DE19510394A1 - Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine von einem Gleichstrommotor an­ getriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, um einen Fahrer beim Lenken des Fahrzeugs mit einem von einem Gleich­ strommotor erzeugten Hilfsdrehmoment zu unterstützen. Ins­ besondere betrifft die Erfindung eine von einem Gleichstrom­ motor angetriebene Servolenkanlage, die mit einer Einrich­ tung versehen ist, um den Betriebszustand oder die Rotation des Gleichstrommotors mit hoher Zuverlässigkeit zu detek­ tieren, wobei Information über den Rotationszustand genutzt wird, um die Erzeugung des Hilfsdrehmoments zu steuern.

Bei einer Servolenkanlage für Kraftfahrzeuge oder ähnliche motorgetriebene Fahrzeuge, bei der ein Gleichstrommotor zur Erzeugung des Hilfsdrehmoments eingesetzt wird, muß der Betriebs- oder Rotationszustand des Gleichstrommotors durch eine Rückkopplungsschleife detektiert werden, um die opti­ male Lenkhilfskraft zu erzeugen, während gleichzeitig die Detektierung des Auftretens von Abnormalitäten in der Servo­ lenkanlage möglich sein muß.

Unter diesen Umständen wird bei der bekannten, von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage eine Meß­ einrichtung wie etwa ein Drehgeber, ein Tachogenerator oder dergleichen verwendet, um eine Winkelposition und/oder die Drehzahl des Gleichstrommotors als die Information zu er­ fassen, die zur Steuerung der Winkelposition sowie der Drehzahl und Beschleunigung des Gleichstrommotors genutzt wird, um dadurch schließlich die Lenkhilfskraft zu steuern.

Die Meßeinrichtungen zum Detektieren der Motorinformation wie etwa der Drehzahl des Gleichstrommotors und dergleichen sind jedoch sehr teuer, was vom Kostenstandpunkt natürlich nachteilig ist. Daher wurden schon viele verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, um die Drehinformation des Gleichstrommotors durch rechnerische Schätzung auf der Basis der Ausgangssignale der übrigen Meßeinrichtungen zu erhal­ ten, die für andere Zweck eingebaut sind, ohne daß eine spezielle Meßeinrichtung wie etwa ein Drehgeber oder der­ gleichen vorgesehen werden muß.

Beispielsweise ist in der nichtgeprüften JP-Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 8190/1992 (JP-A-4-8190) ein System angegeben, bei dem eine über einen Gleichstrommotor ange­ legte Motorspannung und ein durch den Motor fließender Mo­ torstrom gemessen werden, um die Drehzahl des Gleichstrom­ motors auf der Basis der gemessenen Motorspannung und des Motorstroms zu schätzen. Bei einer anderen bekannten Anlage, die ebenfalls in dem vorgenannten Dokument angegeben ist, wird die Drehzahl des Motors geschätzt auf der Basis eines Motorstrom-Befehlswerts, der den Strom vorgibt, der durch einen Gleichstrommotor fließen soll, und eines tatsächlich durch den Motor fließenden Motorstroms geschätzt. In beiden Fällen wird die auf diese Weise geschätzte Motordrehzahl bei der Steuerung der Lenkanlage genutzt.

Die oben angegebenen Verfahren zum Schätzen der Motordreh­ zahl weisen jedoch das schwerwiegende Problem auf, daß der Schätzwert der Motordrehzahl häufig mit einem erheblichen Fehler behaftet ist, und zwar in Abhängigkeit von dem ange­ wandten Motorantriebsverfahren, denn die Motordrehzahl wird geschätzt (oder mit anderen Worten rechnerisch bestimmt) auf der Basis der Motorspannung und des Motorstroms des Gleich­ strommotors, wobei gleichzeitig seine inneren Parameter wie etwa Ankerwiderstand, Selbstinduktivität, Drehmomentkon­ stante, der Koeffizient der inneren Reibung der Motorwelle, die Trägheit des Rotors usw. berücksichtigt werden.

Zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 zuerst eine bekannte, von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage beschrieben.

Fig. 8 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau einer her­ kömmlichen, von einem Gleichstrommotor angetriebene Servo­ lenkanlage für ein Kraftfahrzeug. Wie die Figur zeigt, ist ein Lenkrad 1 betriebsmäßig mit einer Lenkwellenanordnung verbunden, die aus einer ersten bis vierten Lenkwelle 2a bis 2d besteht, so daß die Drehbewegung oder das Drehmoment des Lenkrads 1 auf die Lenkwellen übertragen wird.

Ein dem Lenkrad 1 zugeordneter Drehmomentsensor 3 ist vorge­ sehen, um ein von einem Fahrer auf das Lenkrad 1 aufgebrach­ tes Drehmoment zu detektieren und ein elektrisches Signal T1 abzugeben, das das Lenkdrehmoment bezeichnet. Dabei sind das Lenkrad 1 und der Drehmomentsensor 3 durch die erste Lenk­ welle 2a miteinander verkoppelt. Ferner ist mit dem Dreh­ momentsensor 3 die zweite Lenkwelle 2b an ihrem einen Ende betriebsmäßig verbunden, und an dem anderen Ende der zweiten Lenkwelle 2b ist ein erstes Zahnrad 4 angebracht und kämmt mit einem zweiten Zahnrad 5, wobei das erste und das zweite Zahnrad 4 und 5 zusammenwirken, um einen Reduziergetriebe­ strang zu bilden. Ferner ist das erste Zahnrad 4 mit einem ersten Kreuzgelenk 6a durch die dritte Lenkwelle 2c ver­ bunden. Das erste Kreuzgelenk 6a ist seinerseits mit einem zweiten Kreuzgelenk 6b durch die vierte Lenkwelle 2d ver­ bunden. Ein Ritzel 7 ist an dem zweiten Kreuzgelenk 6b an­ gebracht und gelangt in Eingriff mit einem Gewindebereich 8a einer Zahnstange 8. An beiden Enden der Zahnstange 8 sind ein erstes und ein zweites Kugelgelenk 9a bzw. 9b ange­ bracht, und Spurstangen 10a und 10b sind mit beiden Enden der Zahnstange 8 über das erste bzw. das zweite Kugelgelenk 9a bzw. 9b verbunden. Ein Gleichstrommotor 11 ist be­ triebsmäßig mit dem zweiten Zahnrad 5 verbunden, um ein Hilfsdrehmoment zu erzeugen, das auf die Servolenkanlage unter Steuerung durch eine Steuereinrichtung 12 aufgebracht wird, die ausgebildet ist, um den Lenkbetrieb nach Maßgabe des von dem Drehmomentsensor 3 gelieferten elektrischen Si­ gnals T1 zu steuern, um dadurch den Fahrer beim Lenken des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Die Steuereinrichtung 12 wird von einer fahrzeugeigenen Batterie 13 mit Strom ver­ sorgt.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das allgemein die funktions­ mäßige Konfiguration der Steuereinrichtung 12 von Fig. 8, d. h. eine herkömmliche Steuereinrichtung für eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkung zeigt. In Fig. 9 bezeichnen 3, 11 bis 13 die gleichen Komponenten wie in Fig. 8. Die Steuereinrichtung 12 für die von dem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage besteht aus Elementen 20 bis 24 und 29 bis 33, die nachstehend beschrieben werden.

Gemäß Fig. 9 hat die Steuereinrichtung 12 eine Zentralein­ heit bzw. CPU 20, die so programmiert ist, daß sie ver­ schiedene Rechenoperationen durchführt, die zur Steuerung des motorgetriebenen Servolenkbetriebs notwendig sind. Ein Energieversorgungskreis 21 ist mit der Batterie 13 verbun­ den, um verschiedenen Komponenten der Steuereinrichtung 12 elektrische Energie zuzuführen, obwohl der Energieversor­ gungskreis 21 der Einfachheit halber so dargestellt ist, daß er der CPU 20 die elektrische Energie zuführt. Eine Eingabe­ schnittstelle 22 ist vorgesehen, um das von dem Drehmoment­ sensor 3 abgegebene elektrische Signal T1 abzurufen und aufzubereiten. Dabei wird das elektrische Signal T1, das ein von dem Fahrer auf das Lenkrad 1 aufgebrachtes Lenkdreh­ moment bezeichnet, über die Eingabeschnittstelle 22 in die CPU 20 eingegeben, um dadurch auf eine noch zu erläuternde Weise verarbeitet zu werden, so daß ein Motortreibersignal DM von der Steuereinrichtung 12 abgegeben wird. Ein Motor­ treiberkreis 23 ist vorgesehen, um impulsdauermodulierte bzw. PDM-Steuersignale PC1 bis PC4 auf der Basis des Motor­ treibersignals DM zu erzeugen. Ferner ist ein Motorstrom­ detektierkreis 24 vorgesehen, um einen Motorstrom IM zu detektieren, der durch den Gleichstrommotor 11 fließt, und ein Motorstromsignal IM zu erzeugen, das in die CPU 20 eingegeben wird. Vier Schaltelemente wie etwa elektrische Feldeffekttransistoren bzw. FET 29 bis 32 wirken mit dem Gleichstrommotor 11 zusammen und bilden einen H-Brücken- Kommutierungskreis BR. Ein FET-Paar 29 und 32 und das andere FET-Paar 30 und 31 sind ausgebildet, um von den PDM-Steuer­ signalen PC1 bis PC4 gesteuert bzw. ein- und ausgeschaltet zu werden, so daß der Gleichstrommotor 11 entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht wird, um das Lenk­ hilfsdrehmoment zu erzeugen.

Ein Versorgungsspannungs-Detektierkreis 33 dient dazu, eine Speisespannung zu detektieren, die dem Brückenkommutierungs­ kreis BR von der Batterie 13 zugeführt wird, wobei das Aus­ gangssignal VB des Detektierkreises 33, das die detektierte Speisespannung VB bezeichnet, ebenfalls in die CPU 20 ein­ gegeben wird. Schließlich ist eine Einrichtung zum Detektie­ ren einer an den Gleichstrommotor 11 angelegten Motorspan­ nung VM vorgesehen, allerdings ist diese Detektiereinrich­ tung nicht dargestellt.

