DE19639178A1

DE19639178A1 - Steuervorrichtung für elektrisches Lenkservosystem

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Publication number: DE19639178A1
Application number: DE19639178A
Authority: DE
Inventors: Shuji Endo; Yusuke Itakura; Hideyuki Kobayashi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: KR100248382B1; DE19639178C2; US5801504A; KR970015339A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem.

Eine bestimmte Art eines elektrischen Lenkservosystems für Fahrzeuge soll den von Hand durchgeführten Lenkvorgang dadurch unterstützen, daß es ein Lenkdrehmoment und andere Drehmomente feststellt, die auf eine Lenksäule einwirken, wenn ein Lenkrad betätigt wird, einen Lenkkrafthilfsvorgabewert berechnet, der einen Steuersollwert eines Motors darstellt, auf der Grundlage eines festgestellten Signals, und eine Differenz, als einen Stromsteuerwert, zwischen dem Lenkhilfsvorgabewert, welcher den voranstehend erläuterten Steuersollwert darstellt, und den festgestellten Wert des Motorstroms ermittelt, um den Motor mit dem Stromsteuerwert anzutreiben.

Bei einem derartigen elektrischen Lenkservosystem ist eine H-Brückenschaltung, die einen ersten Arm (FET1 und FET4) und einen zweiten Arm (FET2 und FET3) aufweist, die durch Brückenschaltung von vier Feldeffekttransistoren FET1 bis FET4 gebildet wird, so wie in Fig. 24 gezeigt aufgebaut, und die Stromversorgung ist über die Eingangsklemmen geschaltet, während der voranstehend erwähnte Motor M über die Ausgangsklemmen angeschlossen ist, um eine Motorsteuerschaltung auszubilden.

Die Amplitude des Motorstroms kann dadurch gesteuert werden, daß FET1 des ersten Arms (oder FET2 des zweiten Arms) eines Paares von FETs, welche zwei Arme bilden, die einander gegenüberliegend in der H-Brückenschaltung vorgesehen sind, welche die Motorsteuerschaltung bildet, mit einem PWM-Signal (Impulsbreitenmodulationssignal) getrieben wird, welches ein Tastverhältnis D aufweist, das auf der Grundlage des Stromsteuerwertes festgelegt wird.

Weiterhin kann die Drehrichtung des Motors M dadurch gesteuert werden, daß der FET3 des zweiten Arms auf ON (EIN) und der FET4 des ersten Arms auf OFF (AUS) (oder FET3 des zweiten Arms auf OFF und FET4 des ersten Arms auf ON) gesteuert wird, auf der Grundlage des Vorzeichens des Stromsteuerwertes.

Wenn der FET3 leitet, fließt ein Strom durch den FET1, den Motor M und den FET3, und fließt ein positiver Strom in den Motor M. Wenn FET4 des zweiten Arms leitet, fließt ein Strom durch FET3, den Motor M und den FET4, und fließt ein negativer Strom in den Motor M.

Diese Motorsteuerschaltung wird häufig eingesetzt, da die FETs auf demselben Arm niemals gleichzeitig betrieben werden, und daher bei dem Arm eine geringere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Kurzschlüssen besteht, was zu einer besseren Verläßlichkeit führt (vergleiche beispielsweise das japanische offengelegte Patent Nr. Hei 5-10270).

Fig. 28 zeigt die Beziehung zwischen dem Motorstrom (einem tatsächlich in dem Motor fließenden Strom, der sich von dem gemessenen Strom i unterscheidet) und dem PWM-Signal und einem Tastverhältnis D. Wenn infolge der Betätigung des Lenkrades ein Lenkdrehmoment erzeugt wird, ändert sich die Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D so, wie durch die Linie (a) in Fig. 28 angedeutet ist, und es wird ein Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref, der den Steuersollwert für den Motor darstellt, auf der Grundlage des festgestellten Signals für das manuelle Lenkdrehmoment in der Steuerschaltung berechnet, und es wird ein Stromsteuerwert E, der die Differenz zwischen dem Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref und dem festgestellten Wert I des Motorstroms darstellt, und rückgekoppelt werden soll, an die Motortreiberschaltung ausgegeben. Daher nimmt das Tastverhältnis D zum Steuern von Halbleiterbauteilen in der Motortreiberschaltung einen bestimmten Wert an, so daß niemals ein besonderes Problem auftritt.

Wenn jedoch das Lenkrad in die Geradeausfahrposition infolge eines Rückstelldrehmoments zurückgebracht wird, nachdem das Lenkrad betätigt wurde (nachstehend als der Zustand bezeichnet, in welchem das Lenkrad in die Ausgangslage zurückgebracht wird), wird infolge der Tatsache, daß kein manuelles Lenkdrehmoment erzeugt wird, der Wert des Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref, welcher den Steuersollwert für den Motor darstellt, gleich null, jedoch wird eine rückwärts gerichtete elektromotorische Kraft (EMK) in dem Motor erzeugt. Daher ändert sich die Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D nach oben nur um einen Wert (g) entsprechend der rückwärts gerichteten EMK, wie durch die Linie (b) in Fig. 28 angedeutet ist, wodurch ein diskontinuierlicher Bereich in der Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D in dem Bereich erzeugt wird, in welchem der Wert für das Tastverhältnis D gleich null wird.

