DE19549856B4

DE19549856B4 - Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE19549856B4
Application number: DE19549856.9A
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Nishino; Hirohisa Awa; Shunichi Wada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: KR100260370B1; DE19532180A1; KR960009372A; FR2723904A1; FR2723904B1; JPH0880080A; JP3425806B2; US5659472A

Abstract

Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung zum Steuern einer Lenkkraftunterstützung eines Lenkrades, wobei die Steuervorrichtung folgendes aufweist: – einen Motor (6) zur Lenkkraftunterstützung eines Lenkrades; – eine Motorstromdetektiereinrichtung (15) zum Detektieren eines durch den Motor (6) fließenden Stromes; – einen Motordrehzahl-Sensor (8); – eine Motordrehzahl-Detektiereinrichtung (17), welche ein Signal von dem Motordrehzahl-Sensor (8) empfängt; – eine Verarbeitungseinheit (10); und – eine Motorabschalteinrichtung (123), wobei die Verarbeitungseinheit (10) folgendes aufweist: – eine vorbestimmte Tabelle auf deren Basis nach Maßgabe einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines auf eine Lenkwelle ausgeübten Drehmoments ein Motorsollstrom bestimmt wird; – eine Motorversorgungsspannungs-Bestimmungseinrichtung (10c) zum Bestimmen der Motorversorgungsspannung, basierend auf dem Sollstromwert und dem mit der Motorstromdetektiereinrichtung (15) detektierten Motorstrom; und – eine Motordrehwinkel-Berechnungseinrichtung (10a) zum Berechnen eines Motordrehwinkels, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehwinkel-Berechnungseinrichtung (10a) dazu ausgelegt ist, aus der mit der Motordrehzahl-Detektiereinrichtung (17) detektierten Motordrehzahl den Motordrehwinkel zu berechnen, und dass mit Hilfe der Motorabschalteinrichtung (123) der Antrieb des Motors (6) abgeschaltet wird, wenn der mit der Motordrehwinkelberechnungseinrichtung (10a) berechnete Motordrehwinkel einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Motor-Steuervorrichtungen zum Antreiben eines Motors mit vorgegebenem Rotationsbereich umfassen beispielsweise eine elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung, die ein Lenkrad steuern hilft. Bei dieser elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung wird der Rotationswinkel des Motors durch den Grad der Drehung eines Lenkrads bestimmt.
Es ist bereits eine Störungsdetektiereinrichtung zur Verwendung in einer solchen Steuervorrichtung in der JP 04-031 171 A vorgeschlagen worden. Eine Vorrichtung der hier angesprochenen Art ist auch aus der gattungsbildenden DE 689 20 103 T2 bekannt.
21 zeigt den Grundaufbau einer bekannten elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung. Sie hat einen Motor 6 zur Unterstützung der Lenkkraft, eine zwischen dem Motor 6 und einer Lenkanlage angeordnete Kupplung 7, einen Drehmomentsensor 4, der das Eingangsdrehmoment der Lenkwelle erfaßt, und eine Steuereinheit 1, die mit einem Geschwindigkeitssensor 5 verbunden ist, der die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mißt. Die Steuereinheit 1 ist ferner mit einer Batterie 2 (Hauptstromquelle) und einem Schlüsselschalter 3 verbunden.
Die Steuereinheit 1 umfaßt eine Motorantriebsschaltung 14, die einen Brückenkreis 34 hat, der aus Leistungstransistoren 30, 31, 32, 33 und einem Strommeßwiderstand 35 auf der Stromabflußseite des Brückenkreises 34 besteht, und die den Brückenkreis 34 bildenden Transistoren 30, 31, 32, 33 werden von einer CPU 10 gesteuert. Der Strommeßwiderstand 35 ist mit der CPU 10 über eine Motorstrom-Detektierschaltung 15 verbunden. Eine Kupplungsantriebsschaltung 16 zum Treiben der Kupplung 7 ist ebenfalls mit der CPU 10 verbunden. Eine Klemme des Motors 6 ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 22 verbunden, und die andere Klemme des Motors 6 ist mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers 22 über eine Offsetschaltung 23 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 22 ist mit der CPU 10 verbunden, so daß eine Spannung an beiden Klemmen des Motors 6 der CPU 10 von dem Differenzverstärker 22 als positiver oder negativer Wert in bezug auf einen Offsetbetrag in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Motors 6 zugeführt wird.
In der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung vergleicht die Motorantriebsschaltung 14 aufgrund eines Steuersignals von der CPU 10 eine an den Motor 6 anzulegende Spannung mit einer Spannung an beiden Klemmen des Motors, die von dem Differenzverstärker 22 zugeführt wird, um so einen Ausfall bzw. eine Störung in der Motorantriebsschaltung 14 auf der Grundlage der Differenz zwischen den Spannungen zu detektieren. Wenn ein Ausfall detektiert wird, wird ein Sicherheitsablauf durchgeführt, um den Relaiskontakt eines nicht gezeigten Sicherheitsrelaiskreises auszuschalten. Mit einer solchen Konfiguration können ein Ausfall in der Verdrahtung sowie ein Ausfall in Elementen der Motorantriebsschaltung 14 erkannt werden.
Wenn jedoch in einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung, die die Motorantriebsschaltung 14 gemäß 21 aufweist und in der ein Motorstrom von dem Strommeßwiderstand 35 detektiert wird, der an der Stromabflußseite des Brückenkreises 34 vorgesehen ist, der Leistungstransistor 30 der Motorantriebsschaltung 14 im PDM-Betrieb angesteuert wird, der Leistungstransistor 33 in einer ”EIN”-Position fixiert ist und die Leistungstransistoren 31 und 32 ausgeschaltet sind, so daß der Motor 6 angetrieben wird, so ist es schwierig, einen Ausfall zu detektieren, weil ein gemessener Spannungswert zwischen den Motorklemmen sich selbst dann nur wenig ändert, wenn die zwischen die Leistungstransistoren 32 und 33 geschaltete Motorklemme Erdschluß hat.
Da ferner eine Schaltung zum Detektieren einer Spannung zwischen Motorklemmen eine hohe Meßgenauigkeit erfordert, werden Präzisionsteile verwendet, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, was zu höheren Kosten führt. Wenn ferner eine Motorklemme Erdschluß hat, die unter der vorstehenden Bedingung einen Durchgangswiderstand hat, wird ein Motorstrom detektiert, der kleiner als ein durch den Motor 6 fließender Strom ist, weil der Motorstrom von dem Strommeßwiderstand 35 und dem oben beschriebenen Durchgangswiderstand aufgeteilt wird. Infolgedessen wird von dem Motor 6 zu viel Unterstützung geliefert, und dadurch wird das Lenkrad leichter.
Wenn der Strommeßwiderstand 35, was nicht gezeigt ist, auf der Stromzuflußseite des Brückenkreises 34 angeordnet ist, wird dann, wenn der Leistungstransistor 30 der Motorantriebsschaltung 14 im PDM-Betrieb angesteuert wird, der Leistungstransistor 33 in einer ”EIN”-Position fixiert ist und die Leistungstransistoren 31 und 32 ausgeschaltet sind, so daß der Motor 6 angetrieben wird, das Lenkrad auch dann leichter, wenn die zwischen die Leistungstransistoren 30 und 31 geschaltete Motorklemme zur positiven Seite einer Stromquelle kurzgeschlossen (nachstehend einfach ”kurzgeschlossen”) ist.
Zur Lösung der oben angegebenen Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Motor-Steuervorrichtung anzugeben, mit der ihre Zuverlässigkeit und Sicherheit im Betrieb verbessert werden.