Als nächstes wird der Betrieb der herkömmlichen, von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage mit dem oben angegebenen Aufbau kurz erläutert.

Die CPU 20 erzeugt das Motortreibersignal DM auf der Basis des von dem Drehmomentsensor 3 abgegebenen elektrischen Signals T1 und schätzt gleichzeitig die Drehzahl (U/min) des Gleichstrommotors 11 auf der Basis des Motorstroms IM, der von dem Motorstromdetektierkreis 24 zugeführt wird, und der Motorspannung VM, die von der nicht gezeigten Motorspan­ nungsdetektiereinrichtung zugeführt wird. Andererseits erzeugt der Motortreiberkreis 23 die PDM-Steuersignale PC1 bis PC4 auf der Basis des Motortreibersignals DM, so daß dadurch der Gleichstrommotor 11 über die FET 29, . . ., 32 des Brückenkommutierungskreises BR angetrieben wird. Das so von dem Gleichstrommotor 11 erzeugte Drehmoment wird auf die Lenkwellen 2b und 2a über den Getriebestrang übertragen, der aus dem zweiten Zahnrad 5 und dem ersten Zahnrad 4 besteht, und infolgedessen wird auf das Lenkrad 1 ein Hilfsdrehmoment geeigneter Größe und Richtung aufgebracht.

Als nächstes folgt die Beschreibung des Betriebs der CPU 20 zum Schätzen der Drehzahl (U/min) des Gleichstrommotors 11 unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11, die in Form von Diagrammen die Motorspannungs(VM)-Motorstrom((IM)-Charak­ teristiken des Gleichstrommotors 11 zeigen, wobei die Motortemperatur als ein Parameter dient und Fig. 10 die Charakteristik in dem Fall zeigt, daß einer (z. B. 29) jedes Paars (z. B. 29 und 32) der FET 29 bis 32, die den Brücken­ kommutierungskreis BR bilden, von dem PDM-Steuersignal ein- und ausgeschaltet wird, während der andere (z. B. 32) ständig im geschlossenen oder EIN-Zustand gehalten wird, wohingegen Fig. 11 die Charakteristik in dem Fall zeigt, daß beide Transistsoren des jeweiligen FET-Paars (z. B. 29 und 32 oder 30 und 31) von dem PDM-Steuersignal gleichzeitig oder unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden.

Insbesondere wird der Spannungs-Strom-Verlauf gemäß Fig. 10 erhalten, wenn durch die PDM-Steuersignale PC1 bis PC4, die von dem Motortreiberkreis 23 abgegeben werden, der Gleich­ strommotor 11 durch Ein/Ausschalten des FET 29 unter Halten des FET 32 im EIN-Zustand angetrieben wird, während die FET 30 und 31 im AUS-Zustand gehalten werden. Andererseits wird der Spannungs-Strom-Verlauf von Fig. 11 erhalten, wenn der Gleichstrommotor 11 durch Schalten beider FET 29 und 32 mit den PDM-Steuersignalen angetrieben wird, während die FET 30 und 31 im AUS-Zustand gehalten werden.

Sowohl in Fig. 10 als auch in Fig. 11 ist der durch den Gleichstrommotor 11 fließende Motorstrom IM auf der Abszisse aufgetragen, während die Motorspannung VM, d. h. die über den Gleichstrommotor 11 in dessen nichtrotierendem Zustand angelegte Spannung, auf der Ordinate aufgetragen ist, wobei eine Kurve A die Charakteristik bezeichnet, wenn der Motor Raumtemperatur hat, eine Kurve B eine hohe Motortemperatur bezeichnet und eine Kurve C eine niedrige Motortemperatur bezeichnet. Ferner bezeichnen in den Fig. 10 und 11 die Bezugszeichen IF1 bzw. IF2 untere Grenzwerte des Motorstroms IM für die Bereiche, in denen die Charakteristiken A bis C Linearität zeigen.

Wie in den Fig. 10 und 11 zu sehen ist, ändert sich die Beziehung zwischen der Motorspannung VM und dem Motorstrom IM als eine Funktion der Motortemperatur. Wenn also der Gleichstrommotor 11 Raumtemperatur hat, entspricht die vor­ genannte Beziehung der Kurve A. Bei einer höheren Temperatur des Motors 11 entspricht diese Beziehung der Kurve B, wo­ hingegen bei einer niedrigeren Temperatur des Gleichstrom­ motors 11 dessen Motorspannung VM sich als Funktion des Motorstroms IM entsprechend der Kurve C ändert. Wenn der Motorstrom IM ferner kleiner als der untere Grenzwert IF1 oder IF2 ist, nehmen sämtliche Charakteristiken A bis C einen nichtlinearen Verlauf an.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 soll angenommen werden, daß sich der Gleichstrommotor 11 im nichtrotierenden Zustand befindet, wobei der Motorstrom IM gleich einem Wert ID ist. In diesem Fall nimmt die Motorspannung VM einen Wert an, der in einen Bereich fällt, der gegeben ist durch den Ausdruck VMD1 VM VMD2. Wenn ferner der Gleichstrommotor 11 nicht rotiert, so daß der Motorstrom IM einen Wert IQ in dem in Fig. 11 gezeigten Antriebsmodus annimmt, nimmt die Motor­ spannung VM einen Wert innerhalb eines Bereichs an, der gegeben ist durch den Ausdruck VMQ1 VM VMQ2.

Ferner zeigt ein Vergleich der Charakteristiken von Fig. 10 mit denen von Fig. 11, daß die Kurven A bis C bei einem relativ niedrigen Wert der Motorspannung VM ziemlich sanft ansteigen, wenn einer jedes Paars der FET durch das PDM- Steuersignal gesteuert wird (Fig. 10), während die Kurven A bis C bei einem relativ hohen Wert der Motorspannung VM steil ansteigen, wenn beide FET eines Paars von dem PDM- Signal gesteuert werden (Fig. 11).

Ferner ist zu beachten, daß dann, wenn der Gleichstrommotor 11 in einer gewünschten Richtung unter Last rotiert, eine Motorspannung VM detektiert wird, die niedriger als die­ jenige entsprechend der Kurve A, B oder C ist, während bei Rotation des Gleichstrommotors 11 in Gegenstrommodus (d. h. in der Richtung, in der der Gleichstrommotor 11 Strom er­ zeugt) die Motorspannung VM detektiert wird, die höher als die durch die Kurven A, B oder C gegebene Spannung ist.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, kann die Drehzahl (U/min) des Gleichstrommotors 11 arithmetisch bestimmt oder geschätzt werden, und zwar auf der Basis einer Differenz zwischen der Motorspannung VM, die bei einem gegebenen Motorstrom IM (= ID) detektiert wird, und der Motorspannung (VMD1 bis VMD2) oder der Motorspannung (VMQ1 bis VMQ2), die auf der relevanten Kurve liegt.

Die Charakteristik von Motorstrom IM und Motorspannung VM ändert sich jedoch mit einer Änderung der Motortemperatur, und zwar ungeachtet des jeweiligen Antriebsschemas, wie die Kurven A bis C in den Fig. 10 und 11 zeigen. Außerdem ändern sich die Kurven A bis C unter dem Einfluß von Wärmeerzeugung in dem Gleichstrommotor 11.

Ferner sind die Motorspannungs-Motorstrom-Charakteristiken stark voneinander verschieden in bezug auf die Anstiegsspan­ nung, deren Steigung und die unteren Grenzwerte (IF1, IF2) der linearen Bereiche. Selbstverständlich ändert sich die Charakteristik erheblich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Antriebsschema des Motors (vergleiche Fig. 10 mit Fig. 11).

Beispielsweise im Fall der in Fig. 10 gezeigten Charakteri­ stiken kann zwar ein relativ großer Spielraum für die De­ tektierung einer hohen Motorspannung VM gewährleistet wer­ den, aber der Spielraum für die Detektierung einer niedrigen Motorspannung wird klein. Im Fall der in Fig. 11 gezeigten Charakteristiken dagegen ist ein großer Spielraum für die Detektierung der niedrigen Motorspannung VM verfügbar, wo­ hingegen der Spielraum für die Detektierung einer hohen Motorspannung VM verkleinert ist.

Wie aus der obigen Analyse ersichtlich ist, ist die Schät­ zung der Drehzahl (U/min) des Gleichstrommotors 11 auf der Basis nur der Motorspannung VM, des Motorstroms IM und der inneren Parameter des Motors mit einem erheblichen Fehler behaftet aufgrund der verschiedenen oben angegebenen Fak­ toren, die die Schätzung beeinflussen. Um den Fehler in der Schätzung zu verringern, muß das Verfahren zum Schätzen der Drehzahl des Gleichstrommotors 11 in Abhängigkeit von den Antriebsmoden des Gleichstrommotors 11 geändert werden. Es wurde jedoch bisher keine von einem Gleichstrommotor ange­ triebene Servolenkanlage vorgeschlagen, die Mittel zum Ändern der Schätzmethoden wie oben angegeben aufweist.

Schließlich sollte auch erwähnt werden, daß bei der von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage, bei der der Motorantriebsmodus, bei dem ein FET jedes Paars von FET im leitenden oder EIN-Zustand gehalten wird, während der andere von dem PDM-Steuersignal geschaltet bzw. gesteuert wird (Fig. 10), in den Modus umgeschaltet werden kann, bei dem beide FET jedes Paars durch das PDM-Steuersignal gleich­ zeitig und unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden (Fig. 11), der in der Schätzung der Drehzahl des Gleichstrommotors 11 enthaltene Fehler sich jedesmal ändert, wenn eine Umschaltung zwischen den genannten Antriebsmoden erfolgt.

Bei der bisher bekannten, von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage resultiert die Schätzung der Drehzahl des antreibenden Gleichstrommotors auf der Basis der Motorspannung VM, des Motorstroms IM und der internen Parameter ohne die Verwendung einer eigentlichen Drehzahl­ detektiereinrichtung, die im allgemeinen teuer ist, in einem ganz erheblichen Fehler, wie oben beschrieben wird, und in­ folgedessen ist die Realisierung einer optimalen Lenkungs­ steuerung schwierig oder praktisch unmöglich, was ein Pro­ blem darstellt.

