DE112010004195T5

DE112010004195T5 - Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112010004195T5
Application number: DE112010004195T
Authority: DE
Inventors: Isao Kezobo; Masahiko Kurishige; Masaya Endo; Takayuki Kifuku
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: US20120185132A1; US8626394B2; DE112010004195B4; CN102666257B; JPWO2011052470A1; WO2011052470A1; JP5383818B2; CN102666257A

Abstract

Eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung weist folgendes auf: ein Unterstützungskennfeld (11) zum Abgeben eines Unterstützungsdrehmomentstroms auf der Basis eines Lenkdrehmoments; ein Vibrations-extraktionsfilter (21) zum Ausführen einer Filterverarbeitung an dem Lenkdrehmoment oder einer Drehgeschwindigkeit eines Motors zum Erzeugen eines Unterstützungsdrehmoments, um eine Verstärkung auf einer Seite einer niedrigen Frequenz zu vermindern und dadurch ein Vibrationskomponentensignal abzugeben; ein Kennfeld (32) eines Stroms gegenüber einer variablen Verstärkung, um einen durch den Motor fließenden Strom als erste Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Stromverstärkung auf der Basis des Stroms zu berechnen; ein Kennfeld (31) einer Drehgeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung, um die Drehzahl des Motors oder die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads als zweite Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit auf der Basis der Drehgeschwindigkeit zu berechnen; eine Korrektureinrichtung (41) zum Berechnen eines Vibrationsunterdrückungsstroms auf der Basis des Vibrationskomponentensignals, der variablen Verstärkung des Stroms und der variablen Verstärkung der Drehgeschwindigkeit; und eine Stromsteuereinrichtung (3) zum Berechnen eines Signals, das durch Korrigieren des Unterstützungsdrehmomentstroms mit dem Vibrationsunterdrückungsstrom als Zielstrom ermittelt wirdrn.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung zum Unterstützen der Lenkkraft eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und betrifft insbesondere eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung zum Unterdrücken von Vibrationen aufgrund einer Störung oder dergleichen.
Stand der Technik
Im allgemeinen wird bei einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung ein Unterstützungsdrehmoment festgelegt, das etwa proportional zu einem Lenkdrehmoment ist. Eine zu dem Drehmoment proportionale Verstärkung, die die proportionale Relation angibt, wird hoch vorgegeben. Auf diese Weise wird ein von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs ausgeübtes Lenkdrehmoment vermindert, während ihm ein angemessenes Lenkgefühl vermittelt wird. Ferner müssen bei der elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung Vibrationen aufgrund eines von einem Motor erzeugten Rastmoments, synchron mit den Zähnen eines Getriebes erzeugte Schwingungen, von einer Straßenoberfläche übertragene Störungen und dergleichen unterdrückt werden, um das sich dem Fahrer vermittelnde Gefühl (das Verspüren von Vibrationen) zu verbessern.
Als herkömmliche elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung zum Erreichen der vorstehend geschilderten Zielsetzung ist eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung bekannt, die ein Tiefpassfilter (LPF) und ein Hochpassfilter (HPF) beinhaltet (siehe z. B. Patentliteratur 1). Dabei wird eine Lenkkomponente durch das Tiefpassfilter extrahiert, um eine Unterstützungsdrehmomentsteuerung auszuführen. Eine Hochfrequenz-Vibrationskomponente wird durch das Hochpassfilter extrahiert. Eine weitere Steuerung (mit einer anderen Verstärkung), die von der für die niedrige Frequenz verschieden ist, wird für die extrahierte Komponente zum Ausführen der Steuerung verwendet.
Als weitere herkömmliche elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung ist eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung bekannt, die sich mit einer Steuerung zum Unterdrücken der Übertragung einer Störung, wie z. B. Bremsvibrationen von einer mit einem Rad verbundenen Spurstange, auf ein Lenkrad befasst (siehe z. B. Patentliteratur 2). In der Patentliteraturstelle 2 wird eine Konfiguration zum Reduzieren der Auswirkungen auf die Lenksteuerung aufgegriffen, wie sie im folgenden beschrieben wird.
Genauer gesagt, es wird für ein Lenkdrehmomentsignal eine Lenkkomponente unter Verwendung des Hochpassfilters zweiter oder höherer Ordnung gedämpft. Ferner wird durch Verwendung des Signals als Eingangssignal ein Steuerungsbetrag mittels eines Steuerungsbetrag-Kennfeldes berechnet, das eine große tote Zone aufweist. Auf diese Weise wird die Lenkkomponente vermindert.
Weiterhin beinhaltet die Konfiguration drei Verstärkungskennfelder, die auf einem Lenkdrehmoment, einer Lenkgeschwindigkeit bzw. einer Fahrzeuggeschwindigkeit basieren, so dass die Lenkkomponente durch Setzen des Steuerungsbetrages auf Null, wenn das Lenkdrehmoment hoch ist, die Lenkgeschwindigkeit hoch ist oder die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, weiter vermindert wird.
Liste des Standes der Technik
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2 838 053 B
Patentliteratur 2: JP 2006-137 341 A

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technische Aufgabe
Bei den einschlägigen Technologien bestehen jedoch folgende Probleme.
Bei der in der Patentliteraturstelle 1 beschriebenen elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung wird das Hochpassfilter (HPF) zum Extrahieren der Störung beispielsweise in Form einer Vibrationskomponente verwendet. Dabei wird z. B. ein Fall betrachtet, in dem ein Frequenzband des von dem Motor erzeugten Rastmoments niedrig ist und in der Nähe von etwa 5 Hz oder weniger liegt, wobei dies einer Frequenz entspricht, bei der der Fahrer einen Lenkvorgang ausführt.
In diesem Fall können die Vibrationskomponente und die Lenkkomponente nicht ausreichend voneinander getrennt werden. Somit besteht ein Problem dahingehend, dass Vibrationen nicht ausreichend vermindert werden oder Auswirkungen auf die Lenkung erzeugt werden, die das Lenkgefühl beeinträchtigen.
Ferner muss bei der in der Patentliteraturstelle 2 beschriebenen elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung das Hochpassfilter hoher Ordnung, die gleich oder höher ist als die zweite Ordnung, für das Filter verwendet werden, um die Lenkkomponente zum Extrahieren der Vibration zu vermindern. Weiterhin sind drei Verstärkungs-Kennfelder erforderlich, die individuell für das Lenkdrehmoment, die Lenkgeschwindigkeit und die Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen werden müssen.
Das Rechenausmaß ist somit umfangreich und komplex. Weiterhin weist das Steuerungsbetrag-Kennfeld eine große tote Zone auf. Daher kann die Vibration nicht auf ein geringeres Maß als eine Breite der toten Zone reduziert werden.
Insbesondere kann die Vibration nicht in einem derartigen Maß unterdrückt werden, dass der Fahrer die Vibration nicht wahrnimmt.
Weiterhin sind bei der in der Patentliteraturstelle 2 beschriebenen elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung die Verstärkungs-Kennfelder nicht unter Berücksichtigung einer Übertragungskennlinie zum Zeitpunkt der Übertragung der Störung, wie z. B. des Rastmoments oder der Schwingungen synchron mit den Zahnradzähnen, auf das Lenkrad konfiguriert. Daher muss die Lenkkomponente mittels der komplexen Konfiguration mit hohem Rechenaufwand, beispielsweise bei der bei dem Steuerungsbetrag-Kennfeld vorgesehenen toten Zone oder unter Verwendung von drei Verstärkungs-Kennfeldern reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme erfolgt, und die Aufgabe derselben besteht daher in der Schaffung einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung, die eine Vibrationskomponente, wie z. B. ein durch einen Motor erzeugtes Rastmoment oder dergleichen, ohne Lenkbeeinträchtigung reduzieren kann, so dass eine Beeinträchtigung eines Lenkgefühls verhindert werden kann.
Lösung der Probleme
Eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: ein Unterstützungskennfeld zum Abgeben eines Unterstützungsdrehmomentstroms auf der Basis eines Lenkdrehmoments, das von einem Fahrer auf ein Lenkrad aufgebracht wird; ein Vibrationsextraktionsfilter zum Ausführen einer Filterverarbeitung an dem Lenkdrehmoment oder einer Drehgeschwindigkeit eines Motors zum Erzeugen eines Unterstützungsdrehmoments, um eine Verstärkung auf einer Seite einer niedrigen Frequenz zu vermindern und dadurch ein Vibrationskomponentensignal abzugeben; ein Kennfeld eines Stroms gegenüber einer variablen Verstärkung, um einen durch den Motor fließenden Strom als erste Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Stromverstärkung auf der Basis des Stroms zu berechnen; ein Kennfeld einer Drehgeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung, um die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors oder die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads als zweite Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit auf der Basis der Drehgeschwindigkeit zu berechnen; eine Korrektureinrichtung zum Berechnen eines Vibrationsunterdrückungsstroms auf der Basis des Vibrationskomponentensignals, der variablen Verstärkung des Stroms und der variablen Verstärkung der Drehgeschwindigkeit; und eine Stromsteuereinrichtung zum Berechnen eines Signals, das durch Korrigieren des Unterstützungsdrehmomentstroms mit dem Vibrationsunterdrückungsstroms als Zielstrom ermittelt wird, um den durch den Motor fließenden Strom zu steuern.