Die Aufgabe wird durch eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel der Motor-Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung;
2 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Ausführungsform 1 erläutert;
3 ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung;
4 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 3 erläutert;
5 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung erläutert;
6 ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer Motorklemmenspannung-Detektierschaltung und anderer Elemente, die in einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung vorgesehen sind;
7 ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen einer Motorklemmenspannung und der Motordrehzahl bei der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 6 zeigt;
8 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 6 erläutert;
9 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 6 erläutert;
10 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung erläutert;
11 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung erläutert;
12(a), (b) ein weiteres Flußdiagramm zur Erläuterung der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 10 bzw. 11;
13 ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer elekrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung;
14 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 13 erläutert;
15 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 13 erläutert;
16 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung erläutert;
17 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel der Motor-Steuervorrichtung aus 16 erläutert;
18 ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung;
19 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 18 erläutert;
20 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 18 erläutert; und
21 ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer bekannten elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das die Grundkonfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel der Motor-Steuervorrichtung dieser Ausführungsform zeigt. Diese elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung hat einen Motor 6 zur Unterstützung der Lenkkraft, eine zwischen dem Motor 6 und einer Lenkanlage angeordnete Kupplung 7, einen Motordrehzahlsensor 8, der die Drehzahl des Motors 6 mißt, einen Drehmomentsensor 4, der das Eingangsdrehmoment einer Lenkwelle mißt, einen Geschwindigkeitssensor 5, der die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mißt, und eine Steuereinheit 1, die mit diesen Elementen verbunden ist. Die Steuereinheit 1 ist außerdem mit einer Batterie 2 und einem Schlüsselschalter 3 verbunden.
Die Steuereinheit 1 hat eine Schnittstelle 11 zum Empfang von Meßsignalen des Drehmomentsensors 4 und des Geschwindigkeitssensors 5, ein Relais 13, das die Stromversorgung abschalten kann, einen Relaistreiberkreis 12 zum Treiben des Relais 13, um einer Motorantriebsschaltung 14 Motorstrom (von der Batterie 2) zuzuführen, die Motorantriebsschaltung 14 zum Treiben des Motors 6 mit dem Motorstrom (von der Batterie 2), der über das Relais 13 zugeführt wird, eine Motorstromdetektierschaltung 15, im Anspruch als Motorstromdetektiereinrichtung 15 bezeichnet, zum Messen eines durch den Motor 6 fließenden Motorstroms, eine Kupplungsantriebsschaltung 16 zum Treiben der Kupplung 7, eine Motordrehzahl-Detektierschaltung 17, im Anspruch als Motordrehzahl-Detektiereinrichtung 17 bezeichnet, zum Empfang eines Signals von dem Motordrehzahlsensor 8 und eine CPU 10, im Anspruch als Verarbeitungseinheit 10 bezeichnet, um diese Ein- und Ausgangssignale zu steuern. Die Relaisantriebsschaltung 12 aktiviert (magnetisiert) und desaktiviert (entmagnetisiert) das Relais 13 nach Maßgabe eines Befehls von der CPU 10, und wenn das Relais 13 aktiviert ist, wird dem Motor 6 von der Batterie 2 durch die Motorantriebsschaltung 14 Strom zugeführt.
Die Relaisantriebsschaltung 12 und das Relais 13 bilden eine Motorabschalteinrichtung 123. Eine Motorrotationswinkel-Recheneinrichtung 10a, im Anspruch als Motordrehwinkel-Berechnungseinrichtung 10a bezeichnet, innerhalb der CPU 10 berechnet den Motorrotationswinkel aus der Motordrehzahl. Allgemein gesagt, es bestimmt die elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung einen Sollstrom, der durch den Motor 6 fließen soll, aufgrund eines von dem Drehmomentsensor 4 erfaßten Drehmomentwerts und eines von dem Geschwindigkeitssensor 5 erfaßten Geschwindigkeitswerts und führt eine Konstantstromregelung aus, so daß ein durch den Motor 6 fließender Strom einen Sollwert annimmt.
Ob der Sensor zum Erfassen der Motordrehzahl und die Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 fehlerhaft arbeiten, wird wie folgt bestimmt.

(1) Die Motorantriebsschaltung 14 führt dem Motor 6 Energie zu, um ihn nach Maßgabe eines Befehls von der CPU 10 anzutreiben. Ein durch den Motor 6 fließender Motorstrom wird von der Motorstrom-Detektierschaltung 15 gemessen, und ein Antriebsdrehmoment des Motors 6 wird aus dem Motorstrom erhalten, so daß bestimmt wird, ob das Antriebsdrehmoment das Drehmoment des Motors 6 ist. Wenn ein Wert der Motordrehzahl, der von der Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 gemessen wird, Null ist, wenn aus dem Antriebsdrehmoment des Motors 6 festgestellt wird, daß der Motor 6 sich dreht, dann wird bestimmt, daß entweder der Sensor zum Erfassen der Motordrehzahl oder die Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 oder die Synchronisierung des Motors 6 fehlerhaft ist.
(2) Ob der Motor 6 sich dreht oder nicht, wird aus einem Befehlswert bestimmt, der der Motorantriebsschaltung 14 von der CPU 10 zugeführt wird. Wenn ein Wert der Drehzahl des Motors, der von der Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 gemessen wird, 0 ist, wenn festgestellt wird, daß sich der Motor 6 dreht, so wird bestimmt, daß der Sensor zum Messen der Motordrehzahl, die Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 oder die Synchronisierung des Motors 6 fehlerhaft ist.

Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von 2. Ein von dem Drehmomentsensor 4 detektiertes Drehmoment und eine von dem Geschwindigkeitssensor 5 gemessene Geschwindigkeit werden über die Schnittstelle 11 in die CPU 10 eingegeben (Schritte S1 und S2). Dann wird auf der Basis einer vorbestimmten Tabelle ein Sollstromwert nach Maßgabe des eingegebenen Drehmoments und der eingegebenen Geschwindigkeit bestimmt (Schritt S3). Ein von der Motorstrom-Detektierschaltung 15 detektierter Motorstrom wird in die CPU 10 eingegeben (Schritt S4), und die Differenz zwischen dem Motorstrom und dem in Schritt S3 bestimmten Sollstromwert wird berechnet, um auf der Basis dieser Differenz eine dem Motor zuzuführende. Spannung (kurz: Motorversorgungsspannung) zu bestimmen (Schritt S5).
Danach wird ein Detektiersignal von dem Motordrehzahlsensor 8 in die CPU 10 durch die Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 eingegeben (Schritt S6), und die Motordrehzahl wird integriert (berechnet), um den Rotationswinkel des Motors zu erhalten (Schritt S7). Die in Schritt S6 eingegebene Motordrehzahl hat je nach ihrer Drehrichtung eine positive oder negative Polarität. In Schritt S8 wird abgefragt, ob der Rotationswinkel des Motors regulär oder irregulär ist, und wenn der Rotationswinkel im regulären Bereich ist (beispielsweise unter dem maximalen Rotationswinkel des Motors 6 (28 800 Grad bei 80 Rotationen)), wird von der CPU 10 ein Relaiseinschaltsignal an die Relaisansteuerschaltung 12 in Schritt S9 abgegeben, die Kupplung 7 wird in Schritt S10 eingeschaltet, und eine in Schritt S5 bestimmte Motorversorgungsspannung wird von der CPU 10 an die Motorantriebsschaltung 14 in Schritt S11 abgegeben. Wenn der Rotationswinkel des Motors im irregulären Bereich ist (beispielsweise der maximale Rotationswinkel des Motors 6 (28 800 Grad bei 80 Rotationen) oder höher), wird von der CPU 10 ein Relaisausschaltsignal an die Relaisansteuerschaltung 12 in Schritt S12 abgegeben, um die Stromversorgung zu unterbrechen. In Schritt S13 wird die Kupplung 7 ausgeschaltet, um das Drehmoment des Motors 6 nicht auf die Lenkwelle zu übertragen. Danach wird in Schritt S14 an die Motorantriebsschaltung 14 eine Motorversorgungsspannung von 0 V abgegeben, um den Antrieb des Motors 6 abzuschalten. Die Schritte S1 bis S14 werden wiederholt ausgeführt.
Der in Schritt S7 erhaltene Rotationswinkel des Motors kann bei einer Änderung der Drehrichtung des Motors jedesmal auf 0 rückgesetzt werden.