Bei der herkömmlichen, von einem Gleichstrommotor angetrie­ benen Servolenkanlage, bei der zwischen dem Modus zum Treiben des Gleichstrommotors, in dem ein FET jedes FET- Paars im EIN-Zustand ist, während der andere FET durch das PDM-Steuersignal ein/ausgeschaltet wird (Fig. 10), und dem Antriebsmodus, in dem die beiden FET jedes Paars gleichzei­ tig oder unabhängig voneinander durch das PDM-Steuersignal ein/ausgeschaltet werden (Fig. 11), umgeschaltet wird, wird ferner der in dem Schätzwert der Motordrehzahl enthaltene Fehler jedesmal dann, wenn die genannten Motorantriebsmoden umgeschaltet werden, beträchtlich unterschiedlich, was zu einem Fehler in der geschätzten oder detektierten Motor­ drehzahl führt.

Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine von einem Gleichstrommo­ tor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug anzu­ geben, wobei es möglich ist, den Rotationszustand des Gleichstrommotors mit hoher Genauigkeit und erhöhter Zuverlässigkeit zu detektieren.

Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung einer von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, wobei es möglich ist, den in der Schät­ zung des Rotationszustands des Gleichstrommotors vorhandenen Fehler auch dann zu minimieren, wenn eine Umschaltung zwi­ schen den Antriebsmoden für den Motor erfolgt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung einer von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenk­ anlage, die mit geringem Kostenaufwand implementierbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug angegeben, die auf­ weist: einen Gleichstrommotor, zwei Sets von FET-Paaren, die so miteinander verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor einen Brückenkommutierungskreis bilden, um den Gleichstrommotor entweder in Vorwärts- oder in Rück­ wärtsrichtung anzutreiben, einen Motortreiberkreis zur Steuerung des Betriebs des Gleichstrommotors durch Steuern eines FET des FET-Paars mit einem impulsdauermodulierten bzw. PDM-Steuersignal, während der andere FET in einem leitenden Zustand gehalten wird, einen Motorstromdetek­ tierkreis zum Detektieren eines durch den Gleichstrommotor fließenden Stroms, einen Versorgungsspannungsdetektierkreis zum Detektieren einer Versorgungsspannung, die an den Brückenkommutierungskreis angelegt ist, eine Motorspannungs­ schätzeinrichtung zum Schätzen einer an den Gleichstrommotor angelegten Spannung auf der Basis der an den Brückenkommu­ tierungskreis angelegten Versorgungsspannung und der PDM- Steuersignale, und eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors auf der Basis des Motorstroms und der geschätzten Motor­ spannung, die an den Gleichstrommotor angelegt ist.

Bei diesem Aufbau der von einem Gleichstrommotor angetrie­ benen Servolenkanlage wird die an den Gleichstrommotor ange­ legte Spannung auf der Basis der an den Brückenkommutie­ rungskreis angelegten Versorgungsspannung und der Einschalt­ dauer des PDM-Steuersignals geschätzt, wobei die Drehzahl des Gleichstrommotors oder wenigstens die Rotationsinfor­ mation; die anzeigt, daß der Gleichstrommotor rotiert, auf der Basis des Motorstroms und der geschätzten Motorspannung detektiert wird. Somit kann eine hohe Zuverlässigkeit bei der Detektierung des Motorbetriebszustands in dem Antriebs­ modus gewährleistet werden, bei dem ein FET des FET-Paars, die den Brückenkommutierungskreis bilden, von dem PDM-Signal gesteuert wird, während der andere FET ständig im leitenden Zustand gehalten wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ferner eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug angegeben, die aufweist: einen Gleich­ strommotor, zwei Sets von FET-Paaren, die so verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor einen Brücken­ kommutierungskreis bilden, um den Gleichstrommotor entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung anzutreiben, einen Motortreiberkreis zur Steuerung des Betriebs des Gleich­ strommotors durch Steuern der beiden FET-Paare mit PDM-Sig­ nalen, einen Motorstromdetektierkreis zum Detektieren eines durch den Gleichstrommotor fließenden Motorstroms, eine Versorgungsspannungsdetektiereinrichtung zum Detektieren einer Versorgungsspannung, die an den Brückenkommutierungs­ kreis angelegt wird, eine Motorspannungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer an den Gleichstrommotor angelegten Spannung auf der Basis der Versorgungsspannung, die an den Brückenkommutierungskreis angelegt wird, und der PDM- Steuersignale, und eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors auf der Basis des Motorstroms und der geschätzten Motor­ spannung, die an den Gleichstrommotor angelegt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau der von einem Gleich­ strommotor angetriebenen Servolenkanlage wird die an den Gleichstrommotor angelegte Spannung auf der Basis der Versorgungsspannung, die an den Brückenkommutierungskreis angelegt wird, und der Einschaltdauer des PDM-Steuersignals geschätzt, wobei die Drehzahl des Gleichstrommotors oder wenigstens die Rotationsinformation, die anzeigt, daß der Gleichstrommotor rotiert, auf der Basis des Motorstroms und der geschätzten Motorspannung detektiert wird. Somit kann eine hohe Zuverlässigkeit für die Detektierung des Motor­ betriebszustands in dem Antriebsmodus gewährleistet werden, in dem beide FET des FET-Paars von den PDM-Signalen ge­ steuert werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraft­ fahrzeug angegeben, die aufweist: einen Gleichstrommotor, zwei Sets von FET-Paaren, die so verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor einen Brückenkommutie­ rungskreis zum Treiben des Gleichstrommotors bilden, einen Motorklemmenvorspannungskreis zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme eines Klemmenpaars des Gleich­ strommotors, einen Motorklemmenspannungs-Detektierkreis, der mit einer der Motorklemmen verbunden ist, um eine Motorklem­ menspannung an der einen Klemme zu detektieren, und eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors auf der Basis der Motorklemmenspannung in dem Zustand, in dem der Gleich­ strommotor nicht angetrieben wird.

Durch Vorsehen des Vorspannungskreises, um an wenigstens eine Klemme des Gleichstrommotors eine Vorspannung anzu­ legen, und durch Detektieren der Motorklemmenspannung ist es möglich, die Drehzahl des Gleichstrommotors oder wenigstens die Information zu detektieren, die anzeigt, daß der Motor dreht, selbst wenn der Gleichstrommotor nicht positiv ange­ trieben wird. Daher kann die Gesamtzuverlässigkeit bei der Detektierung des Rotationszustands des Gleichstrommotors verbessert werden, ohne daß besondere Kosten verursacht werden.

Ferner wird gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug angegeben, die aufweist: einen Gleich­ strommotor, zwei Sets von FET-Paaren, die so verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor einen Brücken­ kommutierungskreis bilden, um den Gleichstrommotor entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung anzutreiben, einen Motortreiberkreis zur Steuerung des Betriebs des Gleich­ strommotors entweder in einem ersten Motorantriebsmodus, in dem ein FET des FET-Paars mit einem PDM-Steuersignal ge­ steuert und der andere FET im geschlossenen oder leitenden Zustand gehalten wird, oder in einem zweiten Motorantriebs­ modus, in dem beide FET mit PDM-Steuersignalen gesteuert werden, eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detek­ tieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors in Ab­ hängigkeit von den Motorantriebsmoden, eine Schalteinrich­ tung zum Umschalten der Motorrotationsdetektiereinrichtung in Abhängigkeit von den Motorantriebsmoden und einen Mul­ tiplizierer zum Multiplizieren des von der Motorrotations­ detektiereinrichtung abgegebenen Detektierwerts mit einem Normierungsfaktor.

Durch Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommo­ tors in Abhängigkeit von den Antriebsmoden des Gleichstrom­ motors und Multiplizieren des Detektierwerts mit einem Normierungsfaktor oder Korrekturkoeffizienten kann der in der geschätzten Motordrehzahl enthaltene Fehler auf einen kleinsten Wert verringert werden, so daß die Zuverlässigkeit bei der Detektierung des Motorrotationszustands entsprechend verbessert wird.

Bei einer bevorzugten Art der Durchführung der Erfindung kann die von dem Gleichstrommotor angetriebene Servolenk­ anlage ferner eine Intervallvorgabeeinrichtung aufweisen zur Vorgabe eines Intervalls anschließend an eine Änderung des Motorantriebsmodus, so daß die Motorrotationsdetektierein­ richtung an einer Detektierung des Rotationszustands des Gleichstrommotors während einer dem Intervall entsprechenden Periode gehindert wird.

Durch Vorsehen des Intervalls oder des Zeitraums, in dem der Ausgangswert der Rotationsdetektiereinrichtung vernach­ lässigt wird, wie oben beschrieben wurde, kann der Ablauf der Bestimmung des Rotationszustands des Gleichstrommotors vor dem Einfluß von Übergangsfaktoren geschützt werden, so daß für die Detektierung des Rotationszustands des Gleich­ strommotors eine hohe Genauigkeit und erhöhte Zuverlässig­ keit gewährleistet sind.

Bei einer anderen bevorzugten Art der Durchführung der Erfindung kann die von dem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage ferner eine Intervallvorgabeeinrichtung zur Vorgabe eines Intervalls anschließend an eine Änderung des Motorantriebsmodus sowie eine Einrichtung zur zusätzlichen Korrektur des Detektierwerts, der von der Motorrotations­ detektiereinrichtung während des vorgenannten Intervalls abgegeben wird, mit einem linearen Verzögerungsfaktor aufweisen.

Durch die vorgenannte Anordnung kann der Fehler in der Rechenoperation zur Bestimmung des Rotationszustands des Gleichstrommotors weiter verringert werden.

Bei noch einer anderen bevorzugten Art der Durchführung der Erfindung kann die von dem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage außerdem aufweisen: einen Motorklemmenvor­ spannungskreis zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme eines Klemmenpaars des Gleichstrommotors, eine Motorklemmenspannungs-Detektiereinrichtung, die mit einer der Motorklemmen verbunden ist, um eine Motorklemmenspannung an der einen Klemme zu detektieren, und eine Motorantriebs­ zustands-Entscheidungseinrichtung, um zu entscheiden, ob der Gleichstrommotor angetrieben wird oder nicht, wobei die Motorrotationsdetektiereinrichtung den Rotationszustand des Gleichstrommotors auf der Basis der Motorklemmenspannung detektiert, wenn der Gleichstrommotor nicht angetrieben wird.