Weiterhin weist eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung folgendes auf: ein Unterstützungskennfeld zum Abgeben eines Unterstützungsdrehmomentstroms auf der Basis eines von einem Fahrer auf ein Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments; ein Vibrationsextraktionsfilter zum Ausführen einer Filterverarbeitung an dem Lenkdrehmoment oder einer Drehgeschwindigkeit des Motors zum Erzeugen eines Unterstützungsdrehmoments, um eine Verstärkung auf einer Seite einer niedrigen Frequenz zu vermindern und dadurch ein Vibrationskomponentensignal abzugeben; ein Kennfeld eines Gradienten gegenüber einer variablen Verstärkung, um einen Gradienten des Unterstützungsdrehmomentstroms in Bezug auf das Lenkdrehmoment in dem Unterstützungskennfeld als dritte Zustandsgröße zu erfassen und dadurch eine auf den Gradienten basierende variable Gradientenverstärkung zu berechnen; ein Kennfeld einer Drehgeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung, um die Drehgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des Motors oder die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads als zweite Zustandsgröße zu erfassen, um eine auf der Drehgeschwindigkeit basierende variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit abzugeben; eine Korrektureinrichtung zum Berechnen eines Vibrationsunterdrückungsstroms auf der Basis des Vibrationskomponentensignals, der variablen Verstärkung des Gradienten und der variablen Verstärkung der Drehgeschwindigkeit; und eine Stromsteuereinrichtung zum Berechnen eines Signals, das durch Korrigieren des Unterstützungsdrehmomentstroms mit dem Vibrationsunterdrückungsstroms als Zielstrom ermittelt wird, um einen durch den Motor fließenden Strom zu steuern.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung besitzt eine Konfiguration zum Ermitteln des Vibrationsunterdrückungsstroms durch Korrigieren des vorübergehenden Vibrationsunterdrückungsstroms, der mit Hilfe des Vibrationsextraktionsfilters berechnet wird, mit der variablen Verstärkung, die in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment oder der Zustandsgröße des Motors berechnet wird, und somit kann eine Störung mit einer Frequenz, die eine Komponente in einem Lenkfrequenzband enthält, ausreichend unterdrückt werden, während Auswirkungen auf ein Lenkgefühl eliminiert werden.
Infolgedessen kann eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung erzielt werden, die in der Lage ist, die Vibrationskomponente, wie z. B. das von dem Motor erzeugte Rastmoment oder dergleichen, ohne Lenkbeeinträchtigung zu reduzieren, so dass eine Beeinträchtigung des Lenkgefühls verhindert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
2 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Unterstützungskennfeldes sowie graphische Darstellungen von Gradienten desselben gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
3 Darstellungen von Frequenzkennlinien von Vibrationsextraktionsfiltern gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
4 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfeldes einer Drehzahl gegenüber einer variablen Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
5 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfeldes eines Stroms gegenüber einer variablen Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
6 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung einer Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Störungsübertragungskennlinien gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
8 schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Lissajous-Kurve eines Lenkwinkels und eines Lenkdrehmoments, die einer Kurve entspricht, die eine grundlegende Kennlinie eines Lenkgefühls darstellt, sowie von dieser entsprechenden Schwingungsverläufen gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
9 Darstellungen zur Erläuterung einer Lissajous-Kurve des Lenkwinkels und des Lenkdrehmoments, die der Kurve entspricht, die die grundlegende Kennlinie des Lenkgefühls darstellt, sowie von dieser entsprechenden Schwingungsverläufen gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
10 Darstellungen zur Erläuterung einer Lissajous-Kurve des Lenkwinkels und des Lenkdrehmoments, die der Kurve entspricht, die die grundlegende Kennlinie eines Lenkgefühls darstellt, sowie von dieser entsprechenden Schwingungsverläufen gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
11 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfeldes eines Gradienten gegenüber einer variablen Verstärkung gemäß einer modifizierten Ausführungsform von Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
12 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
13 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfeldes 23 einer variablen Filterfrequenz gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
14 eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfeldes einer Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
15 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung; und
16 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Im folgenden wird eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Obwohl vorliegend eine ausführliche Beschreibung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung an sich unterbleibt, kann eine elektrische Servolenkungsvorrichtung mit einer bereits bekannten Konfiguration verwendet werden. Beispielsweise können die in den eingangs genannten Patentveröffentlichungen 1 und 2 beschriebenen verwendet werden.
In 1 erfasst ein Drehmomentsensor 1 ein Lenkdrehmoment τ0, das erzeugt wird, wenn ein Fahrer einen Lenkvorgang unter Verwendung eines bekannten Torsionsstabs oder dergleichen ausführt. Ein Phasenkompensator 2 nimmt dann eine Vorverlagerung einer Phase in die Nähe einer Schwingungsfrequenz auf der Basis eines Ausgangssignals des Drehmomentsensors 1 vor, um dadurch eine Stabilitätsspanne in bezug auf einer Schwingungsvibration zu schaffen, die wahrscheinlich erzeugt wird, wenn eine Rückkopplungsverstärkung durch ein Unterstützungskennfeld 11 erhöht wird, das in einer nachfolgenden Stufe vorgesehen ist.
Die Darstellungen der 2 veranschaulichen eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Unterstützungskennfeldes und graphische Darstellungen zur Erläuterung von Gradienten derselben gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 2(a) als Unterstützungskennfeld Eingangs-/Ausgangs-Kennlinien des Lenkdrehmoments, das einem Eingangssignal entspricht, und eines Unterstützungsdrehmomentstroms, der einem Ausgang entspricht. 2(b) veranschaulicht die Relationen eines Unterstützungskennfeld-Gradienten in bezug auf den Unterstützungsdrehmomentstrom.
2(c) veranschaulicht die Relationen des Unterstützungskennfeld-Gradienten in bezug auf das Lenkdrehmoment. Das Unterstützungskennfeld 11 weist die Eingangs-/Ausgangs-Kennlinien auf, wie sie in 2(a) veranschaulicht sind, und verwendet das von dem Phasenkompensator 2 nach der Phasenkompensation abgegebene Lenkdrehmoment τ0 als Eingangssignal, um einen Unterstützungsdrehmoment-Strom Ia abzugeben, der einem Motor 5 zuzuführen ist.
Eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, die einem durch Erfassen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs ermittelten Signal entspricht, wird ebenfalls in das Unterstützungskennfeld 11 eingegeben. Infolgedessen ändert sich die Eingangs-/Ausgangs-Kennlinie des Unterstützungskennfelds, das zum Abgeben des Unterstützungsdrehmomentstroms Ia verwendet wird, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. In 2(a) sind in exemplarischer Weise zwei Fälle dargestellt, d. h. ein Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, und ein Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist.
Das Unterstützungskennfeld 11 verwendet somit das Lenkdrehmomentsignal τ0, das durch den Phasenkompensator 2 phasenkompensiert ist, als Eingangssignal zum Berechnen des Unterstützungsdrehmomentstroms Ia entsprechend einem Ausgangssignal auf der Basis der in 2 dargestellten Kennlinie, wobei diese in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx variiert.
Eine Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 7 erfasst eine Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors 6 als Rückkopplungssignal. Ferner erfasst eine Stromerfassungseinrichtung 6 einen durch den Motor 5 fließenden Strom Id.
Als nächstes filtert ein Vibrationsextraktionsfilter 21 das Lenkdrehmomentsignal τ0 von dem Drehmomentsensor 1 zum Reduzieren einer Lenkkomponente von dem Lenkdrehmomentsignal, um dadurch ein Vibrationskomponentensignal Sb zu extrahieren. 3 veranschaulicht Frequenzgänge der Vibrationsextraktionsfilter gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Als nächstes berechnet eine Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 einen vorübergehenden Vibrationsunterdrückungsstrom Ist auf der Basis des von dem Vibrationsextraktionsfilter 21 extrahierten Vibrationskomponentensignals Sb. Ein Verfahren zum Konfigurieren des Vibrationsextraktionsfilters 21 und die Funktionen der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung werden nachfolgend noch ausführlich beschrieben.
Als nächstes werden ein Kennfeld 31 einer Drehgeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung und ein Kennfeld 32 eines Stroms gegenüber einer variablen Verstärkung beschrieben, die Kennfeldern mit variabler Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 1 entsprechen. Das Kennfeld 31 der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung gibt eine variable Verstärkung Kω der Drehgeschwindigkeit auf der Basis eines Drehgeschwindigkeitssignals Sn (das einer zweiten Zustandsgröße entspricht) ab, das von der Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 7 erfasst wird.
4 zeigt eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung des Kennfeldes der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Das Kennfeld 31 der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung beinhaltet Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendaten, wie sie in 4 gezeigt sind, und gibt die variable Verstärkung Kω der Drehgeschwindigkeit auf der Basis des Drehgeschwindigkeitssignals Sn ab.
Das Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung gibt eine variable Verstärkung Ki des Stroms auf der Basis des von der Stromerfassungseinrichtung 6 erfassten Stroms Id (der einer ersten Zustandsgröße entspricht) ab. 5 zeigt eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung des Kennfeldes des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Das Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung beinhaltet Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendaten, wie sie in 5 dargestellt sind, und gibt die variable Verstärkung Ki des Stroms auf der Basis des Stroms Id ab. Der spezielle Inhalt des Kennfeldes 31 der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung und des Kennfeldes 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung werden im folgenden noch ausführlich beschrieben.