Wenn bei diesem Ablauf beispielsweise die Kupplung 7 gestört (aus) ist, ist eine Klemme des Motors 6 mit der Motorstromversorgung kurzgeschlossen, und wenn das Relais 13 unter der Bedingung aktiviert wird, daß die andere Klemme des Motors 6 Erdschluß hat, dreht sich der Motor 6 von selbst. Da jedoch der Rotationswinkel des Motors in Schritt S7 berechnet wird, wird dann, wenn der Motor 6 mehr als 80 Umdrehungen ausführt, eine Störung in dem Motor in Schritt S8 gemessen, und das Relais 13 und die Kupplung 7 werden in den Schritten S12 bis S14 abgeschaltet, um den Antrieb des Motors abzuschalten. Daher kann auf eine Systemstörung ordnungsgemäß reagiert werden, so daß die Zuverlässigkeit des Fahrverhaltens verbessert wird.
Außerdem können Störungen in dem Sensor zum Erfassen der Motordrehzahl (beispielsweise im Tachogenerator) und in der Motordrehzahl-Detektierschaltung 17 erkannt werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das den Grundaufbau einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung zeigt. Dabei sind gleiche oder entsprechende Elemente wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben.
3 zeigt eine Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 18 zum Messen einer Spannung zwischen den Motorklemmen, um eine dem Motor zugeführte Motorversorgungsspannung zu detektieren, die beispielsweise aus einem nicht dargestellten Operationsverstärker besteht. Eine Drehzahlschätzeinrichtung 10b in der CPU 10 schätzt die Drehzahl des Motors 6 auf der Basis eines von der Motorstrom-Detektierschaltung 15 (der Motorstrom-Detektiereinrichtung) gemessenen Motorstroms und einer Motorversorgungsspannung, die dem Motor 6 von der Motorantriebsschaltung 14 (Motorantriebseinrichtung) zugeführt wird. Eine Motorversorgungsspannung-Bestimmungseinrichtung 10c in der CPU 10 bestimmt eine dem Motor 6 zuzuführende Spannung.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs dieser Servolenkungs-Steuervorrichtung unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von 4. In 4 haben gleiche Elemente wie in 2 die gleichen Funktionen und werden nicht mehr beschrieben. In 4 wird die Drehzahl des Motors 6 aus einer Motorversorgungsspannung, die dem Motor 6 zugeführt wird, und einem durch den Motor 6 fließenden Strom geschätzt (Schritt a1). Ein Schätzwert der Motordrehzahl hat entsprechend der Drehrichtung des Motors 6 eine positive oder negative Polarität. Da die elektrische Servolenkanlage eine solche Steuerung durchführt, daß ein durch den Motor 6 fließender Strom gleich einem Sollstrom wird, der in Schritt S3 bestimmt wird, wird die in Schritt S5 bestimmte Motorversorgungsspannung gleich einer dem Motor 6 zugeführten Spannung.
In einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung, die die Motorstrom-Detektierschaltung aufweist, die den Motorstromdetektierwiderstand 35 auf der Stromabflußseite des Brückenkreises 34 ebenso wie die Motorantriebsschaltung 14 von 1 hat, wird bei diesem Vorgang die Motordrehzahl als zu hoch geschätzt, wenn ein Motorstrom gemessen wird, der kleiner als eine Motorversorgungsspannung ist, wenn eine Motorklemme Erdschluß hat. Aus diesem Grund überschreitet der Rotationswinkel des Motors, der in Schritt S7 berechnet wird, den maximalen Rotationswinkel des Motors 6, und es wird in Schritt S8 festgestellt, daß in dem Motor eine Störung vorliegt. Infolgedessen werden in den Schritten S12 bis S14 das Relais 13 und die Kupplung 7 abgeschaltet, um den Antrieb des Motors 6 anzuhalten.
Das gleiche ist der Fall, wenn der Motorstromdetektierwiderstand 35 auf der Stromzuflußseite des Brückenkreises 34 vorgesehen ist. Dieser Ablauf benötigt außerdem die Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 18 nicht. Ferner kann der Antrieb des Motors angehalten werden, wenn die Motorklemme kurzgeschlossen oder ein Motorkabel unterbrochen ist. Wenn beispielsweise das Motorkabel abgetrennt ist und die Abgabe eines Motorantriebsbefehls von der CPU 10 nicht gestoppt wird, besteht die Gefahr, daß der Motor 6 plötzlich angetrieben wird, wenn das abgetrennte Motorkabel durch Schwingungen oder aus anderen Gründen Erdschluß hat. Wenn jedoch die Abgabe eines Motorantriebsbefehls von der CPU 10 gestoppt wird, wenn das Motorkabel abgetrennt ist, wird der Motor 6 auch dann nicht plötzlich angetrieben, wenn das unterbrochene Motorkabel durch Schwingungen oder aus anderen Gründen Erdschluß hat, so daß die Sicherheit verbessert wird.
Da die Servolenkungs-Steuervorrichtung gemäß den 3 und 4, wie vorstehend beschrieben, die Motorversorgungsspannung-Detektiereinrichtung nicht benötigt und eine Motorversorgungsspannung-Bestimmungseinheit 10c in der CPU 10 aufweist, brauchen außer dem Drehmomentsensor 4 und dem Geschwindigkeitssensor 5 keine weiteren Sensoren vorgesehen zu werden, und die Anzahl der Leitungsdrähte zwischen den Sensoren und der Steuereinheit 1 sowie der Verdrahtungsvorgang werden nicht umfangreicher, so daß Kosten gesenkt werden.
5 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung zeigt. Die Konfiguration der elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung ist dabei die gleiche wie die in 3 gezeigte. In 5 sind gleiche Schritte wie in 2 mit den gleichen Symbolen versehen und werden nicht erneut beschrieben. In 5 wird eine Motorversorgungsspannung, die von der Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 18 gemäß 3 gemessen wird, eingegeben (Schritt b1), und in Schritt b2 wird die Drehzahl des Motors aus der dem Motor 6 zugeführten Motorversorgungsspannung, die in Schritt b1 eingegeben wird, und aus dem durch den Motor 6 fließenden Strom geschätzt. Der in 5 gezeigte Ablauf wiederholt auch die Schritte S1 bis S14. Die Motordrehzahl wird aus der Beziehung zwischen einer Motorversorgungsspannung, einem Motorstrom und der Motordrehzahl geschätzt.
In einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung, die die Motorstrom-Detektierschaltung 15 aufweist, die einen Motorstromdetektierwiderstand 35 auf der Stromabflußseite eines Brückenkreises 34 ebenso wie die Motorantriebsschaltung 14 von 3 hat, wird bei diesem Ablauf die Motordrehzahl als zu hoch geschätzt, wenn ein Motorstrom, der kleiner als eine Motorversorgungsspannung ist, gemessen wird, wenn eine Motorklemme Erdschluß hat. Aus diesem Grund überschreitet der Rotationswinkel des Motors, der in Schritt S7 berechnet wird, den maximalen Rotationswinkel des Motors 6, es wird in Schritt S8 festgestellt, daß eine Störung vorliegt, und das Relais 13 und die Kupplung 7 werden in den Schritten S12 bis S14 ausgeschaltet, um den Antrieb des Motors 6 abzuschalten. Der gleiche Vorgang wird ausgeführt, wenn der nicht gezeigte Motorstromdetektierwiderstand 35 auf der Stromzuflußseite des Brückenkreises 34 vorgesehen ist.
Wie oben beschrieben, wird bei der in 5 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung eine von der Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 18 gemessene Motorversorgungsspannung genutzt, um den Grad der Motorrotation zu berechnen, so daß die Steuerung im Hinblick darauf, ob dem Motor 6 Antriebsleistung zugeführt wird oder nicht, durchgeführt wird. Eine dem Motor 6 zugeführte Motorversorgungsspannung wird von der Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 18 gemessen, und die gemessene Spannung wird genutzt, um den Rotationswinkel des Motors zu berechnen, so daß die Detektiergenauigkeit des Rotationswinkels des Motors verbessert wird.