Durch Vorsehen des Vorspannungskreises zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme des Gleichstrommotors und Detektieren der Motorklemmenspannung ist es möglich, die Drehzahl des Gleichstrommotors oder wenigstens die Infor­ mation zu detektieren, die anzeigt, daß der Motor dreht, auch wenn der Gleichstrommotor nicht positiv angetrieben wird. Dadurch kann die Gesamtzuverlässigkeit bei der Detek­ tierung des Rotationszustands des Gleichstrommotors ver­ bessert werden, ohne daß eine merkliche Verteuerung ein­ tritt.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das eine Anordnung einer von einem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenk­ anlage für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, das eine charakteristische Beziehung zwischen einem Motorstrom und einer Motorspannung in der Anlage gemäß der ersten Ausführungsform zur Verdeutlichung des Betriebs derselben zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das eine charakteristische Beziehung zwischen einem Motorstrom und einer Motorspannung in der Anlage gemäß der ersten Ausführungsform zur Verdeutlichung des Betriebs derselben zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das eine charakteristische Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einer Klemmen­ spannung eines Gleichstrommotors zeigt, um den Betrieb der Anlage gemäß der ersten Ausführungs­ form der Erfindung zu verdeutlichen;

Fig. 5 ein Diagramm, das den Betrieb der von dem Gleich­ strommotor angetriebenen Servolenkanlage gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht und eine Beziehung zwischen einem Lenkdrehmoment und einem Soll-Motorstromwert zeigt;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der von dem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage der ersten Ausführungsform verdeutlicht;

Fig. 7 ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb eines Gleichstrommotors zeigt, der in der Servolenkan­ lage gemäß der ersten Ausführungsform der Erfin­ dung verwendet wird;

Fig. 8 eine schematische Darstellung, die allgemein den Aufbau einer von einem Gleichstrommotor angetrie­ benen bekannten Servolenkanlage für ein Kraftfahr­ zeug zeigt;

Fig. 9 ein Blockschaltbild, das allgemein eine funk­ tionsmäßige Konfiguration einer in der Anlage von Fig. 8 verwendeten Steuereinrichtung zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das Motorspannungs-Motorstrom- Charakteristiken eines Gleichstrommotors in einer herkömmlichen Servolenkanlage zeigt, wobei dessen Temperatur als ein Parameter genutzt wird; und

Fig. 11 ein Diagramm, das Motorspannungs-Motorstrom- Charakteristiken des Gleichstrommotors zeigt, wobei dessen Temperatur als ein Parameter genutzt wird, und zwar in einem anderen Antriebsmodus als dem in Fig. 10 gezeigten.

Bevorzugte Ausführungsformen der Servolenkanlage werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Ausführungsform 1

Das Blockschaltbild von Fig. 1 zeigt die von einem Gleich­ strommotor angetriebene Servolenkanlage gemäß der ersten Ausführungsform, wobei 12A und 20A eine Steuereinrichtung bzw. eine CPU bezeichnen, die jeweils der Steuereinrichtung 12 und der CPU 20 von Fig. 9 entsprechen. Außerdem sind gleiche oder äquivalente Komponenten wie in Fig. 9 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der mechanische Aufbau der von dem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage gemäß dieser Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem Aufbau, der eingangs unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben wurde.

Nach Fig. 1 umfaßt die von einem Gleichstrommotor angetrie­ bene Servolenkanlage zusätzlich einen Motorklemmenspannungs- Detektierkreis 25, der mit einer der Klemmen des Gleich­ strommotors 11 verbunden ist, wobei ein Signal VMT, das eine von dem Motorklemmenspannungs-Detektierkreis 25 detektierte Motorklemmenspannung bezeichnet, in die CPU 20A eingegeben wird. Außerdem ist mit der anderen Klemme des Gleichstrom­ motors 11 eine Diode 26 verbunden, um daran eine Pull-up- Vorspannung anzulegen. Dazu ist die Anode der Diode 26 mit dem Stromversorgungskreis 21 und die Kathode mit der vorgenannten anderen Klemme des Gleichstrommotors 11 über einen Widerstand 27 verbunden. Andererseits ist ein Widerstand 28 zwischen die vorgenannte eine Klemme des Gleichstrommotors 11 und Massepotential eingefügt.

Die Reihenschaltung aus der Diode 26 und den Widerständen 27 und 28 bildet einen Motorklemmenvorspannungskreis, um wenigstens eine der gepaarten Klemmen des Gleichstrommotors 11 mit einer Vorspannung zu beaufschlagen. Insbesondere wird die Versorgungsspannung VB von den Widerständen 27 und 28 des Motorklemmenvorspannungskreises geteilt, so daß eine aus der Spannungsteilung resultierende Spannung an den Gleich­ strommotor 11 als eine Vorspannung angelegt wird, um eine durch Rotation des Gleichstrommotors 11 induzierte Spannung aufzuheben. Selbst wenn also eine Spannung mit negativer Polarität von dem Gleichstrommotor 11 erzeugt wird, wird die Motorklemmenspannung VMT des Gleichstrommotors als ein Spannungswert positiver Polarität detektiert, der für die nachstehend beschriebene Verarbeitung geeignet ist.

Das elektrische Signal T1, das das auf das Lenkrad 1 aufge­ brachte Lenkdrehmoment bezeichnet, sowie die elektrischen Signale, die den Motorstrom IM, die Versorgungsspannung VB, die dem Brückenkommutierungskreis BR zugeführt wird, und die Motorklemmenspannung VMT werden in die CPU 20A eingegeben, die ihrerseits auf der Basis dieser Eingangssignale das Motortreibersignal DM erzeugt, das die Einschaltdauer der vorher erwähnten PDM-Steuersignale PC1 bis PC4 bezeichnet, um die PDM-Steuerung der den Brückenkommutierungskreis BR bildenden FET zu bewirken.

Die CPU 20A enthält eine Motorspannungsschätzeinrichtung zur arithmetischen Bildung einer an den Gleichstrommotor 11 an­ gelegten geschätzten Motorspannung VMS auf der Basis der dem Brückenkommutierungskreis BR zugeführten Versorgungsspannung VB und der PDM-Steuersignale (PC1, . . ., PC4), eine Motor­ rotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotations­ zustands des Gleichstrommotors 11 auf der Basis des Motorstroms IM und der geschätzten Motorspannung VMS, und eine Motorantriebszustands-Entscheidungseinrichtung, die entscheidet, ob der Gleichstrommotor 11 angetrieben wird oder nicht.

In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß der Motortreiberkreis 23 entweder in einem ersten Motorantriebs­ modus, in dem der Motortreiberkreis 23 auf das von der CPU 20A gelieferte Motortreibersignal DM anspricht, um den Gleichstrommotor 11 zu treiben, indem einer der FET jedes Paars von FET, die den Brückenkommutierungskreis BR bilden, im leitenden Zustand gehalten wird, während gleichzeitig der andere FET des Paars mit dem PDM-Steuersignal gesteuert wird, oder in einem zweiten Motorantriebsmodus betrieben werden kann, in dem der Motortreiberkreis 23 den Gleich­ strommotor 11 treibt, indem beide FET jedes Paars mit einem PDM-Steuersignal gesteuert werden.

Die Motorrotationsdetektiereinrichtung, die in der CPU 20A vorgesehen ist, hat die Funktion, den Rotationszustand des Gleichstrommotors 11 auf der Basis des Motorstroms IM und der geschätzten Motorspannung VMS zu detektieren unter Berücksichtigung des Motorantriebsmodus, wenn der Gleich­ strommotor 11 angetrieben wird, wohingegen der Betriebs zu­ stand des Gleichstrommotors 11 auf der Basis der Motor­ klemmenspannung VMT detektiert wird, wenn der Gleichstrom­ motor 11 nicht angetrieben wird.

Um die Detektierung der oben genannten Motorbetriebszustände zu realisieren, umfaßt die CPU 20A eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der Motorrotationsdetektiereinrichtung in Abhängigkeit von den genannten Motorantriebsmoden des Gleichstrommotors 11 und eine Multipliziereinrichtung zum Multiplizieren des von der Motorrotationsdetektierein­ richtung abgegebenen Detektierwerts mit einem Anpassungs- oder Korrekturkoeffizienten.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 in Verbindung mit den Diagrammen der Fig. 10 und 11 der Betrieb der von dem Gleichstrommotor angetriebenen Servolenkanlage beschrieben.

Durch Detektieren des Motorstroms IM ist es möglich, auf der Basis der in Fig. 10 gezeigten Charakteristiken in dem ersten Motorantriebsmodus den Bereich der Motorspannung VM zu bestimmen, in dem der Gleichstrommotor 11 nicht rotiert. Wenn beispielsweise der Gleichstrommotor 11 nicht rotiert, wenn der Motorstrom IM den Wert ID annimmt (siehe Fig. 10), dann ist die Motorspannung VM größer als der obere Grenzwert VMD1 einschließlich und kleiner als der untere Grenzwert VMD2 einschließlich (d. h., VMD2 VM VMD1).

Fig. 2 ist ein Diagramm von Charakteristiken, das demjenigen von Fig. 10 entspricht und graphisch die Beziehung zwischen dem Motorstrom IM und der Motorspannung VM zeigt, wenn der Gleichstrommotor 11 in dem erwähnten ersten Motorantriebs­ modus gedreht wird. In Fig. 2 haben die Symbole B, C, VMD1, VMD2, IF1 und ID die gleiche Bedeutung, die bereits erläu­ tert wurde.