Als nächstes multipliziert ein Multiplizierer 41 (der einer Korrektureinrichtung entspricht) den vorübergehenden Vibrationsunterdrückungsstrom Ist mit der variablen Verstärkung Kω der Drehgeschwindigkeit und der variablen Verstärkung Ki des Stroms. Ein Addierer 51 addiert dann den Unterstützungsdrehmomentstrom Ia, der dem Ausgang des Unterstützungskennfeldes 11 entspricht, und den Vibrationsunterdrückungsstrom Is, der dem Ausgang des Multiplizierers 41 entspricht, um dadurch einen Zielstrom It zu erhalten, der einem in dem Motor 5 zu realisierenden Strom entspricht.
Als nächstes führt die Stromsteuereinrichtung 3 eine Stromsteuerung aus, so dass der von der Stromerfassungseinrichtung 6 erfasste Strom Id identisch mit dem Zielstrom It wird. Beispielsweise gibt die Stromsteuereinrichtung 3 ein Spannungsbefehlssignal Sv, wie z. B. ein PWM-Signal, an eine Ansteuerschaltung 4 ab, die z. B. eine H-Brückenschaltung oder eine Inverterschaltung beinhaltet, um dadurch einen dem PWM-Signal entsprechenden Ansteuerstrom an den Motor 5 abzugeben. Ansprechend darauf erzeugt der Motor 5 ein Unterstützungsdrehmoment, das eine von dem Fahrer erzeugte Lenkkraft an einer Lenkwelle unterstützt.
Die Blöcke, die die in 1 veranschaulichte Steuervorrichtung bilden, liegen nicht alle in Form von Hardware vor. Im Ausführungsbeispiel 1 ist eine Konfiguration bis zur Berechnung des Zielstroms It durch den Addierer 51, ausgehend von dem Ausgangsdrehmomentsignal τ0 des Drehmomentsensors 1 und dem von der Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 7 oder bis zu dem Spannungsbefehlssignal Sv, durch Software mittels eines Mikrocomputers gebildet.
Der Mikrocomputer beinhaltet eine bekannte zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Festspeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), eine Schnittstelle (IF) und dergleichen. In dem ROM gespeicherte Programme werden nacheinander extrahiert bzw. aufgerufen, um einen gewünschten Rechenvorgang in der CPU auszuführen, und das Resultat der Berechnung wird in dem RAM und dergleichen vorübergehend gespeichert. Auf diese Weise wird die Software ausgeführt, um dadurch einen vorbestimmten Steuervorgang vorzunehmen.
Als nächstes erfolgt eine ausführliche Beschreibung der Funktionen des Vibrationsextraktionsfilters 21 und der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 zum Erzielen des vorübergehenden Vibrationsunterdrückungsstroms Ist sowie der Funktionen des Kennfeldes 31 der Drehgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl gegenüber der variablen Verstärkung und des Kennfeldes 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung, um eine angemessene Verstärkung in Abhängigkeit von den Zustandsgrößen zu berechnen.
Als erstes wird das Vibrationsextraktionsfilter 21 ausführlich beschrieben. Das Vibrationsextraktionsfilter 21 hat die Eigenschaften eines Hochpassfilters (HPF) oder eines Bandpassfilters (BPF), wie dies in der bereits genannten 3 gezeigt ist. Insbesondere ist eine Verstärkung auf der Seite der niedrigen Frequenz gering, so dass die Größe des Ausgangssignals vermindert ist.
Auf der Seite der hohen Frequenz lässt man im Fall des Hochpassfilters das Eingangssignal durch dieses hindurchgehen, während die Verstärkung kaum vermindert wird. Die Durchgangskennlinien des vorstehend beschriebenen Hochpassfilters sind in 3 mit HPF1 und HPF2 veranschaulicht.
Andererseits lässt man im Fall des Bandpassfilters das Eingangssignal durch dieses hindurchgehen, und zwar nahezu ganz, während die Verstärkung in der Nähe einer Filterfrequenz fc kaum vermindert wird. Bei einer höheren Frequenz wird die Verstärkung vermindert. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Rauschkomponente eliminiert. Die Durchgangskennlinien des vorstehend beschriebenen Bandpassfilters sind in 3 mit BPF1 und BPF2 veranschaulicht.
In 3 handelt es sich bei HPF1 um ein Hochpassfilter erster Ordnung, während es sich bei HPF2 um ein Hochpassfilter zweiter Ordnung handelt. Ferner handelt es sich bei BPF1 um ein Bandpassfilter, das ein Hochpassfilter erster Ordnung und ein Tiefpassfilter beinhaltet, während es sich bei BPF2 um ein Bandpassfilter handelt, das ein Hochpassfilter zweiter Ordnung und das Tiefpassfilter beinhaltet.
Die Filterfrequenzen fc der in 3 gezeigten Filter sind alle mit 10 Hz vorgegeben. In der Nähe von 1 Hz auf der Seite der niedrigeren Frequenz ist die Verstärkung geringfügig vermindert, obwohl die Phase tendenziell voreilt. Unter Verwendung des Filters erhält man somit die Wirkung einer Unterdrückung von störungsbedingter Vibration bei etwa 1 Hz bis 20 Hz. Die Unterdrückungseffekte werden im folgenden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, wird ferner mit steigender Ordnung des Filters ein Gradient der Kennlinie steiler. Die erste Ordnung ist jedoch ausreichend. In dem Fall, in dem eine weitere Reduzierung der Lenkkomponente bei der niedrigen Frequenz oder der Rauschkomponente bei der hohen Frequenz erwünscht ist, kann ein Filter zweiter Ordnung oder höherer Ordnung verwendet werden.
Wie ferner in 3 gezeigt ist, kommt es trotz der Phasenvoreilung auch in der Nähe der Filterfrequenz fc im Fall des Hochpassfilters zu keiner Phasenvoreilung in der Nähe der Filterfrequenz fc, wenn das Bandpassfilter verwendet wird. Im allgemeinen ist jedoch keine Vorverlagerung bzw. Voreilung der Phase zum Unterdrücken von störungsbedingten Vibrationen in einem relativ niedrigen Frequenzband notwendig, das niedriger ist als ein Systemband. In einem derartigen Fall werden die Effekte der Störungsunterdrückung mit zunehmender Verstärkung sogar noch höher. In Ausführungsbeispiel 1 wird das Hochpassfilter erster Ordnung verwendet, wie es in 3 mit HPF1 bezeichnet ist.
Als nächstes wird die Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 beschrieben. 6 zeigt eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Die Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 beinhaltet im großen und ganzen eine proportionale Verstärkung und berechnet den vorübergehenden Vibrationsunterdrückungsstrom Ist entsprechend dem von dem Vibrationsextraktionsfilter 21 extrahierten Vibrationskomponentensignal Sb.
Wie in 6 gezeigt ist, kann eine Sättigungs-Kennlinie des Vibrationskomponentensignals auf einem konstanten Wert vorhanden sein, wenn das dem Eingangssignal entsprechende Vibrationskomponentensignal Sb hoch ist. In diesem Fall erfolgt die Sättigung z. B. bei einer Amplitude Isat, die einer Zielvibration entspricht. Auf diese Weise ist ein höheres Signal als eine Zielvibrationsamplitude begrenzt, so dass ein Reduzieren der Auswirkungen auf das Lenkgefühl ermöglicht ist.
Die Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 gemäß Ausführungsbeispiel 1 hat jedoch keine tote Zone mit einer Eigenschaft, bei der der Ausgangswert in der Nähe eines Ursprungpunkts Null wird. Wenn eine tote Zone vorhanden ist, in der der Ausgangswert mit Null vorgegeben ist, wird das Ausgangssignal in Bezug auf eine Vibrationsamplitude im Bereich derselben Null, und somit kann Vibration nicht auf eine Breite der toten Zone oder weniger unterdrückt werden.
Obwohl das Vorhandensein der toten Zone im Hinblick auf die Reduzierung der Lenkauswirkungen vorteilhaft ist, können die Auswirkungen auf die Lenkung auch durch eine andere Konfiguration eliminiert werden, wie z. B. das Kennfeld mit variabler Verstärkung gemäß Ausführungsbeispiel 1. Daher ist bei der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 keine tote Zone vorgesehen.
Als nächstes wird das Kennfeld 31 der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung beschrieben. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, wird der Ausgang in dem Bereich, in dem ein Absolutwert des Drehgeschwindigkeitssignals niedrig ist (entsprechend ω1 oder geringer in 4) mit 1 vorgegeben. Andererseits wird in dem Bereich, in dem der Absolutwert des Drehgeschwindigkeitssignals hoch ist, die variable Verstärkung Kω der Drehgeschwindigkeit bei einer bestimmten Motor-Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl (entsprechend ω1' in 4) allmählich auf Null reduziert.
In dem Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit hoch ist, wird die störungsbedingte Vibration auf ein ausreichend geringes Ausmaß vermindert, selbst wenn der Vibrationsunterdrückungsstrom mit Null vorgegeben ist. Diese Tatsache wird anhand der in 7 gezeigten Störungsübertragungskennlinien beschrieben.