6 ist ein Blockdiagramm einer Motorklemmenspannung-Detektierschaltung und anderer Elemente, die in einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung vorgesehen sind. Die Gesamtkonfiguration der Steuervorrichtung ist in 1 oder 3 gezeigt. Gemäß 6 ist eine Klemme des Motors 6 mit einer Stromquelle über einen Widerstand R1 verbunden, und die andere Klemme ist über einen Widerstand R2 mit Masse verbunden, so daß eine Spannung, die durch Spannungsteilung mittels der Widerstände R1 und R2 erhalten ist, als Vorspannung an den Motor 6 angelegt wird. Die Widerstände R1 und R2 werden als Motorvorspannungseinrichtung verwendet.
19 ist eine Motorklemmenspannung-Detektierschaltung, die die Motorklemmenvorspannung des Motors 6 mißt. Das eine Ende eines Widerstands R3 ist mit einem Ende des Widerstands R2 verbunden, und das andere Ende ist mit der CPU 10 verbunden. Wenn die Motorklemmenspannung-Detektierschaltung 19 eine Motorklemmenspannung mißt, wird eine Vorspannung von der Stromerzeugungsspannung des Motors 6 geändert, wenn der Motor 6 durch eine äußere Kraft gedreht wird, wenn er nicht angetrieben wird. Die Beziehung zwischen einer Motorklemmenspannung, die von der Motorklemmenspannung-Detektierschaltung 19 gemessen wird, und der Motordrehzahl ist so, wie sie in 7 gezeigt ist.
Anders ausgedrückt, es wird eine Motorklemmenspannung entsprechend der Drehzahl des Motors in eine positive oder negative Richtung in bezug auf eine von den Widerständen R1 und R2 gebildete Vorspannung geändert. Entsprechend dieser Charakteristik kann die Drehzahl des Motors geschätzt werden, wenn der Motor nicht angetrieben wird. Außerdem wird bestimmt, daß die Motordrehzahl den Höchstwert hat, wenn eine Motorklemmenspannung 0 V oder eine Versorgungsspannung ist, wenn eine Motorklemme Erdschluß hat oder kurzgeschlossen ist. Der hier verwendete Ausdruck ”äußere Kraft” bezieht sich beispielsweise auf ein Rückstellmoment in einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung.
Wenn ein Fahrer nach dem Drehen des Lenkrads beim Fahren die Hände vom Lenkrad nimmt, kehren die Vorderräder infolge des Rückstellmoments in eine Geradeausposition zurück. Das Lenkrad dreht sich dabei von selbst, und der Motor 6 wird gedreht. Da das Lenkrad losgelassen ist, wird ein von dem Drehmomentsensor 4 detektiertes Drehmoment Null, und der Motor 6 wird antriebslos. Wenn das Lenkrad zurückgedreht wird, wird das Lenkdrehmoment in einem Moment Null, und der Motor wird antriebslos. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 6 dadurch gedreht, daß der Fahrer das Lenkrad dreht.
Die Charakteristik in 7 zeigt die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und einer Motorklemmenspannung. Die CPU 10 kann die in 7 gezeigte Charakteristik als Tabelle enthalten. Eine Berechnung kann bezüglich einer Motorklemmenspannung auf der Basis der Charakteristik von 7 durchgeführt werden, um die Umdrehungszahl des Motors zu erhalten.
Es folgt nun die Beschreibung des Betriebs der Servolenkungs-Steuervorrichtung der 7 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von 8. Dabei sind die gleichen Schritte wie in 4 mit den gleichen Symbolen bezeichnet und werden nicht mehr beschrieben. In 8 unterscheidet sich der Ablauf zum Schätzen der Drehzahl des Motors 6 durch den Antriebszustand des Motors (Schritt c1). Wenn beispielsweise eine dem Motor 6 zugeführte Spannung 0 V in den vorhergehenden Schritten S1 bis S14 ist, wird bestimmt, daß der Motor nicht angetrieben wird, und in Schritt c2 wird eine Motorklemmenspannung, die von der Motorklemmenspannung-Detektierschaltung 19 gemessen wird, eingegeben, um die Drehzahl des Motors auf der Basis der Charakteristik von 7 zu erhalten (Schritt c3). Wenn eine dem Motor 6 zugeführte Spannung nicht 0 V in den vorhergehenden Schritten S1 bis S14 ist, wird bestimmt, daß der Motor angetrieben ist, und die Drehzahl des Motors wird in Schritt a1 geschätzt.
Da bei diesem Vorgang ein abnormaler Rotationswinkel des Motors überwacht werden kann, wenn der Motor nicht angetrieben ist, ist die Zuverlässigkeit der in 7 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung höher als diejenige der in 3 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung. Außerdem ist es möglich, die Drehzahl des Motors mit einer einfacheren Schaltung als der Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 18 zum Detektieren einer Motorversorgungsspannung, wie sie in der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 5 verwendet wird, zu schätzen.
Die Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung der in 7 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung muß eine lineare integrierte Schaltung, wie etwa einen Operationsverstärker, verwenden, um die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen den Motorklemmen zu detektieren, aber die Motorklemmenspannung-Detektierschaltung 19 der in 6 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung kann nur durch Widerstände gebildet sein.
Die Flußdiagramme der 10 und 11 zeigen den Betrieb einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung. Die Gesamtkofiguration der Steuervorrichtung ist in 1 oder 3 zu sehen. In den 10 und 11 sind die gleichen Schritte wie in den 8 und 9 mit den gleichen Symbolen bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben. In den 10 und 11 wird abgefragt, ob die Drehzahl des Motors, die in Schritt c3 erhalten wird, einen vorbestimmten Wert (z. B. 100 min^–1) überschreitet, wenn der Motor nicht angetrieben ist (Schritt d1). Wenn die Drehzahl 100 min^–1 überschreitet, wird eine in Schritt S5 bestimmte Motorversorgungsspannung mit 0 V vorgegeben (Schritt d2).
Danach wird in Schritt d3 abgefragt, ob eine Motorversorgungsspannung 0 V ist, und wenn die Spannung 0 V ist, wird der Antrieb des Motors 6 in Schritt S14 von der Motorabschalteinrichtung abgeschaltet. Wenn dagegen die Spannung nicht 0 V ist, wird in Schritt S11 der Motor 6 angetrieben. Wenn der Motor durch Abschalten der Stromversorgung nicht angetrieben ist, nimmt die Drehzahl des Motors über einen Zeitraum ab, und daher nimmt ein geschätzter Wert der Motordrehzahl ab. Wenn jedoch eine Motorklemme oder dergleichen Erdschluß hat, wird aufgrund einer Motorklemmenspannung, die in Schritt c2 eingegeben wird, gemessen, daß die in Schritt c3 geschätzte Motordrehzahl zu hoch ist. Wenn dann die Motordrehzahl über einem vorbestimmten Wert liegt, wird die Sicherheit dadurch gewährleistet, daß der Antrieb des Motors angehalten wird, bis die Drehzahl des Motors abnimmt, wenn eine Motorklemme oder dergleichen Erdschluß hat.
Da die Umdrehungszahl des Motors bei nichtangetriebenem Motor aus einer Motorklemmenspannung erhalten wird, wird in diesem Fall eine konstante Umdrehungszahl des Motors nach Maßgabe eines Durchgangswiderstands gemessen, wenn eine Motorklemme oder dergleichen mit Durchgangswiderstand Erdschluß hat. Daher bezeichnet der oben beschriebene vorbestimmte Wert das Maß des Erdschlusses der Motorklemme (den Wert des Durchgangswiderstands), beispielsweise die Umdrehungszahl des Motors, die gemessen wird, wenn die Erdung einen Durchgangswiderstand mit einem solchen Wert hat, daß die Motorantriebsschaltung 14 oder dergleichen unterbrochen wird.
Da der Rotationswinkel des Motors immer in Schritt S7 berechnet wird, wenn die Motorklemme oder dergleichen Erdschluß hat, überschreitet der in Schritt S7 berechnete Rotationswinkel des Motors den maximalen Rotationswinkel. In Schritt S8 wird bestimmt, daß eine Störung vorliegt, und in den Schritten S12 bis S14 werden das Relais 13 und die Kupplung 7 ausgeschaltet, um den Antrieb des Motors 6 abzuschalten. Bei diesem Ablauf kann eine sekundäre Störung, daß nämlich die Elemente der Motorantriebsschaltung 14 durch Erdschluß des Motorkabels oder dergleichen beschädigt werden, verhindert werden.