Hierbei versucht eine Rückkopplungssteuerschaltung oder Rückkopplungsriegelschaltung, einen Stromsteuerwert E zu berechnen, aber da es kein Tastverhältnis D entsprechend dem Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref gibt, wird ein oszillierender Strom mit einer Amplitude, die ungefähr dem diskontinuierlichen Bereich des Motorstroms I entspricht, als der Stromsteuerwert E ausgegeben, wie durch die Linie (c) in Fig. 28 angedeutet ist.

Die Erzeugung dieses oszillierenden Stroms stellt eine Geräuscherzeugungsquelle dar, und verursacht darüber hinaus eine Beeinträchtigung der Stabilität der Rückkopplungssteuerung.

Im Falle eines Antriebs durch die voranstehend geschilderte H-Brückenschaltung wird dann, wenn das Tastverhältnis D kleiner als ein bestimmter Wert wird, eine Totzone (f) erzeugt, in welcher der Motorstrom verschwindet, wie in Fig. 29 gezeigt ist, infolge der Beziehung des Motorstroms zum Tastverhältnis bei dem PWM-Signal.

Allerdings weist das elektrische Lenkservosystem einen Mechanismus zur Durchführung einer Rückkopplungssteuerung für den Motorstrom auf, so daß dieser dem Lenkkrafthilfsvorgabewert folgt, welcher den Steuersollwert des Motorstroms darstellt, der auf der Grundlage des festgestellten Signals für beispielsweise ein Lenkdrehmoment oder dergleichen berechnet wird. Hierdurch kann ein Motorstrom erzeugt werden, was nicht zu irgendwelchen Problemen führt, entsprechend dem Lenkkrafthilfsvorgabewert, in jenem Bereich, in welchem der Motorstrom vergleichsweise höher ist, selbst wenn die voranstehend geschilderte Totzone (f) vorhanden ist.

Wenn jedoch das Lenkrad geringfügig betätigt wird, wenn sich das Lenkrad in der Position nahe der neutralen Position (der Geradeausfahrtposition) befindet, und wenn das berechnete Tastverhältnis in der Totzone (f) liegt, so daß kein Motorstrom fließen kann, wenn das Tastverhältnis entsprechend dem Lenkkrafthilfsvorgabewert berechnet wird, da nur eine geringe Änderung des Lenkkrafthilfsvorgabewertes erzeugt wird, so folgt der Motorstrom nicht der Änderung des Lenkkrafthilfsvorgabewertes, was zu einer Verzögerung der Erzeugung der Lenkhilfskraft führt, und dies kann das Lenkgefühl beeinträchtigen. Fig. 30 zeigt die Beziehung zwischen dem Lenkkrafthilfsvorgabewert und dem Motorstrom in diesem Zustand, woraus hervorgeht, daß der Motorstrom i gegenüber dem Lenkkrafthilfsvorgabewert I verzögert ist.

Fig. 31 zeigt gleichzeitig den diskontinuierlichen Bereich (g) in der Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D, der in dem Bereich nahe dem Punkt erzeugt wird, an welchem das Tastverhältnis D gleich null ist, sowie in der Totzone (f), in welcher kein Motorstrom fließt, wenn das Tastverhältnis D kleiner als ein bestimmter Wert ist.

Hieraus geht hervor, daß dann, wenn die Breite der Totzone (f) des Motorstroms für das Tastverhältnis D des PWM- Signals vergrößert wird, also die Linie (a), welche die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis D und dem Motorstrom i in einem derartigen Zustand angibt, in welchem sich der Motor nicht dreht, in Fig. 31 auf die rechte Seite verschoben wird, um die Stabilität des Rückkopplungssteuersystems aufrecht zu erhalten und die Erzeugung von Geräuschen zu unterdrücken, sich auch die Linie (b), welche die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis D, wenn das Lenkrad in die Ausgangsposition (der Motor dreht sich) zurückgebracht wird, und dem Motorstrom i angibt, ebenfalls nach rechts verschiebt, wodurch der diskontinuierliche Bereich (g) die Erzeugung des oszillierenden Stroms kontrolliert. Allerdings wird in diesem Fall die Breite der Totzone (f) vergrößert.