7 zeigt eine exemplarische Darstellung der Störungsübertragungskennlinien beim Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht die Wirkungen zum Unterdrücken von störungsbedingten Vibrationen beim Ausführungsbeispiel 1.
Bei den in 7 dargestellten Störungsübertragungskennlinien handelt es sich um Frequenzgänge zur Erläuterung eines Verstärkungsfaktors einer Übertragung von einem Störungsdrehmoment, das auf die Lenkwelle (nicht gezeigt) aufgebracht wird, an der der Motor angebracht ist, auf ein Drehmoment (insbesondere ein von dem Fahrer wahrgenommenes Drehmoment) an einem Lenkrad, an dem der Fahrer angreift. Obwohl die Kennlinien in Abhängigkeit von dem Mechanismus der elektrischen Servolenkvorrichtung, dem Motor und dergleichen unterschiedlich sind, haben die Kennlinien im großen und ganzen eine Tendenz, wie diese in 7 veranschaulicht ist.
Es ist allgemein bekannt, dass eine solche Störung, wie etwa das von dem Motor erzeugte Rastmoment oder die synchron mit den Zähnen des Getriebemechanismus der elektrischen Servolenkvorrichtung erzeugten Schwingungen eine Frequenz aufweist, die proportional zu der Lenkgeschwindigkeit höher wird. Die in 7 dargestellten Störungsübertragungskennlinien zeigen, dass die Verstärkung in einem Band gering ist, in dem die Frequenz der Störung hoch ist (entsprechend einem Band mit etwa 8 Hz oder höher in dem in 7 gezeigten Beispiel), und zwar selbst ohne die Vibrationsunterdrückungssteuerung, wie dies in 7 in durchgezogener Linie dargestellt ist, so dass die Drehmomentvibration an dem Lenkrad somit auf ein ausreichend geringes Ausmaß vermindert wird.
In einem Fall z. B., in dem die Störung in Form des Rastmoments vorliegt, entspricht die Drehzahl des Motors dem Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit etwa größer ist als der Bereich in der Nähe von 50 bis 100 min^–1. In einem derartigen Bereich wird die Störungsübertragungskennlinie geringer als eine in 7 dargestellte Linie α (entsprechend einer Verstärkung von –5 dB) und befindet sich auf einem Niveau, bei dem der Fahrer das Rastmoment kaum wahrnimmt.
Zur Bewältigung des Rastmoments wird somit der in 4 dargestellte Wert ω1 auf etwa 50 bis 100 min^–1 gesetzt. Der Wert ω1' der Motordrehzahl zu dem Zeitpunkt, zu dem die variable Verstärkung Kω der Drehzahl den Wert 0 erreicht, wird nahe ω1 gesetzt, solange der Fahrer keine plötzliche Veränderung bei der variablen Verstärkung wahrnimmt. Beispielsweise kann der Wert mit etwa dem 1,5-fachen von ω1 vorgegeben werden.
Als nächstes wird das Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung beschrieben. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 erläutert worden ist, wird in dem Bereich, in dem ein Absolutwert des Stroms Id niedrig ist (entsprechend einem Bereich A oder kleiner in 5), die variable Verstärkung Ki mit 1 vorgegeben. Dagegen wird in dem Bereich, in dem der Absolutwert des Stroms hoch ist, die variable Verstärkung Ki des Stroms allmählich vermindert, so dass sie bei einem bestimmten Strom Id (entsprechend A' in 5) Null beträgt.
In dem Bereich, in dem der Strom hoch ist, kann die durch die störungsbedingte Vibration selbst dann auf ein ausreichend geringes Ausmaß unterdrückt werden, wenn der Vibrationsunterdrückungsstrom mit Null vorgegeben ist. Diese Tatsache wird anhand der in 7 gezeigten Störungsübertragungskennlinien beschrieben.
Eine Kennlinie bei einem hohen Strom, die in 7 durch abwechselnde lange und kurze gestrichelte Linien veranschaulicht ist, zeigt, dass die Verstärkung gering ist und somit die Drehmomentvibration an dem Lenkrad selbst dann auf ein ausreichend geringes Ausmaß vermindert wird, wenn die Vibrationsunterdrückungssteuerung nicht ausgeführt wird. Die in 7 bei einem hohen Strom veranschaulichte Kennlinie stellt im Großen und Ganzen eine Kennlinie in dem Bereich dar, in dem sich der Stromwert auf und über der Linie A der 2(a) befindet.
Die Störungsübertragungskennlinie ändert sich in Abhängigkeit von einem Gradientenwert des Unterstützungskennfeldes. Als generelle Tendenz hinsichtlich des Unterstützungskennfeldes wird der Bereich, in dem der Gradientenwert des Unterstützungskennfeldes auf einen Wert gleich einem oder höher als ein bestimmter Wert zu steigen beginnt, in Abhängigkeit von dem Stromwert ohne Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt.
Beispielsweise wird als Gradientenwert des in 2(b) dargestellten Unterstützungskennfeldes der Gradientenwert im großen und ganzen mit einem Wert von 10 A/Nm oder weniger auf oder links von der Linie A vorgegeben und im großen und ganzen mit 10 A/Nm oder mehr auf oder rechts von der Linie A vorgegeben. Die in 7 bei einem niedrigen Strom gezeigte Kennlinie stellt im wesentlichen eine Kennlinie in dem Bereich dar, in dem der Stromwert auf der oder unter der Linie A des Unterstützungskennfeldes gemäß 2(a) liegt.
Somit wird in dem Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung der Ausgang in dem Bereich auf Null gedampft, in dem der Absolutwert des Stroms A beträgt oder größer als A ist. Ein Wert A', bei dem die variable Verstärkung Null wird, ist nahe bei A vorgegeben, solange der Fahrer keine plötzliche Veränderung bei der variablen Verstärkung wahrnimmt. Beispielsweise kann der Wert etwa das 1,5-fache von A betragen.
Andererseits sind für das Lenkdrehmomentsignal, wie es durch Gradientenwerte des Unterstützungskennfeldes der 2(a) und 2(c) dargestellt ist, der Bereich, in dem der Gradient gleich oder kleiner als 10 A/Nm ist, und der Bereich, in dem der Gradient gleich oder größer als 10 A/Nm ist, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit beide in dem Bereich zwischen den Linien B und C enthalten und nicht in effizienter Weise voneinander getrennt.
Wenn z. B. ein Schwellenwert auf der Linie C vorhanden ist, wird der Vibrationsunterdrückungsstrom in einem Überschreitungsbereich (B bis C) erzeugt, in dem der Gradient des Unterstützungskennfeldes hoch ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Dadurch wird die Lenkkomponente insgesamt vergrößert, so dass hierdurch die Auswirkungen auf die Lenkung erzeugt werden.
Wenn andererseits der Schwellenwert auf der Linie B vorgesehen ist, wird der Vibrationsunterdrückungsstrom in dem Bereich (B bis C) Null, in dem der Gradient des Unterstützungskennfeldes niedrig ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist. Somit kann die Übertragung der störungsbedingten Vibration nicht unterdrückt werden.
Wenn die auf dem Lenkdrehmomentsignal basierende variable Verstärkung anstatt der auf dem Strom basierenden Verstärkung verwendet werden soll, muss somit die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende variable Verstärkung zu einer komplizierteren Berechnung führen. Ferner müssen in dem Fall, in dem der Vibrationsunterdrückungsstrom mit dem Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung in Anbetracht der Störungsübertragungskennlinien nicht optimal korrigiert wird, Maßnahmen zum Reduzieren der Lenkkomponente ergriffen werden, indem die tote Zone in der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 oder dergleichen vorgesehen wird.
Bei der Linie A in 2 handelt es sich um eine Grenzlinie, bei der sich der Gradient in der Nähe von 10 A/Nm befindet. Es muss jedoch keine strikte Grenzlinie unabhängig von dem Betrag der Fahrzeuggeschwindigkeit in der vorstehend beschriebenen Weise vorgesehen werden. Es kann jede beliebige Grenze des Gradienten verwendet werden, die unabhängig von dem Betrag der Fahrzeuggeschwindigkeit ungefähr äquivalent ist.
Der Strom Id enthält auch andere Komponenten als den Unterstützungsdrehmomentstrom Ia. Im allgemeinen ist der Unterstützungsdrehmomentstrom Ia dominant. Somit wird bei der vorstehenden Beschreibung des variablen Verstärkung Ki des Stroms der Unterstützungsdrehmomentstrom als etwa äquivalent zu dem Strom behandelt. Somit kann als Eingangsstrom für das Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung der Unterstützungsdrehmomentstrom Ia verwendet werden.
Gemäß der vorstehend erläuterten Konfiguration, wie diese in 7 in gestrichelten Linien veranschaulicht ist und ein Beispiel des Falls ”Bereich mit niedrigem Strom und mit Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung” zeigt, wird die Übertragung der störungsbedingten Vibration auf das Lenkrad durch den Vibrationsunterdrückungsstrom unterdrückt, so dass die störungsbedingte Vibration auf ein Niveau unterdrückt wird, das von dem Fahrer kaum wahrgenommen wird. Die unterbrochene Linie der 7 veranschaulicht den Fall, in dem die variable Verstärkung konstant Null beträgt.