Der vorgenannte Wert von 100 min^–1 wird wie folgt bestimmt. Die Geschwindigkeit, mit der der Motor durch eine äußere Kraft (wie etwa ein Rückstellmoment) gedreht wird, und eine Zeitdauer, während der der Motor in einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung gedreht wird, werden an einem Fahrzeug geprüft, und wenn ein Motorkabel in Ordnung ist, wird nicht irrtümlich eine Störung gemessen, und der Maximalwert, bei dem eine Störung gemessen wird, wird erhalten, wenn das Motorkabel Erdschluß hat.
Der in 10 gezeigte Schritt d1 kann genutzt werden, um abzufragen, ob die Motordrehzahl verringert ist. In diesem Fall wird der Schritt zu Schritt E1, der in dem Flußdiagramm von 12(a) gezeigt ist, oder zu Schritt S8 in dem Flußdiagramm von 12(b) geändert, wobei die Stromzuführung zum Motor unterbrochen wird, wenn die Differenz zwischen der Umdrehungszahl bei angetriebenem Motor und der Umdrehungszahl bei nicht-angetriebenem Motor einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Da der Antrieb des Motors dadurch so lange abgeschaltet wird, bis die Umdrehungszahl des Motors bei nicht-angetriebenem Motor um einen vorbestimmten Wert kleiner als die Umdrehungszahl bei angetriebenem Motor wird, wird aus dem Rotationswinkel des Motors, der aus der Umdrehungszahl des Motors bei fehlerhaften Motorklemmen erhalten wird, eine Störung gemessen, und der Antrieb des Motors, der Kupplungsabtrieb und die Relaisstromabgabe werden gestoppt.
Da es außerdem nur erforderlich ist, die Umdrehungszahl des Motors um den vorbestimmten Wert zu verringern, wenn die Motorklemmen in Ordnung sind, ist die Dauer, während der der Antrieb des Motors angehalten wird, nur kurz, und der Motor kann rasch erneut angetrieben werden. Wenn beispielsweise die Umdrehungszahl bei nicht-angetriebenem Motor nicht kleiner als die Umdrehungszahl des Motors ist, wenn dieser durch einen Detektierfehler hinsichtlich der Umdrehungszahl angetrieben wird, wird der Motorantrieb ebenfalls angehalten.
13 ist ein Blockdiagramm, das die Grundkonfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung zeigt. In 13 sind gleiche oder entsprechende Elemente wie in den 1, 3 und 6 mit den gleichen Symbolen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. In 13 ist eine Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 20 vorgesehen zum Detektieren einer Motorversorgungsspannung, die der Motorantriebsschaltung zuzuführen ist.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der in 13 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 14 und 15. In 14 sind die gleichen Schritte wie in den 10 und 11 mit den gleichen Symbolen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Nachdem in Schritt S5 der 14 und 15 eine Motorversorgungsspannung bestimmt worden ist, wird die Motorversorgungsspannung durch die Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 20 eingegeben (Schritt e1), und in Schritt e2 wird abgefragt, ob ein noch zu beschreibender Zeitgeber gesetzt ist. Wenn der Zeitgeber gelöscht ist, wird in Schritt e3 abgefragt, ob die in Schritt e1 eingegebene Motorversorgungsspannung einen vorbestimmten Wert, beispielsweise einen Wert von 6 V, unterschreitet, auf den die Batteriespannung zum Zeitpunkt des Anlassens abfällt.
Der Ausdruck ”Anlassen” bezieht sich auf die Rotation einer Abtriebswelle zum Anlassen einer Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Starters oder dergleichen. Da durch den Starter ein großer Strom fließt, während er gedreht wird, fällt die Batteriespannung ab. Wenn nach dem Schritt e3 eine Motorversorgungsspannung unter 6 V abfällt, wird der Zeitgeber gesetzt (Schritt e4). Der gesetzte Zeitgeber wird heruntergezählt, bis er in Schritt e2 jedesmal dann, wenn die Schritte S1 bis S14 wiederholt werden sollen, auf ”0” rückgesetzt ist. Der Zeitgeber wird gesetzt, wenn die Motorversorgungsspannung 6 V unterschreitet (Schritt e4). Die in Schritt S5 bestimmte Motorversorgungsspannung ist mit 0 V vorgegeben (Schritt e5). Schritt e5 wird fortgesetzt, während durch die Entscheidung von Schritt e2 festgestellt wird, daß ein Wert in den Zeitgeber gesetzt ist. Wenn die Motorversorgungsspannung in Schritt e3 größer als 6 V ist, wird abgefragt (Schritt c1), ob der Motor angetrieben wird.
Wenn bei diesem Vorgang die Motorversorgungsspannung beispielsweise aufgrund der Erdschluß aufweisenden Motorklemme bei angetriebenem Motor 6 abfällt, wird der Antrieb des Motors 6 während einer von dem Zeitgeber vorgegebenen Dauer angehalten. Die Motordrehzahl wird aus einer Motorklemmenspannung geschätzt, die von der Motorklemmenspannung-Detektierschaltung 19 gemessen wird, wenn der Antrieb des Motors angehalten ist, und es wird nach dem Vorgehen der in den 6 und 10 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung festgestellt, daß in dem Motor eine Störung vorliegt, und der Antrieb des Motors wird angehalten.
Wenn der Motor 6 in Ordnung ist, kehrt er nach Ablauf einer vorbestimmten Dauer in den Normalbetrieb zurück, um die Steuerung wieder aufzunehmen. Da ferner eine Versorgungsspannung durch Anhalten des Motorantriebs auf einen Normalpegel zurückkehrt, ist es möglich zu verhindern, daß die CPU 10 durch einen Abfall der Versorgungsspannung rückgesetzt wird. Auch bei diesem Ablauf ist es möglich, eine Sekundärstörung, daß etwa die Elemente der Motorantriebsschaltung 14 durch Erdschluß eines Motorkabels oder dergleichen beschädigt werden, zu verhindern.
Wenn eine Versorgungsspannung des Motors 6 einen vorbestimmten Wert unterschreitet, können durch Unterbrechen der Energiezuführung zum Motor 6 die folgenden Auswirkungen erzielt werden. Da ein übergroßer Strom durch eine Motorklemme fließt, wenn die Motorklemme Erdschluß hat, kann die Batteriespannung abfallen. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Antrieb des Motors angehalten wird, fließt kein übergroßer Strom durch die Motorklemme, und die Batteriespannung kehrt auf einen Normalpegel zurück. Wenn die Umdrehungszahl des Motors, die aus einer Motorklemmenspannung erhalten ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet, wenn der Antrieb des Motors angehalten ist, wird der Motorantrieb weiterhin angehalten. Wenn der Rotationswinkel des Motors einen Wert überschreitet, bei dem eine Störung festgestellt wird, werden der Antrieb des Motors, des Relais und der Kupplung unterbrochen. Auf diese Weise kann ein Erdschluß des Motors aus einer Verringerung der Versorgungsspannung des Motors gemessen werden.
Die CPU 10 wird rückgesetzt, wenn eine Batteriespannung auf einen Pegel abfällt, der das Rücksetzen der CPU 10 erforderlich macht. Wenn beispielsweise die CPU 10 aufgrund einer Verringerung der Batteriespannung infolge eines Erdschlusses der Motorklemme oder dergleichen rückgesetzt wird, wird der Relaiskreis durch Rücksetzen der CPU 10 abgeschaltet, und die Batteriespannung kehrt auf einen Normalpegel zurück. Wenn die Batteriespannung auf einen Normalpegel zurückkehrt, wird die CPU 10 rückgesetzt, und der Relaiskreis wird eingeschaltet. Zur gleichen Zeit, zu der der Relaiskreis eingeschaltet wird, fällt jedoch die Batteriespannung durch den Erdschluß des Motorkabels oder dergleichen ab, mit dem Ergebnis, daß die CPU 10 rückgesetzt wird. Auf diese Weise wird die Erzeugung von störenden Relaisschwingungen durch wiederholtes Rücksetzen der CPU 10 und Einschalten des Relais vermieden.