In Fig. 2 bezeichnet die Kurve TD1 eine Motorstrom-Motor­ spannungs-Charakteristik des Gleichstrommotors 11 im nichtrotierenden Zustand, eine Kurve TD2 bezeichnet die entsprechende Charakteristik in dem Zustand, in dem der Gleichstrommotor 11 unter dem Einfluß einer äußeren Kraft (Kräften) veranlaßt wird, weiter in der gesteuerten oder vorgegebenen Drehrichtung zu drehen (dieser Zustand wird nachstehend als der Vorwärtszustand bezeichnet), und eine Kurve TD3 bezeichnet die Charakteristik in dem Zustand, in dem der Gleichstrommotor 1 unter dem Einfluß von äußerer Kraft (äußeren Kräften) veranlaßt wird, in einer Richtung entgegengesetzt zu der gesteuerten Drehrichtung zu drehen (diese Richtung wird nachstehend als Anti-Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung bezeichnet).

In Fig. 2 bezeichnen die Spannungswerte VMD, VMDO und VMDM die Motorspannung auf den Kurven TD1, TD2 bzw. TD3 in dem Zustand, in dem der Motorstrom IM den Wert ID annimmt. Dabei bezeichnet der Spannungswert VMD die Motorspannung VM auf der Kurve TD1 im nichtdrehenden Zustand des Gleichstrom­ motors 11, der Spannungswert VMDO bezeichnet die Motorspan­ nung VM auf der Kurve TD2 im Vorwärtszustand, und der Spannungswert VMDM bezeichnet die Motorspannung VM auf der Kurve TD3 im Rückwärtszustand.

Nachstehend wird ein Ablauf zum Schätzen der Motordrehzahl MR beschrieben, wenn der Motorstrom IM gleich dem Wert ID ist.

Zuerst wird auf der Basis eines Motorspannungsbereichs, der durch die Motortemperaturcharakteristik bestimmt ist, der obere Grenzwert VMD1 und der untere Grenzwert VMD2 der Mo­ torspannung VM im nichtdrehenden Zustand des Gleichstrommo­ tors 11 bestimmt, wenn der Motorstrom IM gleich dem Wert ID ist.

Anschließend wird entschieden, ob die geschätzte Motor­ spannung VMS größer als der obere Grenzwert VMD1 oder klei­ ner als der untere Grenzwert VMD2 ist oder ob die geschätzte Motorspannung VMS in den Bereich fällt, der gegeben ist durch den Ausdruck VMD2 VM VMD1.

Wenn beispielsweise die geschätzte Motorspannung VMS den Motorspannungswert VMD auf der Kurve TD1 annimmt, wird ent­ schieden, daß sich der Gleichstrommotor 11 im nichtrotie­ renden Zustand befindet, weil die Motorspannung VMD größer als der untere Grenzwert VMD2 und kleiner als der obere Grenzwert VMD1 ist.

Wenn dagegen die geschätzte Motorspannung VMS den Motorspan­ nungswert VMDO auf der Kurve TD2 annimmt, wird entschieden, daß der Gleichstrommotor 11 im Vorwärtszustand ist, weil der Motorspannungswert VMDO größer als der obere Grenzwert VMD1 ist. Da die Differenz zwischen der Motorspannung VMDO und dem oberen Grenzwert VMD1 proportional zu der Motordrehzahl MR ist, ist es in diesem Fall möglich, die Motordrehzahl MR auf der Basis der vorgenannten Differenz (d. h. VMDO-VMD1) zu schätzen.

Wenn ferner die geschätzte Motorspannung VMS den Motor­ spannungswert VMDM auf der Kurve TD3 annimmt, wird ent­ schieden, daß der Gleichstrommotor 11 im Rückwärtszustand ist, weil der Motorspannungswert VMDM kleiner als der untere Grenzwert VMD2 ist. Da die Differenz zwischen der Motor­ spannung VMDM und dem unteren Grenzwert VMD2 zu der Motor­ drehzahl MR proportional ist, ist es in diesem Fall möglich, die Motordrehzahl MR auf der Basis der Spannungsdifferenz (VMDM-VMD2) zu schätzen.

Nebenbei ist in Fig. 2 zu beachten, daß dann, wenn der Gleichstrommotor 11 im Rückwärtszustand ist und die Drehzahl in Rückwärtsrichtung (d. h. die Drehzahl im Anti-Vorwärts­ zustand) so groß ist, daß die Klemmenspannung die negative Polarität annimmt, die Schätzung der Motordrehzahl MR schwierig wird, obwohl es möglich ist zu bestimmen, ob der Gleichstrommotor 11 dreht oder nicht. Es versteht sich von selbst, daß die Motordrehzahl MR ohne weiteres geschätzt werden kann durch Verwendung einer Motorspannungsdetektier­ einrichtung oder -schaltung, obwohl dadurch mehr oder weniger Kosten entstehen.

Wenn ferner der Motorstrom IM kleiner als der untere Grenz­ wert IF1 des linearen Bereichs ist, ist es schwierig, die Motordrehzahl MR zu schätzen, weil die charakteristischen Kurven nichtlinear werden, obwohl die Entscheidung, ob der Gleichstrommotor 11 dreht oder nicht, getroffen werden kann.

Andererseits kann in dem zweiten Motorantriebsmodus der Bereich der Motorspannung VM, in dem der Gleichstrommotor 11 im nichtrotierenden Zustand ist, sowie der Betriebszustand des Gleichstrommotors 11 auf der Basis der Charakteristiken gemäß Fig. 11 bestimmt werden. Wenn beispielsweise der Gleichstrommotor 11 im nichtrotierenden Zustand ist, wenn der Motorstrom IM den Wert IQ annimmt, kann entschieden werden, daß die Motorspannung VM kleiner als der obere Grenzwert VMQ1 einschließlich und größer als der untere Grenzwert VMQ2 einschließlich ist.

Fig. 3 ist ein Diagramm von Charakteristiken, das Fig. 11 entspricht, und zeigt Motorstrom(IM)-Motorspannungs(VM)- Charakteristiken in dem Zustand, in dem der Gleichstrommotor 11 in dem zweiten Motorantriebsmodus angetrieben wird, in dem beide FET jedes Paars von den PDM-Steuersignalen ge­ steuert werden. In der Figur haben die Symbole B, C, VMQ1, VMQ2, IF2 und IQ die gleiche Bedeutung, die vorher für Fig. 11 angegeben wurde.

In Fig. 3 bezeichnet die Kurve TQ1 die Charakteristik des Gleichstrommotors 11 in seinem nichtrotierenden Zustand, eine Kurve TQ2 bezeichnet die Charakteristik des Gleich­ strommotors 11 im Vorwärtszustand, und eine Kurve TQ3 bezeichnet die Charakteristik im Anti-Vorwärtszustand. Außerdem bezeichnen Spannungswerte VMQ, VMQ0 und VMQM die Motorklemmenspannungen auf den Kurven TQ1, TQ2 und TQ3, wenn der Motorstrom IM den Wert IQ annimmt.

Nachstehend wird ein Ablauf zum Schätzen der Motordrehzahl MR des Gleichstrommotors 11 für den Fall beschrieben, daß der Motorstrom IM gleich dem Wert IQ ist.

Zuerst werden auf der Basis eines Motorspannungsbereichs, der durch die Temperaturcharakteristik bestimmt ist, der obere Grenzwert VMQ1 und der untere Grenzwert VMQ2 der Mo­ torspannung VM im nichtrotierenden Zustand des Gleichstrom­ motors 11 zu dem Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Motorstrom IM gleich dem Wert IQ ist.

Anschließend wird entschieden, ob die geschätzte Motor­ spannung VMS größer als der obere Grenzwert VMQ1 oder kleiner als der untere Grenzwert VMQ2 ist oder ob die geschätzte Motorspannung VMS in den Bereich fällt, der gegeben ist durch den Ausdruck VMQ2 VM VMQ1.

Wenn beispielsweise die geschätzte Motorspannung VMS einen Wert VMQ auf der Kurve TQ1 annimmt, wird entschieden, daß der Gleichstrommotor 11 im nichtrotierenden Zustand ist, weil der Spannungswert VMQ größer als der untere Grenzwert VMQ2 und kleiner als der obere Grenzwert VMQ1 ist.

Wenn andererseits die geschätzte Motorspannung VMS einen Spannungswert VMQ0 auf der Kurve TQ2 annimmt, wird ent­ schieden, daß sich der Gleichstrommotor 11 im Vorwärtszu­ stand befindet, weil der Spannungswert VMQ0 größer als der obere Grenzwert VMQ1 ist. Da die Differenz zwischen der Motorspannung VMQ0 und dem oberen Grenzwert VMQ1 zu der Motordrehzahl MR proportional ist, ist es in diesem Fall möglich, die Motordrehzahl MR auf der Basis der vorgenannten Spannungsdifferenz (d. h. VMQO-VMQ1) zu schätzen.

Wenn ferner die geschätzte Motorspannung VMS einen Span­ nungswert VMQM auf der Kurve TQ3 annimmt, kann entschieden werden, daß der Gleichstrommotor 11 im Anti-Vorwärtszustand ist, weil der Spannungswert VMQM kleiner als der untere Grenzwert VMQ2 ist. Da die Differenz zwischen der Motor­ spannung VMQM und dem unteren Grenzwert VMQ2 zu der Motor­ drehzahl MR proportional ist, ist es in diesem Fall möglich, die Motordrehzahl MR auf der Basis der Spannungsdifferenz (VMQM-VMQ2) zu schätzen.

Nebenbei ist in Fig. 3 zu beachten, daß dann, wenn der Gleichstrommotor 11 im Vorwärtszustand ist und die Drehzahl in Vorwärtsrichtung (d. h. die Drehzahl im Vorwärtszustand) so hoch ist, daß die Klemmenspannung die Versorgungsspannung VB überschreitet, die Schätzung der Motordrehzahl schwierig wird, obwohl es möglich ist zu bestimmen, ob der Gleich­ strommotor 11 dreht oder nicht. Ferner wird in dem Bereich, in dem der Motorstrom IM kleiner als der untere Grenzwert IF2 ist, jede der vorgenannten Kurven nichtlinear. Infolge­ dessen wird die Schätzung der Motordrehzahl MR schwierig, obgleich es möglich ist zu entscheiden, ob der Gleichstrom­ motor 11 dreht oder nicht.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl MR und der Motorklemmenspannung VMT des Gleichstrommotors 11 in seinem nicht angetriebenen Zustand (d. h. wenn er nicht dreht) zeigt, wobei eine Vorspannung VT von dem Vorspannungskreis, der aus der Diode 26 und den Widerständen 27 und 28 besteht, daran angelegt wird.