Das Band, in dem die Übertragung der Störung durch die Vibrationsunterdrückungssteuerung vermindert wird, liegt in dem Bereich von 1 Hz bis nahe 20 Hz und enthält einen Teil mit einer Frequenz ähnlich der des Lenkvorgangs durch den Fahrer (etwa gleich oder geringer als 5 Hz). Die Kennlinie des Falls, in dem die variable Unterdrückungssteuerung ausgeführt wird, erhält man in dem Fall, in dem das Hochpassfilter erster Ordnung als Vibrationsextraktionsfilter verwendet wird.
Als nächstes zeigen die 8 bis 10 Lissajous-Kurven des Lenkwinkels und des Lenkdrehmoments, die jeweils einer Kurve entsprechen, die eine grundlegende Kennlinie des Lenkgefühls veranschaulicht, sowie diesen entsprechende Schwingungsverläufe gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere zeigen die Darstellungen der 8 anhand eines Vergleichs einen Fall, in dem die Vibrationsunterdrückungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, einen Fall, in dem die Vibrationsunterdrückungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht ausgeführt wird, sowie einen Fall, in dem die variable Verstärkung ohne das Kennfeld mit variabler Verstärkung auf 1 festgelegt ist. 8(a) zeigt eine entsprechende Lissajous-Kurve, und die 8(b) und (c) zeigen entsprechende Schwingungsverläufe, die jeweils ein Ansprechen auf den Lenkvorgang bei 1 Hz veranschaulichen.
Die 9 und 10 veranschaulichen im Vergleich einen Fall, in dem die Vibrationsunterdrückungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, sowie einen Fall, in dem die Vibrationsunterdrückungssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht ausgeführt wird. Dabei veranschaulichen die 9(a) und 10(a) einander entsprechende Lissajous-Kurven, und die 9(b) und 10(b) veranschaulichen einander entsprechende Schwingungsverläufe, die das Ansprechen auf einen Lenkvorgang bei 0,2 Hz darstellen. 9 veranschaulicht dabei den Fall, in dem der Lenkwinkelbereich groß ist, während 10 einen Fall veranschaulicht, in dem der Lenkwinkelbereich klein ist.
Die in der vorliegenden Beschreibung dargestellten Lissajous-Kurven entsprechen Resultaten von Experimenten, die man erhält, wenn ein typisches Lenkverfahren bei der Ausführung eines Lenkvorgangs zum Einsatz kommt, so dass sich der Winkel des Lenkrads in sinusförmiger Weise ändert. Bei der Auswertung des Lenkgefühls unter Verwendung der Lissajous-Kurven handelt es sich um eine häufig verwendete Verfahrensweise. Die in den 8 bis 10 dargestellten Wellenformen in dem Fall, in dem die variable Unterdrückungssteuerung ausgeführt wird, erhält man, wenn das Hochpassfilter erster Ordnung als Vibrationsextraktionsfilter verwendet.
Wenn die Frequenz des Lenkvorgangs hoch ist (beispielsweise im Fall des in 8 dargestellten Lenkvorgangs bei 1 Hz), ist der Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit höher ist als ω1, groß. In der Nähe eines Gegenlenkvorgangs, in dem die Drehgeschwindigkeit vermindert ist (in der Nähe von 1,3 s in 8(b)), steigt der Strom tendenziell an. Aus diesem Grund wird der Vibrationsunterdrückungsstrom aufgrund der variablen Drehgeschwindigkeitsverstärkung Kω und der variablen Stromverstärkung Ki etwa Null, so dass die Auswirkungen auf die Lenkung eliminiert werden.
Wenn die Lenkfrequenz niedrig ist (beispielsweise im Fall des in 9 dargestellten Lenkvorgangs bei 0,2 Hz und bei etwa gleichem Lenkwinkelbereich wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel des Lenkvorgangs bei 1 Hz), wird die Motordrehzahl insgesamt vermindert. Selbst in dem vorstehend beschriebenen Fall ist jedoch der Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit ω1 oder höher ist, in dem Fall hoch, in dem der Lenkgeschwindigkeitsbereich groß ist (etwa 100° in dem vorliegenden Fall), wie dies in den Darstellungen der 9 gezeigt ist.
In der Nähe des Gegenlenkbereichs, in dem die Drehgeschwindigkeit vermindert ist (in der Nähe von 3 Sekunden in 9(b)), steigt der Strom tendenziell an. Somit wird der Vibrationsunterdrückungsstrom aufgrund der variablen Drehgeschwindigkeitsverstärkung Kω und der variablen Stromverstärkung Ki etwa Null, so dass die Lenkauswirkungen eliminiert werden.
Wenn die Lenkfrequenz niedrig ist und der Lenkwinkelbereich klein ist (beispielsweise wenn der Lenkvorgang bei 0,2 Hz ausgeführt wird und der Winkelbereich gemäß den Darstellungen der 10 etwa 15° beträgt), wird die variable Verstärkung konstant 1. In einem derartigen Fall ist das Lenkdrehmoment jedoch gering. Aus diesem Grund wird der Vibrationsunterdrückungsstrom nur durch das Vibrationsextraktionsfilter ausreichend vermindert, das das Hochpassfilter erster Ordnung beinhaltet. Wie in 10(b) dargestellt ist, ist zu erkennen, dass der Vibrationsunterdrückungsstrom nur etwa 0,3 bis 0,4 A beträgt und somit ausreichend niedrig ist. Die Lenkauswirkungen können somit eliminiert werden. Auf diese Weise hat die Vibrationsunterdrückungssteuerung keinerlei Auswirkung auf die Lenkweise.
Der Fall, in dem das Kennfeld der variablen Verstärkung nicht vorhanden ist (insbesondere, wenn die variable Verstärkung konstant auf 1 festgelegt ist und der vorübergehende Vibrationsunterdrückungsstrom bei der Konfiguration des Ausführungsbeispiels 1 direkt als Vibrationsunterdrückungsstrom verwendet wird) wird als Beispiel unter Bezugnahme auf die 8(a) und (c) beschrieben.
Wenn das Kennfeld der variablen Verstärkung nicht vorhanden ist, hat die in 8(a) dargestellte Lissajous-Kurve eine Wellenform, die im Vergleich zu einem normalen Fall, in dem die Vibrationsunterdrückungssteuerung nicht ausgeführt wird, in der Nähe des Ursprungpunkts schmaler ist, wobei dies das Vorhandensein von Auswirkungen auf die Lenkung anzeigt.
In Bezug auf den Schwingungsverlauf wird der Vibrationsunterdrückungsstrom mit etwa 5 A erzeugt, wie dies in 8(c) gezeigt ist, wobei dieser die Auswirkungen auf die Lenkung hervorruft. Selbst wenn eine gewisse variable Verstärkung vorhanden ist, kann der Vibrationsunterdrückungsstrom nicht ausreichend vermindert werden, wenn die variable Verstärkung nicht wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels 1 in angemessener Weise vorhanden ist. Aus diesem Grund werden gelegentlich Auswirkungen auf die Lenkung erzeugt.
Andererseits hat die vorstehend beschriebene Konfiguration (die etwa der Konfiguration mit der Vibrationsunterdrückungssteuerung entspricht, die in 8(a) in durchgezogener Linie dargestellt ist) gemäß Ausführungsbeispiel 1 etwa die gleiche Wellenform wie in dem Fall ohne Vibrationsunterdrückungssteuerung. Aus diesem Grund sind Lenkauswirkungen kaum vorzufinden. Insbesondere wird das Lenkgefühl nicht vermindert.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der Steuerbetrag, der durch Extrahieren der Vibrationskomponente aus dem Lenkdrehmoment berechnet wird, mittels der variablen Verstärkung korrigiert, die in Abhängigkeit von dem Strom und der Drehgeschwindigkeit vorgegeben wird. Ferner wird zum Vorgeben der variablen Verstärkung die variable Verstärkung in dem Bereich reduziert, in dem eine Übertragung der Störung auf das Lenkrad in Anbetracht der Übertragungskennlinie der Störung auf das Lenkrad unwahrscheinlich ist.
Infolgedessen kann ein Vorgang der Verminderung des Vibrationsunterdrückungsstroms in dem Bereich, in dem die Störungsübertragung aufgrund der Störungsübertragungskennlinie gering ist, ausgeführt werden, ohne dass eine Notwendigkeit besteht, bei der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung eine tote Zone vorzusehen.
Ferner kann eine effektive Verarbeitung mit einem einfachen Rechenvorgang unter Verwendung des minimal erforderlichen Filters und der variablen Verstärkung ausgeführt werden, indem die Tendenz der Kennlinie des Unterstützungskennfeldes berücksichtigt wird.
Infolgedessen werden die Lenkauswirkungen eliminiert, so dass eine Beeinträchtigung des Lenkgefühls vermieden werden kann. Gleichzeitig kann die Übertragung der Störung mit der Frequenz, die eine Komponente des Lenkfrequenzbandes bildet, auf das Lenkrad ausreichend unterdrückt werden, und zwar in einem derartigen Ausmaß, dass der Fahrer diese nicht wahrnehmen kann.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration des Ausführungsbeispiels 1 wird die Drehzahl-Erfassungseinrichtung zum direkten Erfassen der Drehgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl des Motors verwendet. Anstatt der Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung können jedoch auch eine Drehwinkel-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels des Motors sowie eine Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit anhand eines erfassten Drehgeschwindigkeitssignals verwendet werden, um auf diese Weise das Drehgeschwindigkeitssignal zu ermitteln.