Die 16 und 17 sind Flußdiagramme, die den Betrieb der einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung zeigen. Die Gesamtkonfiguration dieser Servolenkungs-Steuervorrichtung ist in den 1, 3 oder 13 gezeigt. In den 16 und 17 sind die gleichen Schritte wie in den 14 und 15 mit den gleichen Symbolen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Nachdem in Schritt e1 eine Motorversorgungsspannung eingegeben worden ist, wird die Motorversorgungsspannung gefiltert (Schritt f1). Die Differenz zwischen der in Schritt e1 eingegebenen Motorversorgungsspannung und der in Schritt f1 gefilterten Motorversorgungsspannung wird gebildet (Schritt f2). In Schritt e2 wird abgefragt, ob der Zeitgeber gesetzt ist, und wenn der Zeitgeber gelöscht ist, wird in Schritt e3 abgefragt, ob die in Schritt f2 erhaltene Differenz der Motorversorgungsspannung einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 3 V) unterschreitet. Die anschließenden Schritte sind die gleichen wie bei der in der 13 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung.
Da es hierbei möglich ist, zu schätzen, ob die Motorklemme oder dergleichen Erdschluß hat, wenn eine Änderungsbreite der Motorversorgungsspannung einen vorbestimmten Wert (z. B. 3 V) innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums überschreitet, der durch die Zeitkonstante des Filters in Schritt f1 bestimmt ist, kann die Sicherheit durch Anhalten des Antriebs des Motors gewährleistet werden. Da die Versorgungsspannung durch Anhalten des Antriebs des Motors auf einen Normalpegel zurückkehrt, ist es möglich, zu verhindern, daß die CPU 10 durch eine Herabsetzung der Versorgungsspannung rückgesetzt wird. Außerdem ist es bei diesem Ablauf möglich, eine sekundäre Störung, daß etwa die Elemente der Motorantriebsschaltung 14 durch Erdschluß eines Motorkabels oder dergleichen beschädigt werden, zu verhindern.
18 ist ein Blockdiagramm der Grundkonfiguration einer elektrischen Servolenkungs-Steuervorrichtung als Beispiel einer weiteren Motor-Steuervorrichtung. In 18 sind gleiche oder entsprechende Elemente wie in 13 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht mehr beschrieben. In 18 bezeichnet 21 eine Zündversorgungsspannung-Detektierschaltung zum Detektieren einer Zündversorgungsspannung, die der Steuereinheit 1 zugeführt wird. Da zwischen den Versorgungsspannung-Meßpunkten der Motorversorgungsspannung-Detektierschaltung 20 und der Zündversorgungsspannung-Detektierschaltung 21 eine Impedanz vorhanden ist, wird die Zündversorgungsspannung für einen ebenso langen Zeitraum wie die Motorversorgungsspannung nicht unterbrochen, und zwar auch dann, wenn die Motorversorgungsspannung beispielsweise aufgrund eines Erdschlusses der Motorklemme abfällt.
Nachstehend folgt eine Beschreibung des Betriebs der Servolenkungs-Steuervorrichtung aus 18 unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 19 und 20. In den 19 und 20 sind die gleichen Schritte wie in den 14 und 15 mit den gleichen Symbolen bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben. Nachdem in Schritt e1 eine Motorversorgungsspannung eingegeben worden ist, wird in Schritt g1 eine Zündversorgungsspannung durch die Zündversorgungsspannung-Detektierschaltung 21 eingegeben, und in Schritt g2 wird die Differenz zwischen der Motorversorgungsspannung und der Zündversorgungsspannung gebildet. Dann wird in Schritt e2 abgefragt, ob ein noch zu beschreibender Zeitgeber gesetzt ist. Wenn der Zeitgeber gelöscht ist, wird abgefragt, ob die in Schritt g2 gebildete Differenz der Versorgungsspannung einen vorbestimmten Wert (z. B. 3 V) überschreitet. Die folgenden Schritte sind die gleichen wie bei der in 13 gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung.
Da es bei diesem Vorgang möglich ist, zu schätzen, ob die Motorklemme oder dergleichen Erdschluß hat, wenn die in Schritt g2 gebildete Differenz der Versorgungsspannung den vorbestimmten Wert überschreitet, kann die Sicherheit durch Abschalten des Motorantriebs gewährleistet werden. Da die Versorgungsspannung durch Abschalten des Motorantriebs auf einen Normalpegel zurückkehrt, ist es möglich, zu verhindern, daß die CPU 10 durch eine Verringerung der Versorgungsspannung rückgesetzt wird. Außerdem ist es dabei möglich, eine sekundäre Störung, daß die Elemente der Motorantriebsschaltung 14 durch Erdschluß eines Motorkabels oder dergleichen beschädigt werden, zu verhindern.
Bei einer weiteren, in den Figuren nicht gezeigten Servolenkungs-Steuervorrichtung wird der Rotationswinkel des Motors berechnet, wenn die Drehzahl des Motors einen vorbestimmten Wert (z. B. 100 min^–1) überschreitet. Das verringert einen Fehler bei der Detektierung des Rotationswinkels des Motors, der durch einen Fehler beim Schätzen der Motordrehzahl hervorgerufen wird. Der Grund dafür, daß der Fehler durch Berechnen des Rotationswinkels des Motors klein gemacht wird, wenn die Drehzahl des Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet, liegt darin, daß es einen Fall gibt, in dem angenommen wird, daß der Motor sich dreht, auch wenn der Motor sich nicht dreht, weil ein Fehler in der Schätzung der Umdrehungszahl des Motors vorliegt, wenn die Motordrehzahl aufgrund der Motorklemmenspannung, des Motorstroms, der Motorversorgungsspannung und dergleichen geschätzt wird.
Wenn also mit anderen Worten der Rotationswinkel des Motors ungeachtet der Motordrehzahl erhalten wird, ergibt sich ein Problem, wie etwa eine Änderung des Rotationswinkels des Motors, selbst wenn der Motor sich nicht dreht. Wenn jedoch die Motordrehzahl über dem vorbestimmten Wert liegt und der Rotationswinkel des Motors erhalten wird, dreht sich zumindest der Motor, und der Rotationswinkel des Motors ändert sich nach Maßgabe der Motorrotation. Infolgedessen wird ein Fehler bei der Detektierung des Rotationswinkels des Motors klein gemacht.
Da der Rotationswinkel des Motors nicht berechnet wird, wenn die Motordrehzahl-, die aufgrund eines Motorstroms, einer Motorversorgungsspannung, einer Motorklemmenspannung und dergleichen geschätzt wird, unter einem vorbestimmten Wert liegt, kann die Motordrehzahl vernachlässigt werden, wenn ein Abfall eines Pegels in einem die Steuerung nicht beeinflussenden Ausmaß, etwa aufgrund von an der Motorklemme haftenden Wassertropfen oder dergleichen auftritt. Wenn Wassertropfen an der Motorklemme haften und die Motorklemme durch die Wassertropfen Erdschluß hat (ableitet), ergibt sich keine schädliche Auswirkung, wie beispielsweise die Detektierung eines kleineren Stroms als des durch den Motor fließenden Stroms in bezug auf den Motorstromdetektierwert, weil der durch die Wassertropfen erzeugte Durchgangswiderstand ausreichend groß ist (mehrere Megohm).