Wenn beispielsweise die Motorklemmenspannung VMT gleich der Vorspannung VT ist, bedeutet das, daß der Gleichstrommotor 11 im nichtrotierenden Zustand ist (wobei die erzeugte Span­ nung Null ist), wohingegen dann, wenn die Motorklemmenspan­ nung VMT einen Spannungswert VT1 annimmt, der die Klemmen­ spannung VT überschreitet, was anzeigt, daß die erzeugte Spannung positive Polarität hat, die Motordrehzahl MR einen Wert R1 annimmt. Diese Motordrehzahl MR (= R1) kann auf der Basis der Spannung mit positiver oder negativer Polarität, die von dem Gleichstrommotor 11 unter dem Einfluß der äußeren Kraft (Kräfte) erzeugt wird, detektiert werden.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das graphisch eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment T, das durch das elektrische Signal T1 bezeichnet ist, und einem gewünschten oder Soll- Motorstromwert IMO des Motorstroms IM zeigt. Der Soll- Motorstromwert IMO für das Lenkdrehmoment T bezeichnet äquivalent das erforderliche Lenkhilfsdrehmoment.

Nachstehend wird der Betrieb der Steuerung für die motorge­ triebene Servolenkanlage im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben, die ein Flußdiagramm ist, das den von der CPU 20A ausgeführten Verarbeitungsablauf zeigt.

Zuerst ruft die CPU 20A das von dem Drehmomentsensor 3 abgegebene elektrische Signal T1 in Schritt S40 über die Eingabeschnittstelle 22 als Drehmomentinformation ab.

Anschließend bestimmt die CPU 20A arithmetisch den Soll- Motorstromwert IMO des Stroms, der dem Gleichstrommotor 11 zuzuführen ist, und zwar beispielsweise nach Maßgabe des Charakteristik-Diagramms von Fig. 5, wobei als Parameter der Wert des elektrischen Signals T1 genutzt wird, das das Lenkdrehmoment T bezeichnet (Schritt S41).

Inzwischen detektiert der Motorstromdetektierkreis 24 den Motorstrom IM, der tatsächlich durch den Gleichstrommotor 11 fließt. Der detektierte Motorstrom IM wird in Schritt S42 in die CPU 20A als die Motorstrominformation eingegeben.

Daraufhin bestimmt die CPU 20A in Schritt S43 arithmetisch die Einschaltdauer DTY auf der Basis einer Differenz zwi­ schen dem tatsächlich gemessenen Motorstrom IM und dem Soll- Motorstromwert IMO, so daß der Motorstrom IM mit dem Soll- Motorstromwert IMO übereinstimmt, und die so bestimmte Einschaltdauer DTY wird dem Motortreiberkreis 23 in Form des Motortreibersignals DM in Schritt S44 zugeführt. Soweit die Schritte S40 bis S44 betroffen sind, ist der von der CPU dieser Steuervorrichtung ausgeführte Verarbeitungsablauf im wesentlichen der gleiche wie der der herkömmlichen Steuer­ vorrichtung der motorgetriebenen Servolenkanlage.

Dann wird in Schritt S45 auf der Basis der Einschaltdauer DTY abgefragt, ob der Gleichstrommotor 11 angetrieben wird. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Entscheidungs­ schritts wird der Ablauf zur Schätzung der Motordrehzahl MR geändert, wie nachstehend beschrieben wird.

Wenn in Schritt S45 entschieden wird, daß der Gleichstrom­ motor 11 angetrieben wird (d. h. wenn diese Abfrage mit JA beantwortet wird), wird die Motordrehzahl MR auf der Basis der geschätzten Motorspannung VMS wie nachstehend beschrie­ ben geschätzt. Zuerst detektiert der Versorgungsspannungs­ detektierkreis 33 die Versorgungsspannung VB, die dem H- Brücken-Kommutierungskreis BR zugeführt wird, der aus dem Gleichstrommotor 11 und den vier FET 29 bis 32 besteht, wobei die detektierte Versorgungsspannung VB dann in Schritt S46 in die CPU 20A als Spannungsinformation eingegeben wird.

Dann wird in Schritt S47 abgefragt, ob jedes Paar der FET, die den Brückenkommutierungskreis BR bilden, im ersten An­ triebsmodus (in dem nur einer des FET-Paars von dem PDM- Steuersignal gesteuert und der andere im EIN-Zustand ge­ halten wird) oder im zweiten Antriebsmodus (in dem beide FET des Paars von dem PDM-Steuersignal ein/ausgeschaltet werden) ist.

Dabei wird in Schritt S47 eine Entscheidung getroffen, ob der FET 29 von dem PDM-Steuersignal ein/ausgeschaltet wird, während der FET 32 im leitenden Zustand (d. h. im ersten Antriebsmodus) gehalten wird, oder ob die beiden FET 29 und 32 von dem PDM-Steuersignal gesteuert werden (d. h. im zweiten Antriebsmodus sind). In diesem Fall wird angenommen, daß entschieden wird, ob der zweite Antriebsmodus vorliegt oder nicht.

Wenn in Schritt S47 entschieden wird, daß der zweite An­ triebsmodus vorliegt, so daß die beiden FET 29 und 32 von dem PDM-Steuersignal gesteuert werden (d. h. wenn die Ant­ wort des Entscheidungsschritts S47 JA ist), bestimmt die CPU 20A in Schritt S48 die geschätzte Motorspannung VMS auf der Basis der an den Brückenkommutierungskreis BR angelegten Versorgungsspannung VB und der Einschaltdauer DTY des Motor­ treibersignals DM.

In diesem Fall kann die geschätzte Motorspannung VMS ent­ sprechend der nachstehenden Gleichung (1) bestimmt werden:

VMS = (DTY-DO) × VB × K1 (1).

In der Gleichung (1) bezeichnet DO einen Unempfindlichkeits­ bereich der Einschaltdauer DTY des Motortreibersignals DM (d. h. einen Bereich der Einschaltdauer DTY, in dem kein Motorstrom IM fließt, obwohl die Einschaltdauer DTY nicht Null ist), und K1 bezeichnet einen Koeffizienten.

Außerdem werden in Schritt S49 der obere Grenzwert VMQ1 und der untere Grenzwert VMQ2, die genutzt werden, um zu be­ stimmen, ob sich der Gleichstrommotor 11 im nichtrotierenden Zustand befindet, auf der Basis des Motorstroms IM (z. B. des tatsächlich gemessenen Werts IQ des Motorstroms) be­ stimmt.

Anschließend wird die in Schritt S48 geschätzte Motorspan­ nung VMS mit den in Schritt S49 bestimmten Referenzwerten VMQ1 und VMQ2 verglichen, woraufhin in Schritt S50 die geschätzte Motordrehzahl MRQ auf der Basis des Ver­ gleichsergebnisses bestimmt wird.

Wenn dabei der oben erwähnte Vergleich darin resultiert, daß VMS < VMQ1 (was bedeutet, daß sich der Gleichstrommotor 11 im Vorwärtszustand befindet), wird die geschätzte Motor­ drehzahl MRQ in dem zweiten Antriebsmodus nach Maßgabe der folgenden Gleichung (2) bestimmt:

MRQ = (VMS-VMQ1) × K2 (2)

wobei K2 ein Koeffizient ist.

Wenn ferner die Bedingung erfüllt ist, daß VMQ1 VMS VMQ2, was bedeutet, daß sich der Gleichstrom­ motor 11 im nichtrotierenden Zustand befindet, ist die geschätzte Motordrehzahl MRQ gleich Null. Wenn andererseits die Bedingung VMS < VMQ2 erfüllt ist, was bedeutet, daß sich der Gleichstrommotor 11 im Anti-Vorwärtszustand befindet, kann die geschätzte Motordrehzahl MRQ nach Maßgabe der nachstehenden Gleichung (3) bestimmt werden:

MRQ = (VMQ2-VMS) × K2 (3)

wobei K2 ein Koeffizient ist.

Schließlich wird in Schritt S51 die nach Maßgabe der Glei­ chung (2) oder (3) bestimmte geschätzte Motordrehzahl MRQ mit einem Anpassungs- oder Korrekturkoeffizienten α multi­ pliziert, um die Detektiergenauigkeit durch Kompensation einer Abweichung der geschätzten Motordrehzahl MRQ, die dem Antriebsmodus des Gleichstrommotors 11 (in diesem Fall dem zweiten Antriebsmodus) und dem angewandten Drehzahlschätz­ verfahren innewohnt, zu verbessern. Somit kann die endgül­ tige Motordrehzahl MR (= MRQ × α) bestimmt werden.

Wenn dagegen von der CPU 20A in Schritt S47 entschieden wird, daß der FET 29 von dem PDM-Steuersignal ein/aus­ geschaltet wird, während der FET 32 ständig im leitenden Zustand gehalten wird, was bedeutet, daß der Gleichstrom­ motor 11 im ersten Antriebsmodus durch den Brückenkommutie­ rungskreis BR gesteuert wird (wenn also der Entscheidungs­ schritt S47 in NEIN resultiert), wird die geschätzte Motorspannung VMS auf der Basis der Versorgungsspannung VB und der Einschaltdauer DTY in Schritt S52 bestimmt. In diesem Fall kann die geschätzte Motorspannung VMS nach Maßgabe der Gleichung (1) bestimmt werden, die in Verbindung mit Schritt S48 angegeben wurde.

Ferner werden in Schritt S53 der obere Grenzwert VMD1 und der untere Grenzwert VMD2, die dazu genutzt werden zu ent­ scheiden, ob sich der Gleichstrommotor 11 im nichtrotie­ renden Zustand befindet, auf der Basis des Motorstroms IM (z. B. des gemessenen Ist-Werts ID desselben) bestimmt.

Anschließend wird die in Schritt S52 bestimmte geschätzte Motorspannung VMS mit den Referenzwerten VMD1 und VMD2, die in Schritt S53 bestimmt wurden, verglichen, wonach in Schritt S54 die geschätzte Motordrehzahl MRD auf der Basis des Vergleichsergebnisses bestimmt wird.