Obwohl die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung im Großen und Ganzen differentieller Art ist, kann auch ein Prozess mit dem Tiefpassfilter als Differential zum Eliminieren von Hochfrequenz-Rauschen verwendet werden, oder es kann ein Filter, das durch Multiplizieren des Hochpassfilters mit der Verstärkung gebildet wird, als ein diesem äquivalenter Prozess verwendet werden. Auch in diesem Fall können die gleichen Wirkungen erzielt werden, wie diese durch die vorstehend beschriebene Konfiguration erreicht werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration des Ausführungsbeispiels 1 wird die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors erfasst, um das Drehgeschwindigkeitssignal zu ermitteln. Jedoch kann die Konfiguration auch derart vorgesehen sein, dass alternativ eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads erfasst wird, um das Drehgeschwindigkeitssignal zu ermitteln. Auch in diesem Fall werden wiederum die gleichen Effekte wie bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration erzielt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, handelt es sich ferner bei dem in den 2 dargestellten Unterstützungskennfeld um ein allgemeines Kennfeld. Eine allgemeine Tendenz besteht darin, dass das Unterstützungskennfeld die Begrenzungslinie, die den nicht von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Gradienten aufweist, als Linie A aufweist. In einigen Situationen, die nicht dem allgemeinen Fall entsprechen, ist jedoch nicht die Begrenzungslinie, die den nicht von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Gradienten aufweist, als Linie A vorhanden.
In einem derartigen Fall kann zusätzlich die variable Verstärkung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingebracht werden, wie dies bei dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel 2 beschrieben wird. In dem vorstehend beschriebenen Fall wird jedoch das Rechenausmaß um die variable Verstärkung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, so dass der Rechenvorgang komplex wird.
Alternativ kann der Gradient des Unterstützungskennfeldes (der einer dritten Zustandsgröße entspricht) aus dem Lenkdrehmomentsignal und dem Unterstützungsdrehmomentstrom anstatt der variablen Stromverstärkung Ki berechnet werden, um dadurch eine variable Verstärkung (eine variable Gradientenverstärkung) auf der Basis eines Werts desselben zu berechnen. 11 zeigt eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung eines Kennfeldes eines Gradienten gegenüber einer variablen Verstärkung bei einer modifizierten Ausführungsform des Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung.
Wie zum Beispiel in 11 dargestellt, ist das Kennfeld der variablen Verstärkung (Kennfeld des Gradienten gegenüber der variablen Verstärkung) derart vorgegeben, dass es eine Kennlinie aufweist, bei der die variable Verstärkung bei ka (etwa 10 A/Nm) einen Wert von 1 oder weniger besitzt und bei größerem ka allmählich auf 0 absinkt.
Ein Wert ka', bei dem die variable Verstärkung Null wird, ist nahe bei ka vorgegeben, solange keine plötzliche Veränderung bei der variablen Verstärkung wahrgenommen wird. Beispielsweise kann der Wert das 1,5-fache von ka betragen. Mit einer derartigen Konfiguration können Lenkauswirkungen eliminiert werden, so dass eine Beeinträchtigung des Lenkgefühls wie im Fall der vorstehend beschriebenen Konfiguration vermieden werden kann. Gleichzeitig kann die Übertragung der Störung auf das Lenkrad ausreichend in einem derartigen Ausmaß unterdrückt werden, dass der Fahrer diese nicht wahrnimmt.
Das Verfahren, das die vorstehend beschriebene variable Verstärkung des Gradienten verwendet, berechnet den Wert des Gradienten und ist somit dahingehend vorteilhaft, dass der Vibrationsunterdrückungsstrom nur in einem streng minimalen erforderlichen Bereich der Störungsübertragungskennlinie angewendet werden kann. Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird jedoch das Rechenausmaß um das Rechenausmaß für den Gradienten erhöht und ist im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Konfiguration kompliziert.
Bei dem Rechenvorgang für den Gradienten bei diesem Verfahren kann es sich um einen bekannten Vorgang handeln. Der Gradient kann zum Beispiel dadurch berechnet werden, dass man den Änderungsbetrag bei dem Lenkdrehmomentsignal durch den Änderungsbetrag bei dem Unterstützungsdrehmomentstrom dividiert.
Ausführungsbeispiel 2
12 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der Konfiguration, die in 1 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 dargestellt ist, unterscheidet sich die in 12 dargestellte Konfiguration gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 darin, dass ein Kennfeld 23 einer variablen Filterfrequenz und ein Kennfeld 33 einer Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung hinzugekommen sind. Die übrige Konfiguration mit Ausnahme der hinzugefügten Teile ist die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1, und daher wird im folgenden in erster Linie die unterschiedliche Konfigurationen beschrieben.
Als erstes wird das Kennfeld 23 der variablen Filterfrequenz beschrieben. 13 zeigt eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung des Kennfeldes 23 der variablen Filterfrequenz gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Das Kennfeld 23 der variablen Filterfrequenz dient zum Berechnen einer variablen Filterfrequenz fc auf der Basis des Drehgeschwindigkeitssignals des Motors 5 in Abhängigkeit von der in 13 dargestellten Eingangs-/Ausgangs-Kennlinie. Die berechnete variable Filterfrequenz fc wird dem Vibrationsextraktionsfilter 21 zugeführt, um als Filterfrequenz des Vibrationsextraktionsfilters 21 verwendet zu werden.
Wie vorstehend bereits beschrieben, ist es allgemein bekannt, dass die Frequenz der von dem Motor 5 erzeugten Störung, wie z. B. das Rastmoment, sowie die synchron mit den Zähnen des Getriebemechanismus der elektrischen Servolenkvorrichtung erzeugten Schwingungen proportional zu der Drehgeschwindigkeit höher werden. Wie in 13 dargestellt ist, wird daher das Kennfeld 23 der variablen Filterfrequenz derart vorgegeben, dass die variable Filterfrequenz fc mit zunehmender Drehgeschwindigkeit höher wird.
Wenn zum Beispiel eine solche Störung wie das Rastmoment bewältigt werden soll, beträgt die Frequenz der Störung etwa 1 Hz bis 5 Hz in dem Bereich, in dem die Motordrehgeschwindigkeit niedrig ist, d. h. bei einer Geschwindigkeit von etwa ωV1, wie dies in 13 gezeigt ist (etwa 10 min^–1). Somit wird eine variable Filterfrequenz fc1 beispielsweise mit 5 Hz vorgegeben.
Dagegen beträgt dann, wenn die Motordrehgeschwindigkeit höher ist und etwa den Wert ωV2 besitzt, wie dies in 13 dargestellt ist (in der Nähe von etwa 50 min^–1 bis 100 min^–1), die Frequenz der Störung etwa 5 Hz bis 15 Hz. Aus diesem Grund wird eine variable Filterfrequenz fc2 beispielsweise mit etwa 10 Hz vorgegeben.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Filterkennlinie in Abhängigkeit von der Frequenz der Störung vorgegeben werden, so dass die Störungsübertragungskennlinie optimiert werden kann und dadurch die Störungskomponente zu dem Zeitpunkt in optimaler Weise unterdrückt werden kann. Infolgedessen kann die Übertragung der Störung auf das Lenkrad weiter reduziert werden.
Als nächstes wird das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der Verstärkung beschrieben. Die Kennfelder der variablen Verstärkung des Ausführungsbeispiels 2 beinhalten das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung zusätzlich zu dem Kennfeld 31 der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung und dem Kennfeld 32 des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, dann ist der Gradient des Unterstützungskennfeldes tendenziell niedrig. Daher besteht die Wahrscheinlichkeit einer Übertragung der Störung auf das Lenkrad.
Aus diesem Grund weist das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung eine Eingangs-/Ausgangs-Kennlinie mit einer derartigen Eigenschaft auf, dass eine variable Verstärkung Kvx der Fahrzeuggeschwindigkeit mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. 14 zeigt eine Eingangs-/Ausgangs-Kennliniendarstellung zur Erläuterung des Kennfeldes der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung bei dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
Das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der Verstärkung verwendet die in 14 dargestellte Eingangs-/Ausgangs-Kennlinie zum Abgeben einer variablen Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vx (die einer vierten Zustandsgröße entspricht). Ein Multiplizierer 41 des Ausführungsbeispiels 2 multipliziert dann den vorübergehenden Vibrationsunterdrückungsstrom Ist mit drei Verstärkungsarten, die die variable Verstärkung Kω der Drehgeschwindigkeit, die variable Verstärkung Ki des Stroms sowie die variable Verstärkung Kvx der Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten, um auf diese Weise den Vibrationsunterdrückungsstrom Is zu berechnen.
Beispielsweise wird bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit (wobei dies dem Fall einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa Vx1 entspricht, wie dies in 14 gezeigt ist, wobei diese insbesondere etwa 20 bis 50 km/h beträgt) Kvx1 mit 1,0 vorgegeben. Dagegen wird bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit Kvx2 mit etwa 1,2 vorgegeben (wobei dies dem Fall einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa Vx2 entspricht, wie dies in 14 gezeigt ist, wobei diese insbesondere etwa 100 km/h bis 200 km/h beträgt.)