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei der Motor-Steuervorrichtung der Erfindung der Rotationswinkel des Motors aus der Motordrehzahl erhalten, und eine Störung wird bestimmt, wenn der Motorrotationswinkel einen vorbestimmten Wert überschreitet, und der Antrieb des Motors wird abgeschaltet. Daher kann ein Stoß oder dergleichen aufgrund des Einrückens der Kupplung bei leerlaufendem Motor verhindert werden, so daß die Systemzuverlässigkeit verbessert wird. Da außerdem eine Störung in der Motordrehzahl-Detektiereinrichtung erkannt werden kann, wird die Systemsicherheit verbessert. Da ferner aufgrund des Rotationswinkels des Motors eine Störung festgestellt wird, wird der Antrieb des Motors sofort abgeschaltet, wenn eine Störung schwerwiegend ist. In bezug auf eine unbedeutende Störung ist jedoch eine vorbestimmte Dauer erforderlich, um zu entscheiden, daß eine relevante Störung vorliegt (um den Motorantrieb abzuschalten), und wenn während dieser Zeit der Motor in seinen Normalzustand zurückkehrt, wird sein Normalbetrieb fortgesetzt, so daß die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems verbessert werden.
Bei einem weiteren Beispiel einer Motor-Steuervorrichtung wird die Motordrehzahl aus einem von der Motorstromdetektiereinrichtung gemessenen Motorstrom und einer Motorversorgungsspannung, die dem Motor von der Motorantriebseinrichtung zugeführt wird, geschätzt, und eine Störung wird bestimmt, wenn der aus der geschätzten Drehzahl erhaltene Rotationswinkel des Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet, und der Antrieb des Motors wird abgestellt. Ein Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl ist daher nicht erforderlich, so daß ein kostengünstiges System ermöglicht wird. Wenn ferner ein Erdschluß, eine Trennung oder ein Kurzschluß eines Motorkabels oder eine Störung in der Motorantriebsschaltung oder der Motorstromdetektierschaltung (Zerstörung eines Elements) auftritt, wird geschätzt, daß die Drehzahl des Motors höher als die tatsächliche Drehzahl ist, und somit überschreitet der aus der Drehzahl gewonnene Rotationswinkel des Motors einen vorbestimmten Wert, so daß der Antrieb des Motors abgestellt wird.
Anders ausgedrückt, es können bei dieser Servolenkungs-Steuervorrichtung ein Erdschluß, ein Kurzschluß und eine Trennung eines Motorkabels sowie Ausfälle in der Motorantriebsschaltung und der Motorstromdetektierschaltung dadurch überwacht werden, daß der Rotationswinkel des Motors mit einem geschätzten Wert der Drehzahl überwacht wird. Außerdem wird die Systemsicherheit verbessert. Da auch eine Störung aufgrund des Rotationswinkels des Motors bestimmt wird, wird der Motorantrieb sofort abgestellt, wenn eine Störung schwerwiegend ist. In bezug auf eine unbedeutende Störung wird zur Feststellung einer Störung (bis zum Anhalten des Motorantriebs) jedoch eine vorbestimmte Dauer benötigt, und wenn während dieser Zeit eine Rückkehr zum Normalzustand erfolgt, wird der Normalbetrieb fortgesetzt, so daß die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel wird die Drehzahl des Motors aus einem von der Motorstromdetektiereinrichtung gemessenen Motorstrom und einer von der Motorversorgungsspannung-Detektiereinrichtung gemessenen Motorversorgungsspannung geschätzt, ein Fehler wird festgestellt, wenn der Rotationswinkel des Motors, der aus dieser geschätzten Drehzahl erhalten ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet, und der Antrieb des Motors wird angehalten. Daher kann ein Sensor zum Erfassen der Motordrehzahl entfallen, so daß es möglich ist, ein kostengünstiges System zu bauen. Bei einer Steuervorrichtung, die eine Motorstromdetektiereinrichtung aufweist, die einen Motorstromdetektierwiderstand verwendet, der an einer Motorstromzuflußseite oder -abflußseite der Motorantriebsschaltung vorgesehen ist, die aus einem Brückenkreis besteht, wird ferner im Fall von Erdschluß, Trennung oder Kurzschluß eines Motorkabels oder eines Fehlers in der Motorantriebsschaltung oder der Motorstromdetektierschaltung (Zerstörung eines Elements) das Gleichgewicht zwischen einem Motorstromdetektierwert und einem Motorversorgungsspannungs-Meßwert zerstört, und die Motordrehzahl wird höher als die Istdrehzahl geschätzt.
Infolgedessen überschreitet der aus der Drehzahl erhaltene Rotationswinkel des Motors einen vorbestimmten Wert, so daß der Antrieb des Motors abgestellt wird. Bei dieser Servolenkungs-Steuervorrichtung können also mit anderen Worten ein Erdschluß, eine Trennung und ein Kurzschluß eines Motorkabels sowie Störungen in der Motorantriebsschaltung und der Motorstrom-Detektierschaltung durch Überwachen des Rotationswinkels des Motors mit einem geschätzten Wert der Motodrehzahl überwacht werden. Ferner wird die Systemsicherheit verbessert. Da ein Fehler aufgrund des Rotationswinkels des Motors bestimmt wird, wird der Motorantrieb angehalten, wenn die Störung schwerwiegend ist. In bezug auf eine unbedeutende Störung ist jedoch eine vorbestimmte Dauer bis zur Bestimmung einer Störung (zum Anhalten des Motorantriebs) erforderlich, und wenn der Motor während dieser Zeit in einen Normalzustand zurückkehrt, setzt er seinen Normalbetrieb fort, so daß die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel einer Motor-Steuervorrichtung wird die Drehzahl des Motors aus einer Motorklemmenspannung geschätzt, die von der Motorklemmenspannung-Detektiereinrichtung bei nicht-angetriebenem Motor gemessen wird, eine Störung wird festgestellt, wenn der Rotationswinkel des Motors, der aus dieser geschätzten Motordrehzahl erhalten ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet, und der Motorantrieb wird angehalten, so daß die Sicherheit verbessert wird. Wenn eine Motorklemmenspannung aufgrund von Erdschluß, Trennung oder Kurzschluß eines Motorkabels oder einer Störung in der Motorantriebsschaltung oder der Motorklemmenspannung-Detektierschaltung (Zerstörung eines Elements) bei nicht-angetriebenem Motor zu hoch oder zu niedrig ist, wird bestimmt, daß der Motor sich dreht, und die Drehzahl wird geschätzt. Wenn der aus der Motordrehzahl erhaltene Rotationswinkel einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird eine Störung im Motor bestimmt, und der Antrieb des Motors wird unterbrochen.
Dabei wird also das Auftreten einer Störung im Motor oder dergleichen bestimmt, wenn der Motor nicht angetrieben wird, und der Motorantrieb wird angehalten, wenn eine Störung festgestellt wird, so daß die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden. Da eine Störung auf der Grundlage des Rotationswinkels des Motors bestimmt wird, wird der Antrieb des Motors im Fall einer schwerwiegenden Störung sofort abgestellt. In bezug auf eine unbedeutende Störung ist jedoch eine vorbestimmte Dauer bis zur Bestimmung einer Störung (bis zum Abschalten des Motorantriebs) erforderlich, und wenn der Motor während dieser Dauer in einen Normalzustand zurückkehrt, setzt er seinen Normalbetrieb fort, so daß die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems verbessert werden.
Bei einem weiteren Beispiel einer Motor-Steuervorrichtung wird die Motordrehzahl aus einer Motorklemmenspannung geschätzt, die von der Motorklemmenspannung-Detektiereinrichtung gemessen wird, wenn der Motor nicht angetrieben wird, und der Antrieb des Motors wird abgestellt, wenn die geschätzte Drehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet. Wenn also mit anderen Worten eine Motorklemmenspannung aufgrund von Erdschluß, Trennung oder Kurzschluß eines Motorkabels oder eines Ausfalls in der Motorantriebsschaltung oder der Motorklemmenspannung-Detektierschaltung (Zerstörung eines Elements) einen zu hohen oder zu niedrigen Pegel annimmt, wird bestimmt, daß der Motor sich dreht, und die Drehzahl wird geschätzt. Wenn die geschätzte Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Antrieb des Motors abgestellt.
Wenn also eine Störung, wie ein Erdschluß des Motorkabels, wie oben beschrieben auftritt, überschreitet der aus der Motordrehzahl erhaltene Rotationswinkel des Motors einen vorbestimmten Wert, und der Antrieb des Motors wird abgestellt, weil eine Störung im Motor festgestellt worden ist. Wenn die Motordrehzahl den vorbestimmten Wert unterschreitet, ist ein Antrieb des Motors möglich. Daher wird das Auftreten einer Störung im Motor oder dergleichen jedesmal dann bestimmt, wenn der Motor nicht angetrieben wird, und der Antrieb des Motors wird abgestellt, wenn eine Störung festgestellt wird, so daß die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden.