Wenn dabei der oben erwähnte Vergleich darin resultiert, daß VMS < VMD1 (was bedeutet, daß sich der Gleichstrommotor 11 im Vorwärtszustand befindet), wird die geschätzte Motor­ drehzahl MRD im ersten Antriebsmodus nach Maßgabe der fol­ genden Gleichung (4) bestimmt:

MRD = (VMS-VMD1) × K3 (4)

wobei K3 ein Koeffizient ist.

Wenn ferner die Bedingung VMD1 VMS VMD2 erfüllt ist, was bedeutet, daß sich der Gleichstrommotor 11 im nichtrotieren­ den Zustand befindet, ist die geschätzte Motordrehzahl MRD gleich Null. Wenn andererseits die Bedingung VMS < VMD2 erfüllt ist, was bedeutet, daß der Gleichstrommotor 11 im Anti-Vorwärtszustand ist, kann die geschätzte Motordrehzahl MRD nach Maßgabe der folgenden Gleichung (5) bestimmt werden:

MRD = (VMD2-VMS) × K3 (5)

wobei K3 ein Koeffizient ist.

Schließlich wird in Schritt S55 die nach Maßgabe der Glei­ chung (4) oder (5) bestimmte geschätzte Motordrehzahl MRD mit einem Anpassungs- oder Korrekturkoeffizienten β multi­ pliziert, um die Detektiergenauigkeit durch Kompensation einer Abweichung der geschätzten Motordrehzahl MRD zu er­ höhen, die dem Antriebsmodus des Gleichstrommotors 11 (in diesem Fall dem ersten Antriebsmodus) und dem angewandten Drehzahlschätzverfahren innewohnt. Somit kann die endgültige Motordrehzahl MR (= MRD × β) bestimmt werden.

Wenn andererseits das Motortreibersignal DM von der CPU 20A nicht erzeugt wird und wenn in Schritt S45 entschieden wird, daß der Gleichstrommotor 11 nicht angetrieben wird (d. h. wenn die Antwort in Schritt S45 NEIN ist), kann kein Motor­ strom IM detektiert werden. Daher wird die Motordrehzahl MR auf der Basis der Motorklemmenspannung VMT des Gleichstrom­ motors 11 geschätzt, wie nachstehend beschrieben wird.

Zuerst ruft die CPU 20A die Motorklemmenspannung VMT des Gleichstrommotors 11 in Schritt S56 als Spannungsinformation über den Motorklemmenspannungs-Detektierkreis 25 ab.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Kathode der Diode 26, die einen Teil des Vorspannungskreises bildet, über den Widerstand 27 mit der Klemme des Gleichstrommotors 11 verbunden, mit der die Energiequelle verbunden ist, während die Anode der Diode 26 mit dem Ausgang des Versorgungskreises 21 verbunden ist. Die andere Klemme des Gleichstrommotors 11 ist über den Widerstand 28 mit Masse verbunden.

Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung wird der detek­ tierten Motorklemmenspannung VMT des Gleichstrommotors 11 die Vorspannung. VT hinzuaddiert. Somit kann die Motordreh­ zahl MRV des Gleichstrommotors 11 auf der Basis der in Fig. 4 gezeigten Charakteristik geschätzt werden. Wenn beispiels­ weise der Wert VT1 als die Motorklemmenspannung VMT des Gleichstrommotors 11 detektiert wird, kann die geschätzte Drehzahl MR des Gleichstrommotors 11 als "R1" geschätzt werden.

Schließlich wird in Schritt S58 die geschätzte Motordrehzahl MRV mit einem Anpassungs- oder Korrekturkoeffizienten γ multipliziert, um die Detektiergenauigkeit zu erhöhen durch Kompensation einer Abweichung der geschätzten Motordrehzahl MRV, die dem Antriebsmodus des Gleichstrommotors 11 (in diesem Fall dem Nicht-Rotationsmodus) und dem angewandten Drehzahlschätzverfahren innewohnt. Somit kann die endgültige Motordrehzahl MR bestimmt werden.

Das oben beschriebene Verfahren zum Schätzen der Motordreh­ zahl MR kann vorteilhaft bei einem Steuersystem einer All­ radlenkung angewandt werden, wobei auch die Hinterräder von dem Gleichstrommotor 11 gesteuert werden.

Ausführungsform 2

Bevor die zweite Ausführungsform beschrieben wird, soll der Steuerbetrieb des Gleichstrommotors 11 kurz erläutert werden.

Auch wenn eine Motorspannung VM, die dem Soll-Motorstromwert IMO entspricht, an den Gleichstrommotor 11 angelegt wird, ist im allgemeinen der Anstieg des Motorstroms IM aufgrund der Induktivitätskomponenten des Gleichstrommotors 11 von einer Verzögerung t begleitet.

Unter diesen Umständen wird im allgemeinen ein Schema ange­ wandt, bei dem eine hohe Motorspannung VM zu einem Zeitpunkt t0 an den Gleichstrommotor 11 angelegt wird, so daß der Motorstrom IM möglichst rasch den Soll-Motorstromwert IMO annimmt, wie Fig. 7 zeigt. Während der Motorstrom IM dem Soll-Motorstromwert IMO immer weiter angenähert wird, wird die Motorspannung VM fortschreitend verringert, so daß sie zu einem Zeitpunkt t1 dem Soll-Spannungswert entspricht.

Wenn daher die Schätzung der Motordrehzahl MR auf der Basis der geschätzten Motorspannung VMS und des Motorstroms IM erfolgt, wenn sich die Motorspannung VM noch nicht stabili­ siert hat, enthalten die Schätzwerte MRQ oder MRD der Motor­ drehzahl MR, wie sie in Schritt S50 oder S54 erhalten wer­ den, einen Fehler, was ein Problem darstellt.

Um dieses Problem zu lösen, ist gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform vorgesehen, daß eine Intervallvorgabeeinrichtung vorgesehen ist, um anschließend an die Umschaltung der vor­ her erwähnten Antriebsmoden ein Zeitintervall (z. B. eine Periode der Dauer t) vorzugeben.

In diesem Fall kann die Intervallvorgabeeinrichtung so ausgelegt sein, daß dann, wenn sich der soll-Motorstrom IMO oder die geschätzte Motorspannung VMS erheblich ändert, die Rotationszustandsdetektiereinrichtung daran gehindert wird, den Rotationszustand zu detektieren, indem die geschätzte Motordrehzahl MRQ oder MRD während einer Periode, die dem vorgegebenen Intervall t entspricht, ignoriert wird. Somit kann die geschätzte Motordrehzahl MRQ oder MRD vor der Einführung eines erheblichen Fehlers geschützt werden.

Ausführungsform 3

Bei der dritten Ausführungsform ist zusätzlich zu der Inter­ vallvorgabeeinrichtung eine Verzögerungseinrichtung vorge­ sehen, um zu dem Detektierwert des Rotationszustands des Gleichstrommotors 11 während einer dem vorgenannten Inter­ vall entsprechenden Periode einen linearen Verzögerungsfak­ tor zu addieren.

Dabei wird ein linearer Verzögerungsfaktor zu der geschätz­ ten Motorspannung VMS hinzuaddiert, so daß die geschätzte Motorspannung VMS dem Ansprechverhalten des Motorstroms IM angenähert ist. Auf diese Weise kann eine fehlerhafte Detektierung der geschätzten Motorspannung VMS noch sicherer verhindert werden.

Alternativ kann der lineare Verzögerungsfaktor zu der ge­ schätzten Motordrehzahl MRQ oder MRD während des vorgegebe­ nen Intervalls anschließend an die Änderung des Antriebs­ modus (oder des Motorantriebszustands) hinzuaddiert werden, so daß der Einfluß der fehlerhaften Detektierung auf die rechnerische Bestimmung der Motordrehzahl MR herabgesetzt wird.

Ausführungsform 4

Im Fall des Steuersystems der von dem Gleichstrommotor ange­ triebenen Servolenkanlage der ersten Ausführungsform wird die in der CPU 20A vorgesehene Rotationsdetektiereinrichtung in Abhängigkeit von dem Motorantriebsmodus umgeschaltet. Das kann jedoch gleichermaßen auf das System angewandt werden, bei dem nur der erste Antriebsmodus oder alternativ nur der zweite Antriebsmodus angewandt wird.

In dem System, in dem nur der erste Antriebsmodus verwendet wird, kann beispielsweise der bei der Detektierung der Mo­ tordrehzahl MR auftretende Fehler, wenn der Gleichstrommotor 11 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, auf ein Minimum unterdrückt werden, wie aus dem Diagramm von Fig. 2 ersicht­ lich ist.

Ebenso kann in dem System, in dem nur der zweite Antriebs­ modus verwendet wird, der bei der Detektierung der Motor­ drehzahl MR auftretende Fehler, wenn der Gleichstrommotor 11 in der Anti-Vorwärtsrichtung gedreht wird, auf ein Minimum verringert werden, wie aus dem Diagramm von Fig. 3 ersicht­ lich ist.

Ausführungsform 5

Bei dem System gemäß der ersten Ausführungsform wird die Verarbeitung zur Detektierung der Motordrehzahl MR im nichtangetriebenen Zustand des Gleichstrommotors 11 (Schritte S56 bis S58) gemeinsam mit der Verarbeitung zur Detektierung der Rotation im angetriebenen Zustand des Gleichstrommotors 11 (Schritte S48 bis S55) ausgeführt. Es kann aber ebenso eine Anordnung verwendet werden, bei der nur die Rotationsdetektierverarbeitung im nichtangetriebenen Zustand des Gleichstrommotors 11 ausgeführt wird.

In diesem Fall genügt es, nur den Vorspannungskreis, der aus den Spannungsteilerwiderständen 27 und 28 besteht, und den Motorklemmenspannungs-Detektierkreis 25 vorzusehen, so daß die gewünschte Steuerung ohne hohe Kosten realisierbar ist.