Wie vorstehend beschrieben, kann durch das Vorgeben einer angemessenen Verstärkung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Verstärkung um den Betrag der Reduzierung des Gradienten des Unterstützungskennfeldes aufgrund des Anstiegs bei der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Ausführungsbeispiel 2 zusätzlich zu den Wirkungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels 1 die Filterkennlinie in Abhängigkeit von der Frequenz der Störung vorgegeben werden, um die Störungsübertragungskennlinie zu optimieren und dadurch die Störungskomponente zu dem Zeitpunkt in optimaler Weise zu unterdrücken, indem die Filterfrequenz in Abhängigkeit von der Motordrehgeschwindigkeit variiert wird.
Ferner können durch Vorgeben der geeigneten Verstärkung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Wirkungen einer Störungsreduzierung selbst dann kompensiert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird und dadurch der Gradient des Unterstützungskennfeldes reduziert wird. Auf diese Weise können weitere zufriedenstellende Wirkungen einer Störungsreduzierung erzielt werden.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel 2 ist der Fall beschrieben worden, in dem das Kennfeld 23 der variablen Filterfrequenz und das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung beide vorhanden sind. Es ist jedoch auch möglich, nur eines von diesen Kennfeldern zusätzlich zu der in 1 dargestellten Konfiguration des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels 1 zu verwenden.
Wie ferner vorstehend bei dem Ausführungsbeispiel 1 beschrieben ist, wird eine Veränderung in der Störungsübertragungskennlinie in effektiverer Weise bewältigt, wenn die variable Stromverstärkung anstatt der variablen Lenkdrehmomentverstärkung verwendet wird, wie dies bei dem einschlägigen Stand der Technik der Fall ist, da die variable Stromverstärkung dem Unterstützungsgradienten entspricht, der nicht von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.
Wenn jedoch die variable Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung vorgesehen ist, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel 2 der Fall ist, kann eine Differenz bei der Störungsübertragungskennlinie absorbiert werden, während die variable Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung kompliziert wird. Daher kann bei der Konfiguration des Ausführungsbeispiels 2 die variable Lenkdrehmomentverstärkung anstatt der variablen Stromverstärkung verwendet werden.
In diesem Fall wird durch das Hinzufügen der variablen Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung sowie die kompliziertere Ausführung des Verstärkungskennfeldes der Rechenvorgang komplizierter. Wie in dem Fall der Verwendung der variablen Stromverstärkung lassen sich jedoch die Wirkungen der Unterdrückung der störungsbedingten Vibration sowie die Wirkungen der Eliminierung der Lenkauswirkungen erzielen.
Ausführungsbeispiel 3
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 ist der Fall beschrieben worden, in dem das Vibrationsextraktionsfilter 21 für das Lenkdrehmomentsignal verwendet wird, um dadurch die Vibrationsunterdrückungssteuerung auszuführen. Dagegen wird bei dem Ausführungsbeispiel 3 ein Fall beschrieben, in dem das Vibrationsextraktionsfilter 21 für das von der Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung erfasste Drehgeschwindigkeitssignal verwendet wird, um die Vibrationsunterdrückungssteuerung auszuführen.
15 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel 3 hat die gleiche Konfiguration wie das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel 1, mit dem Unterschied, dass es sich bei einem in das Vibrationsextraktionsfilter 21 einzugebenden Signal um das Drehgeschwindigkeitssignal handelt und der Addierer 51 durch einen Subtrahierer 52 ersetzt ist.
Mit Ausnahme der Subtraktion des Vibrationsunterdrückungsstroms von dem Unterstützungsdrehmomentsignal erfolgt somit die gleiche Arbeitsweise wie bei Ausführungsbeispiel 1. Jedoch wird die Höhe der proportionalen Verstärkung der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 durch den Betrag der Änderung des Signalpegels verändert, wobei dies durch Ersetzen des Lenkdrehmomentssignals durch das Drehgeschwindigkeitssignal bedingt ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 das Vibrationsextraktionsfilter zum Ausführen der Filterverarbeitung der Drehgeschwindigkeit des Motors anstatt des Lenkdrehmoments vorgesehen, um die Verstärkung auf der Seite der niedrigen Frequenz zu reduzieren und dadurch das Vibrationskomponentensignal abzugeben. Selbst mit der Konfiguration, wie diese vorstehend beschrieben worden ist, lassen sich die Wirkungen in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel 1 erzielen.
Insbesondere wird der Steuerungsbetrag, der durch Extrahieren der Vibrationskomponente aus der Drehgeschwindigkeit anstelle des Lenkdrehmoments berechnet wird, mit der variablen Verstärkung korrigiert, die in Abhängigkeit von dem Strom und der Drehgeschwindigkeit vorgegeben wird. Ferner wird zum Vorgeben der variablen Verstärkung die variable Verstärkung in dem Bereich reduziert, in dem eine Übertragung der Störung auf das Lenkrad in Anbetracht der Übertragungskennlinie der Störung auf das Lenkrad unwahrscheinlich ist.
Infolgedessen kann der Vorgang zum Reduzieren des Vibrationsunterdrückungsstroms in dem Bereich, in dem die Störungsübertragung im Hinblick auf die Störungsübertragungskennlinie gering ist, ohne Notwendigkeit ausgeführt werden, eine tote Zone bei der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung vorzusehen.
Weiterhin kann in Anbetracht der Tendenz der Unterstützungskennfeld-Kennlinien eine effektive Verarbeitung durch einen einfachen Rechenvorgang mit dem minimal erforderlichen Filter und der variablen Verstärkung ausgeführt werden. Infolgedessen können die Lenkauswirkungen eliminiert werden und dadurch eine Beeinträchtigung des Lenkgefühls vermieden werden. Zugleich kann die Übertragung der Störung mit der in dem Lenkfrequenzband enthaltenen Frequenzkomponente auf das Lenkrad in ausreichender Weise unterdrückt werden, so dass der Fahrer diese nicht wahrnimmt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration gemäß Ausführungsbeispiel 1 wird die Drehzahl-Erfassungseinrichtung zum direkten Erfassen der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors verwendet. Jedoch kann das Drehgeschwindigkeitssignal auch unter Verwendung der Drehwinkel-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Drehwinkels des Motors und der Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit aus dem erfassten Drehwinkelsignal anstatt der Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung ermittelt werden.
Die Drehgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung ist im Großen und Ganzen differentieller Art. Es kann jedoch auch einen Prozess mit dem Tiefpassfilter als Differential zum Entfernen von Hochfrequenz-Rauschen verwendet werden, oder es kann als äquivalenter Prozess ein Filter verwendet werden, das man durch Multiplizieren des Hochpassfilters mit der Verstärkung erhält. Auch in diesem Fall werden die gleichen Effekte wie bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration erzielt.
Bei der Konfiguration gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 wird die Drehgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des Motors erfasst, um das Drehgeschwindigkeitssignal zu ermitteln. Jedoch kann die Konfiguration auch derart sein, dass die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads erfasst wird, um daraus das Drehgeschwindigkeitssignal zu ermitteln. Auch in diesem Fall ergeben sich die gleichen Wirkungen wie bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration.
Hinsichtlich der Konfiguration des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels 3 ist ein Fall beschrieben worden, in dem das Vibrationsextraktionsfilter und die Vibrationsunterdrückungssteuerung für das Drehgeschwindigkeitssignal verwendet werden, das aus dem Erfassungssignal der Drehgeschwindigkeit oder aus dem Drehwinkel berechnet wird. Jedoch können auch das Vibrationsextraktionsfilter und die Vibrationsunterdrückungssteuerung für ein geschätztes Signal der Drehgeschwindigkeit verwendet werden, das durch einen bekannten Beobachter oder dergleichen geschätzt wird.
Ausführungsbeispiel 4
16 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der in 15 dargestellten Konfiguration gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 3 unterscheidet sich die in 16 dargestellte Konfiguration gemäß Ausführungsbeispiel 4 darin, dass das Kennfeld 23 der variablen Filterfrequenz und das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung hinzugefügt sind. Die übrige Konfiguration zusätzlich zu den hinzugefügten Teilen ist die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 1, so dass im folgenden in erster Linie die Unterschiede beschrieben werden.
Im Ausführungsbeispiel 4 ist die Konfiguration die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 2 mit der Ausnahme, dass es sich bei dem in das Vibrationsextraktionsfilter 21 einzugebenden Signal um das Drehgeschwindigkeitssignal handelt und der Addierer 51 durch den Subtrahierer 52 ersetzt ist. Mit Ausnahme des Vorgangs der Subtraktion des Vibrationsunterdrückungsstroms von dem Unterstützungsdrehmomentstrom erfolgt somit die gleiche Arbeitsweise wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 2.
Die Höhe der proportionalen Verstärkung der Vibrationsunterdrückungs-Steuereinrichtung 22 wird jedoch durch den Änderungsbetrag des Signalpegels geändert, der durch Ersetzen des Lenkdrehmomentsignals durch das Drehgeschwindigkeitssignal erzeugt wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß Ausführungsbeispiel 4 das Vibrationsextraktionsfilter zum Ausführen der Filterverarbeitung an der Drehzahl des Motors anstelle des Lenkdrehmoments vorgesehen, um die Verstärkung auf der Seite der niedrigen Frequenz zu reduzieren und dadurch das Vibrationskomponentensignal abzugeben. Selbst bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden wiederum die Wirkungen wie im Fall des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels 2 erzielt.
