) Priorität gegenüber der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung an die Antriebsschaltung (30) einzuräumen.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungssteuereinrichtung die Zufuhr vom elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die Antriebsschaltung (30) verhindert, wenn sowohl ein Abfall der Stromversorgungskapazität der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) als auch ein Abfall der Stromversorgungskapazität der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) erfasst werden, um dadurch der Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die elektronische Steuervorrichtung (60) Priorität einzuräumen.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungssteuereinrichtung die Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die Antriebsschaltung (30) verhindert, indem sie eine Stromversorgungsschalung zur Zufuhr von elektrischem Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die Antriebsschaltung (30) abschaltet.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (62, 71, 72) für den Kapazitätsabfall der Stromversorgung Folgendes umfasst: eine Erfassungseinrichtung (71) für die primäre Stromversorgungsspannung (100, 101, 102), um die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) zu erfassen; und eine Erfassungsvorrichtung (72) für die sekundäre Stromversorgungsspannung (50), um die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) zu erfassen, wobei die Erfassungsvorrichtung (62, 71, 72) für den Kapazitätsabfall der Stromversorgung abschätzt, dass die beiden Stromversorgungskapazitäten der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) und der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) abgefallen sind, wenn die Stromversorgungsspannung der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) gleich oder kleiner als eine festgelegte primäre Stromversorgungsspannung (v1ref) wird und die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) gleich oder kleiner als eine festgelegte sekundäre Stromversorgungsspannung (v2ref) wird.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Aufwärtswandlerschaltung (40) umfasst, welche eine Abgabespannung der primären Stromversorgungsvorrichtung (100, 101, 102) erhöht, wobei die Antriebsschaltung (30) mit der Abgabeseite der Aufwärtswandlerschaltung (40) verbunden ist, und die sekundäre Stromversorgungsschaltung (50) parallel zu einer Leitung zwischen der Aufwärtswandlerschaltung (40) und der Antriebsschaltung (30) angeschlossen ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abwärtswandlerschaltung (82), welche die Stromversorgungsspannung der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) herabsetzt, in der Stromversorgungsschaltung (81) für das sekundäre Steuersystem vorgesehen ist, die elektrischen Strom von der sekundären Stromversorgungsvorrichtung (50) an die elektronische Steuervorrichtung (60) bereitstellt.