Ausführungsform 6

Bei dem System gemäß der ersten Ausführungsform wird der Fehler der Motordrehzahl MR verringert durch Multiplikation mit dem Anpassungs- oder Korrekturkoeffizienten α, β oder γ in Schritt S51, S55 oder S58. Es versteht sich jedoch, daß im Fall eines unbedeutenden Fehlers diese Multiplikations­ schritte entfallen können.

Ausführungsform 7

Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird letztlich die Motordrehzahl MR des Gleichstrommotors 11 bestimmt. Die Erfindung ist aber nicht auf eine solche Anordnung beschränkt, sondern kann gleichermaßen auf den Fall angewandt werden, in dem einfach entschieden wird, ob der Gleichstrommotor 11 rotiert oder nicht. In diesem Fall kann eine Abnormalität wie eine Blockierung des Gleichstrom­ motors 11 ebenfalls detektiert werden.

Für den Fachmann sind zahlreiche Modifikations- und Kombina­ tionsmöglichkeiten ohne weiteres ersichtlich.

Beispielsweise ist zwar der Vorspannungskreis als Pull-up- Vorspannungskreis in Verbindung mit der Klemme des Gleich­ strommotors 11, die mit der Energieversorgung verbunden ist, vorgesehen, er kann aber auch als Pull-down-Vorspannungs­ kreis in Verbindung mit der Klemme vorgesehen sein, die mit Massepotential verbunden ist. Ebenso kann der Motorklemmen­ spannungs-Detektierkreis 25 in Verbindung mit derjenigen Klemme des Gleichstrommotors 11 vorgesehen sein, die mit der Energieversorgung verbunden ist.

Legende zu Fig. 6

START START
S40 Drehmomentsensorsignal T1 abrufen
S41 Soll-Motorstrom IMO bestimmen
S42 Motorstrom IM abrufen
S43 Einschaltdauer des PDM-Signals bestimmen
S44 Aktivierung des Gleichstrommotors
S45 Wird der Motor angetrieben? NO = NEIN; YES = JA
S46 Versorgungsspannung VB abrufen
S47 Liegt zweiter Antriebsmodus vor? NO = NEIN; YES = JA
S48 geschätzte Motorspannung VMS auf der Basis von VB und DTY bestimmen
S49 oberen und unteren Grenzwert VMQ1, VMQ2 von VMS aus IM bestimmen
S50 geschätzte Motordrehzahl MRQ aus VMS, VMQ1, VMQ2 bestimmen
S51 Motordrehzahl MR aus MRQ bestimmen
S52 geschätzte Motorspannung VMS auf der Basis von VB und DTY bestimmen
S53 obere und untere Grenze VMD1, VMD2 von VMS aus IM bestimmen
S54 geschätzte Motordrehzahl MRD aus VMS, VMD1, VMD2 bestimmen
S55 Motordrehzahl MR aus MRD bestimmen
S56 Motorklemmenspannung VMT abrufen
S57 geschätzte Motordrehzahl MRV aus VM bestimmen
S58 Motordrehzahl MR aus MRV bestimmen
END ENDE

Claims (9)

1. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch
einen Gleichstrommotor (11);
zwei Sets von Schaltelementpaaren (29, 32 und 30, 31), die so miteinander verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor (11) einen Brückenkommutierungskreis (BR) bilden, um den Gleichstrommotor entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung zu treiben;
eine Motorantriebssteuereinrichtung (12A) zur Steuerung des Betriebs des Gleichstrommotors durch Steuern eines Schaltelements des Schaltelementpaars mit einem PDM-Steuer­ signal, während gleichzeitig das andere Schaltelement in einem leitenden Zustand gehalten wird;
eine Motorstromdetektiereinrichtung (24) zum Detektieren eines durch den Gleichstrommotor (11) fließenden Stroms;
eine Versorgungsspannungsdetektiereinrichtung (33) zum Detektieren einer an den Brückenkommutierungskreis (BR) an­ gelegten Versorgungsspannung;
eine Motorspannungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer an den Gleichstrommotor angelegten Spannung auf der Basis der an den Brückenkommutierungskreis (BR) angelegten Versor­ gungsspannung und der PDM-Steuersignale (PC1 bis PC4); und
eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors (11) auf der Basis des Motorstroms und der an den Gleichstrommotor ange­ legten geschätzten Motorspannung.

2. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Motorklemmenvorspannungskreis (26, 27, 28) zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme von einem Klemmenpaar des Gleichstrommotors (11);
eine Motorklemmenspannungs-Detektiereinrichtung (25), die mit einer der Motorklemmen verbunden ist, um eine Motorklem­ menspannung an dieser einen Klemme zu detektieren; und
eine Motorantriebszustands-Entscheidungseinrichtung, die entscheidet, ob der Gleichstrommotor angetrieben wird;
wobei die Motorrotationsdetektiereinrichtung den Rota­ tionszustand des Gleichstrommotors (11) auf der Basis der Motorklemmenspannung detektiert, wenn der Gleichstrommotor nicht angetrieben wird.

3. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch
einen Gleichstrommotor (11);
zwei Sets von Schaltelementpaaren (29, 32 und 30, 31), die so miteinander verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor (11) einen Brückenkommutierungskreis (BR) bilden, um den Gleichstrommotor entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung zu treiben;
eine Motorantriebssteuereinrichtung (12A) zur Steuerung des Betriebs des Gleichstrommotors durch Steuern der beiden Schaltelemente des Paars mit PDM-Steuersignalen (PC1 bis PC4);
eine Motorstromdetektiereinrichtung (24) zum Detektieren eines durch den Gleichstrommotor (11) fließenden Stroms;
eine Versorgungsspannungsdetektiereinrichtung (33) zum Detektieren einer an den Brückenkommutierungskreis (BR) angelegten Versorgungsspannung;
eine Motorspannungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer an den Gleichstrommotor angelegten Spannung auf der Basis der an den Brückenkommutierungskreis (BR) angelegten Versor­ gungsspannung und der PDM-Steuersignale (PC1 bis PC4); und
eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors (11) auf der Basis des Motorstroms und der an den Gleichstrommotor ange­ legten geschätzten Motorspannung.

4. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
einen Motorklemmenvorspannungskreis (26, 27, 28) zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme von einem Klemmenpaar des Gleichstrommotors;
eine Motorklemmenspannungs-Detektiereinrichtung (25), die mit einer der Motorklemmen verbunden ist, um eine Motorklem­ menspannung an der einen Klemme zu detektieren; und
eine Motorantriebszustands-Detektiereinrichtung, die ent­ scheidet, ob der Gleichstrommotor angetrieben wird;
wobei die Motorrotationsdetektiereinrichtung den Rota­ tionszustand des Gleichstrommotors auf der Basis der Motor­ klemmenspannung detektiert, wenn der Gleichstrommotor nicht angetrieben wird.

5. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch
einen Gleichstrommotor (11);
zwei Sets von gepaarten Schaltelementen (29, 32 und 30, 31), die so verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor einen Brückenkommutierungskreis (BR) zum Treiben des Gleichstrommotors bilden;
einen Motorklemmenvorspannungskreis (26, 27, 28) zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme von gepaarten Klemmen des Gleichstrommotors (11);
einen Motorklemmenspannungs-Detektierkreis (25), der mit einer der Motorklemmen verbunden ist, um eine Motorklem­ menspannung an der einen Klemme zu detektieren; und
eine Motorrotationsdetektiereinrichtung, um den Rota­ tionszustand des Gleichstrommotors (11) auf der Basis der Motorklemmenspannung in dem Zustand, in dem der Gleich­ strommotor nicht angetrieben wird, zu detektieren.

6. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch
einen Gleichstrommotor (11);
zwei Sets von gepaarten Schaltelementen (29, 32 und 30, 31), die so verbunden sind, daß sie gemeinsam mit dem Gleichstrommotor (11) einen Brückenkommutierungskreis (BR) bilden, um den Gleichstrommotor entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung zu treiben;
eine Motorantriebssteuereinrichtung (12A) zum Steuern des Betriebs des Gleichstrommotors (11) entweder in einem ersten Motorantriebsmodus, in dem ein Schaltelement des Schaltele­ mentpaars mit einem PDM-Steuersignal gesteuert und gleich­ zeitig das andere Schaltelement im geschlossenen Zustand gehalten wird, oder in einem zweiten Motorantriebsmodus, in dem beide Schaltelemente mit PDM-Steuersignalen gesteuert werden;
eine Motorrotationsdetektiereinrichtung zum Detektieren des Rotationszustands des Gleichstrommotors (11) in Abhän­ gigkeit von den Motorantriebsmoden;
eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der Motorrota­ tionsdetektiereinrichtung in Abhängigkeit von den Motoran­ triebsmoden; und
eine Multipliziereinrichtung zum Multiplizieren des von der Motorrotationsdetektiereinrichtung abgegebenen Detek­ tierwerts mit einem Normierungsfaktor.

7. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
eine Intervallvorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Intervalls (t) anschließend an eine Änderung des Motor­ antriebsmodus;
wobei die Motorrotationsdetektiereinrichtung während einer dem Intervall (t) entsprechenden Periode daran gehindert wird, den Rotationszustand des Gleichstrommotors (11) zu detektieren.

8. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
eine Intervallvorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Intervalls (t) anschließend an eine Änderung des Motor­ antriebsmodus; und
eine Einrichtung zur zusätzlichen Korrektur des von der Motorrotationsdetektiereinrichtung während dieser Periode abgegebenen Detektierwerts mit einem linearen Verzögerungs­ faktor.

9. Von einem Gleichstrommotor angetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
einen Motorklemmenvorspannungskreis zum Anlegen einer Vorspannung an wenigstens eine Klemme eines Klemmenpaars des Gleichstrommotors (11);
eine Motorklemmenspannungs-Detektiereinrichtung (25), die mit einer der Motorklemmen verbunden ist, um an der einen Klemme eine Motorklemmenspannung zu detektieren; und
eine Motorantriebszustands-Entscheidungseinrichtung, die entscheidet, ob der Gleichstrommotor (11) angetrieben wird;
wobei die Motorrotationsdetektiereinrichtung den Rota­ tionszustand des Gleichstrommotors auf der Basis der Motor­ klemmenspannung detektiert, wenn der Gleichstrommotor nicht angetrieben wird.