Insbesondere kann die Filterkennlinie in Abhängigkeit von der Frequenz der Störung vorgegeben werden, um die Störungsübertragungskennlinie zu optimieren und dadurch die Störungskomponente zu dem Zeitpunkt in optimaler Weise zu unterdrücken, indem die Filterfrequenz in Abhängigkeit von der Motordrehzahl variiert wird.
Ferner können durch das Vorgeben der angemessenen Verstärkung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Effekte einer Störungsreduzierung auch dann kompensiert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird und dadurch der Gradient des Unterstützungskennfeldes vermindert wird. Auf diese Weise können ferner zufriedenstellende Wirkungen hinsichtlich einer Störungsreduzierung erzielt werden.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel 4 wird der Fall beschrieben, in dem das Kennfeld 23 der variablen Filterfrequenz und das Kennfeld 33 der Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung beide vorgesehen sind. Es ist jedoch auch möglich, nur eines derselben bei der in 15 dargestellten Konfiguration des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels 3 zu verwenden.
Wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel 1 beschrieben worden ist, wird eine Änderung bei der Störungsübertragungskennlinie bei Verwendung der variablen Stromverstärkung in effektiverer Weise bewältigt als bei Verwendung der variablen Lenkdrehmomentverstärkung, wie bei dem einschlägigen Stand der Technik, da die variable Stromverstärkung dem Unterstützungsgradienten entspricht, der nicht von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist.
Wenn jedoch die variable Verstärkung der Fahrzeuggeschwindigkeit einbezogen wird, wie beim Ausführungsbeispiel 2, kann eine Differenz bei der Störungsübertragungskennlinie absorbiert werden, während die variable Verstärkung der Fahrzeuggeschwindigkeit komplizierter wird. Somit kann bei der Konfiguration des Ausführungsbeispiels 2 die variable Verstärkung des Lenkdrehmoments anstelle der variablen Verstärkung des Stroms verwendet werden.
In diesem Fall wird der Rechenvorgang durch das Hinzufügen der variablen Verstärkung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die kompliziertere Ausführung des Verstärkungskennfeldes komplizierter. Wie im Fall der Verwendung der variablen Stromverstärkung, können jedoch wiederum die Wirkungen einer Unterdrückung von störungsbedingten Vibrationen sowie die Wirkungen einer Eliminierung der Lenkauswirkungen erzielt werden.
Für die vorstehend beschriebene Konfiguration gemäß Ausführungsbeispiel 4 ist der Fall beschrieben worden, in dem das Vibrationsextraktionsfilter und die Vibrationsunterdrückungssteuerung für das Drehgeschwindigkeitssignal verwendet werden, das aus dem Erfassungssignal der Drehgeschwindigkeit oder des Drehwinkels berechnet wird. Jedoch können das Vibrationsextraktionsfilter und die Vibrationsunterdrückungssteuerung auch für ein geschätztes Signal der Drehgeschwindigkeit verwendet werden, das durch einen bekannten Beobachter oder dergleichen geschätzt wird.

Claims

Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung, die folgendes aufweist: – ein Unterstützungskennfeld zum Abgeben eines Unterstützungsdrehmomentstroms auf der Basis eines Lenkdrehmoments, das von einem Fahrer auf ein Lenkrad aufgebracht wird; – ein Vibrationsextraktionsfilter zum Ausführen einer Filterverarbeitung an dem Lenkdrehmoment oder einer Drehgeschwindigkeit eines Motors zum Erzeugen eines Unterstützungsdrehmoments, um eine Verstärkung auf einer Seite einer niedrigen Frequenz zu vermindern und dadurch ein Vibrationskomponentensignal abzugeben; – ein Kennfeld eines Stroms gegenüber einer variablen Verstärkung, um einen durch den Motor fließenden Strom als erste Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Stromverstärkung auf der Basis des Stroms zu berechnen; – ein Kennfeld einer Drehgeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung, um die Drehgeschwindigkeit des Motors oder eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads als zweite Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit auf der Basis der Drehgeschwindigkeit zu berechnen; – eine Korrektureinrichtung zum Berechnen eines Vibrationsunterdrückungsstroms auf der Basis des Vibrationskomponentensignals, der variablen Verstärkung des Stroms und der variablen Verstärkung der Drehgeschwindigkeit; und – eine Stromsteuereinrichtung zum Berechnen eines Signals, das durch Korrigieren des Unterstützungsdrehmomentstroms mit dem Vibrationsunterdrückungsstrom als Zielstrom ermittelt wird, um den durch den Motor fließenden Strom zu steuern.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kennfeld des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung die variable Stromverstärkung als hohen Wert in einem Bereich vorgibt, in dem der durch den Motor fließende Strom niedrig ist, und die variable Stromverstärkung auf einen niedrigen Wert oder Null in einem Bereich vorgibt, in dem der Strom hoch ist; und wobei das Kennfeld der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung die variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit als hohen Wert in einem Bereich vorgibt, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors oder die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads niedrig ist, und die variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit als niedrigen Wert oder Null in einem Bereich vorgibt, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors oder die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads hoch ist.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Kennfeld des Stroms gegenüber der variablen Verstärkung die variable Stromverstärkung als niedrigen Wert oder Null in einem vorbestimmten Bereich des Stroms vorgibt, in dem eine Störungsübertragungskennlinie, die einen Verstärkungsfaktor der Übertragung einer Störung auf das Lenkrad angibt, einen niedrigen Wert hat; und wobei das Kennfeld der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung die variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit als niedrigen Wert oder Null in einem vorbestimmten Bereich der Drehgeschwindigkeit vorgibt, in dem die Störungsübertragungskennlinie einen niedrigen Wert hat.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung, die folgendes aufweist: – ein Unterstützungskennfeld zum Abgeben eines Unterstützungsdrehmomentstroms auf der Basis eines Lenkdrehmoments, das von einem Fahrer auf ein Lenkrad aufgebracht wird; – ein Vibrationsextraktionsfilter zum Ausführen einer Filterverarbeitung an dem Lenkdrehmoment oder einer Drehgeschwindigkeit eines Motors zum Erzeugen eines Unterstützungsdrehmoments, um eine Verstärkung auf einer Seite einer niedrigen Frequenz zu vermindern und dadurch ein Vibrationskomponentensignal abzugeben; – ein Kennfeld eines Gradienten gegenüber einer variablen Verstärkung, um einen Gradienten des Unterstützungsdrehmomentstroms in bezug auf das Lenkdrehmoment in dem Unterstützungskennfeld als dritte Zustandsgröße zu erfassen und dadurch eine auf den Gradienten basierende variable Gradientenverstärkung abzugeben; – ein Kennfeld einer Drehgeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung, um die Drehgeschwindigkeit des Motors oder eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads als zweite Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine auf die Drehgeschwindigkeit basierende variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit abzugeben; – eine Korrektureinrichtung zum Berechnen eines Vibrationsunterdrückungsstroms auf der Basis des Vibrationskomponentensignals, der variablen Verstärkung des Gradienten und der variablen Verstärkung der Drehgeschwindigkeit; und – eine Stromsteuereinrichtung zum Berechnen eines Signals, das durch Korrigieren des Unterstützungsdrehmomentstroms mit dem Vibrationsunterdrückungsstroms als Zielstrom ermittelt wird, um einen durch den Motor fließenden Strom zu steuern.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Kennfeld des Gradienten gegenüber der variablen Verstärkung die variable Verstärkung des Gradienten als niedrigen Wert oder Null in einem vorbestimmten Bereich des Gradienten vorgibt, in dem eine Störungsübertragungskennlinie, die einen Verstärkungsfaktor der Übertragung einer Störung auf das Lenkrad angibt, einen niedrigen Wert hat; und wobei das Kennfeld der Drehgeschwindigkeit gegenüber der variablen Verstärkung die variable Verstärkung der Drehgeschwindigkeit als niedrigen Wert oder Null in einem vorbestimmten Bereich der Drehgeschwindigkeit vorgibt, in dem die Störungsübertragungskennlinie einen niedrigen Wert hat.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kennfeld der variablen Verstärkung ferner ein Kennfeld einer Fahrzeuggeschwindigkeit gegenüber einer variablen Verstärkung beinhaltet, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs entspricht, als vierte Zustandsgröße zu erfassen, um dadurch eine variable Verstärkung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen und abzugeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, und wobei die elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung einen Wert abgibt, der durch weiteres Multiplizieren der bereits berechneten variablen Verstärkung mit der variablen Verstärkung der Fahrzeuggeschwindigkeit als variable Verstärkung ermittelt wird.
Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Servolenkungs-Steuervorrichtung ferner ein Kennfeld einer variablen Filterfrequenz aufweist, um eine variable Filterfrequenz in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit zu berechnen, wobei das Vibrationsextraktionsfilter eine Filterfrequenz in Abhängigkeit von der variablen Filterfrequenz variiert, die mit dem Kennfeld der variablen Filterfrequenz berechnet worden ist.