Wenn bei einem Beispiel der Motor-Steuervorrichtung eine von der Versorgungsspannung-Detektiereinrichtung gemessene Versorgungsspannung einen vorbestimmten Wert unterschreitet, wird der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum abgestellt. Da also der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum abgestellt wird, wenn eine Versorgungsspannung aufgrund eines Erdschlusses eines Motorkabels oder dergleichen abfällt, wird eine Störung im Motor gemessen, und der Antrieb des Motors wird wie bei einigen vorher beschriebenen Servolenkungs-Steuervorrichtungen abgestellt. Da ferner der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum abgestellt wird, wenn eine Versorgungsspannung abfällt, kann ein Rücksetzen der CPU durch eine Herabsetzung der Versorgungsspannung verhindert werden. Infolgedessen werden Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert.
Außerdem kann nach Ablauf einer vorbestimmten Dauer der Motor, wenn er in Ordnung ist, erneut angetrieben werden, was es ermöglicht, eine Verringerung der Leistungsfähigkeit des Systems infolge des Anhaltens des Motors zu vermeiden und die Systemzuverlässigkeit zu steigern.
Gemäß einem weiteren Beispiel einer Servolenkungs-Steuervorrichtung ist eine Filtereinrichtung vorgesehen, um eine von der Versorgungsspannung-Detektiereinrichtung gemessene Versorgungsspannung zu filtern, so daß dann, wenn die Differenz zwischen einer von der Versorgungsspannung-Detektiereinrichtung gemessenen Versorgungsspannung und einer von der Filtereinrichtung gefilterten Versorgungsspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten wird. Wenn also eine Änderungsbreite der Versorgungsspannung um den vorbestimmten Wert größer als eine Änderungsbreite der gefilterten Versorgungsspannung ist, wird der Antrieb des Motors für den vorbestimmten Zeitraum abgestellt. Daher wird der Antrieb des Motors von einer langsamen Änderung der Versorgungsspannung, die durch die Änderung einer Last oder dergleichen bedingt ist, die mit einer Spannungsquelle verbunden ist, nicht abgestellt. Der Antrieb des Motors wird jedoch von einer schnellen Änderung der Versorgungsspannung, die durch Erdschluß eines Motorkabels oder dergleichen bewirkt ist, abgestellt. Eine Störung im Motor wird während des Anhaltens des Motors gemäß einer vorhergehend beschriebenen Servolenkungs-Steuervorrichtung gemessen, und der Antrieb des Motors wird angehalten.
Da bei einem Beispiel der Servolenkungs-Steuervorrichtung der Antrieb des Motors aufgrund einer raschen Änderung der Versorgungsspannung angehalten wird, wird der Antrieb des Motors nur dann angehalten, wenn eine Störung, wie ein Erdschluß eines Motorkabels auftritt. Infolgedessen werden die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert. Da außerdem der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten wird, wenn eine Versorgungsspannung sich um den vorher angegebenen vorbestimmten Wert ändert, kann verhindert werden, daß die CPU durch eine Verringerung der Versorgungsspannung rückgesetzt wird. Da außerdem der Antrieb des Motors nur für den vorbestimmten Zeitraum angehalten wird, kann eine Herabsetzung der Leistungsfähigkeit des Systems infolge des Anhaltens des Motors verhindert werden, wenn der Motor in Ordnung ist.
Wenn bei einem weiteren Beispiel eine Motorversorgungsspannung, die von der Motorversorgungsspannung-Detektiereinrichtung gemessen wird, um einen vorbestimmen Wert größer als eine Steuerversorgungsspannung ist, die von der Steuerversorgungsspannung-Detektiereinrichtung gemessen wird, wird der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten. Da also eine Versorgungsspannung an zwei verschiedenen Punkten überwacht wird, die hinsichtlich ihres Energieversorgungsziels verschieden sind, wird die eine Überwachungsspannung dank einer Impedanz zwischen diesen beiden Überwachungspunkten nur wenig beeinflußt, selbst wenn die andere Überwachungsspannung sich aufgrund von Erdschluß oder dergleichen ändert. Wenn daher eine Motorversorgungsspannung infolge eines Erdschlusses eines Motorkabels oder dergleichen abnimmt und die Differenz zwischen einer Motorversorgungsspannung und einer Steuerversorgungsspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten, und daher kann bei einer vorhergehend beschriebenen Servolenkungs-Steuervorrichtung eine Störung in dem Motor während des Anhaltens des Motors gemessen werden.
Da der Antrieb des Motors für einen vorbestimmten Zeitraum angehalten wird, wenn die Differenz der Versorgungsspannung den vorbestimmten Wert überschreitet, ist es möglich, zu verhindern, daß die CPU durch eine Herabsetzung der Versorgungsspannung rückgesetzt wird. Da außerdem der Antrieb des Motors nur während des vorbestimmten Zeitraums angehalten wird, ist es möglich, eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Systems infolge des Anhaltens des Motors zu verhindern, wenn der Motor in Ordnung ist. Da eine Motorversorgungsspannung mit einer Steuerversorgungsspannung verglichen wird, kann das Anhalten des Motors infolge von Rauschen in der Netzleitung verhindert werden, so daß die Systemzuverlässigkeit verbessert wird.
Da bei einem weiteren Beispiel der Rotationswinkel des Motors berechnet wird, wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, kann eine fehlerhafte Detektierung des Rotationswinkels des Motors verhindert werden, so daß die Systemzuverlässigkeit verbessert wird. Wenn ferner die Motordrehzahl, die aus einen Motorstrom, einer Motorversorgungsspannung, einer Motorklemmenspannung oder dergleichen geschätzt wird, einen vorbestimmten Wert unterschreitet, wird der Rotationswinkel des Motors nicht berechnet. Da also die Motordrehzahl ignoriert wird, wenn ein Leckstrom mit einem Wert, der die Steuerung nicht beeinflußt, infolge von an der Motorklemme haftenden Wassertropfen oder dergleichen auftritt, kann das System effizient gesteuert werden.

Claims

Elektrische Servolenkungs-Steuervorrichtung zum Steuern einer Lenkkraftunterstützung eines Lenkrades, wobei die Steuervorrichtung folgendes aufweist: – einen Motor (6) zur Lenkkraftunterstützung eines Lenkrades; – eine Motorstromdetektiereinrichtung (15) zum Detektieren eines durch den Motor (6) fließenden Stromes; – einen Motordrehzahl-Sensor (8); – eine Motordrehzahl-Detektiereinrichtung (17), welche ein Signal von dem Motordrehzahl-Sensor (8) empfängt; – eine Verarbeitungseinheit (10); und – eine Motorabschalteinrichtung (123), wobei die Verarbeitungseinheit (10) folgendes aufweist: – eine vorbestimmte Tabelle auf deren Basis nach Maßgabe einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines auf eine Lenkwelle ausgeübten Drehmoments ein Motorsollstrom bestimmt wird; – eine Motorversorgungsspannungs-Bestimmungseinrichtung (10c) zum Bestimmen der Motorversorgungsspannung, basierend auf dem Sollstromwert und dem mit der Motorstromdetektiereinrichtung (15) detektierten Motorstrom; und – eine Motordrehwinkel-Berechnungseinrichtung (10a) zum Berechnen eines Motordrehwinkels, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehwinkel-Berechnungseinrichtung (10a) dazu ausgelegt ist, aus der mit der Motordrehzahl-Detektiereinrichtung (17) detektierten Motordrehzahl den Motordrehwinkel zu berechnen, und dass mit Hilfe der Motorabschalteinrichtung (123) der Antrieb des Motors (6) abgeschaltet wird, wenn der mit der Motordrehwinkelberechnungseinrichtung (10a) berechnete Motordrehwinkel einen vorbestimmten Wert überschreitet.