Daher gibt es in diesem Zusammenhang die widersprüchliche Anforderung, daß die Breite der Totzone verringert werden soll, um das Lenkgefühl beim Lenkvorgang in dem Bereich nahe der Neutralposition des Lenkrades zu verbessern, jedoch andererseits die Breite erhöht werden soll, um die Erzeugung eines oszillierenden Stroms zu kontrollieren, und die Erzeugung von Geräuschen, wenn das Lenkrad in die Ursprungslage zurückkehrt.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer neuen Steuer- oder Regelvorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem, bei welcher eine verbesserte Stabilität des Motorsteuersystems unter verschiedenen Betriebsbedingungen erzielt wird, und ein verbessertes Lenkgefühl beim Lenkvorgang erzielt wird, wenn das Lenkrad auch nur geringfügig bewegt wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer neuen Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem, bei welchem eine verbesserte Stabilität des Rückkopplungssteuersystems vorhanden ist, welches ein Motorsteuersystem bildet, wenn das Lenkrad in die Geradeausfahrposition (Ursprungslage) zurückgebracht wird, infolge eines Rückstelldrehmoments, das auf der Grundlage der Eigenschaften des Lenkmechanismus erzeugt wird, und bei welchem die Erzeugung von Geräuschen unterdrückt wird, wenn das Lenkrad in die Ausgangsposition zurückgebracht wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer neuen Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem, bei welchem ein verbessertes Lenkgefühl beim Lenkvorgang vorhanden ist, wenn das Lenkrad geringfügig betätigt ist, während es sich in der Position nahe der Geradeausfahrposition befindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 die Beziehung zwischen einem Motorstrom I und einem Tastverhältnis D des PWM-Signals in einer Motorsteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Betriebs, wenn FET1 und FET3 gleichzeitig mit unterschiedlichen Tastverhältnissen angetrieben werden (Betriebsart A und Betriebsart B);

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Betriebs, wenn FET1 und FET3 gleichzeitig mit unterschiedlichen Tastverhältnissen angetrieben werden (Betriebsart C);

Fig. 4(a) bis 4(e) Darstellungen zur Erläuterung von Betriebsbedingungen von FETs und einer Beziehung zwischen einer Motorklemmenspannung VM und einem Motorstrom I;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus eines elektrischen Lenkservosystems;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung eines elektrischen Lenkservosystems;

Fig. 7 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Motortreiberschaltung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines ersten Beispiels für eine Steuerbefehlseinheit;

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau einer Gatetreiberschaltung;

Fig. 10 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines zweiten Beispiels für eine Steuerbefehlseinheit;

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau einer Sägezahnsignalerzeugungsschaltung;

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau einer Dreieckssignalerzeugungsschaltung;

Fig. 13(a) bis 13(d) schematische Darstellungen zur Erläuterung der Sägezahnsignalform, des Tastverhältnisses des PWM-Signals und der Motorspannung bei dem zweiten Beispiel für die Steuerbefehlseinheit;

Fig. 14(a) bis 14(d) Darstellungen zur Erläuterung der Dreieckssignalform, des Tastverhältnisses des PWM-Signals und der Motorspannung bei der zweiten Ausführungsform für die Steuerbefehlseinheit;

Fig. 15 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines dritten Beispiels für die Steuerbefehlseinheit;

Fig. 16 ein Blockschaltbild eines Beispiels für einen Tastverhältnisfunktionsgenerator bei dem dritten Beispiel für die Steuerbefehlseinheit;

Fig. 17 ein Blockschaltbild eines Beispiels für ein Tastverhältnisfunktionsgenerator bei dem dritten Beispiel für die Steuerbefehlseinheit;

Fig. 18 ein Flußdiagramm der Betriebsablauffolge zur Berechnung der Winkelgeschwindigkeit eines Motors;

Fig. 19(a) und 19(b) eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Zeitverzögerung zwischen einem FET-Gatetreiberbefehlssignal und dem tatsächlichen ON/OFF-Betrieb des Gates;

Fig. 20(a) bis 20(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines berechneten Wertes für die Motorklemmenspannung, mit einer Kompensation der Zeitverzögerung (wenn das Tastverhältnis immer gleich 1, also D₂ = 1);

Fig. 21(a) bis 21(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines berechneten Wertes für die Motorklemmenspannung, mit einer Kompensation für die Zeitverzögerung (wenn das Tastverhältnis annähernd gleich 1 ist, also D₂ = ca. 1);

Fig. 22 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Motorstrom in der Motorsteuerschaltung und einem Tastverhältnis eines PWM-Signals bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 23 eine schematische Darstellung der Erläuterung der Beziehung zwischen dem Motorstrom und dem Tastverhältnis des PWM- Signals, wenn das Tastverhältnis kompensiert ist, bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 24 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung eines elektrischen Lenkservosystems bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 25 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Motorsteuerung bei einer elektrischen Steuerschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 26 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Motorsteuerung bei einer elektrischen Steuerschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 27 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer konventionellen Motortreiberschaltung, die aus einer H- Brückenschaltung besteht, die durch FETs gebildet wird;

Fig. 28 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Motorstrom und dem Tastverhältnis eines PWM- Signals bei der konventionellen Motorsteuerschaltung;

Fig. 29 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Totzone, in welcher kein Motorstrom fließt, bei der Beziehung des Motorstroms zum Tastverhältnis des PWM- Signals bei der konventionellen Motorsteuerschaltung;

Fig. 30 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Lenkkrafthilfsvorgabewert und dem Motorstrom, wenn das Lenkrad auf eine Position nahe der neutralen Position bei der konventionellen Motorsteuerschaltung eingestellt wird; und

Fig. 31 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des diskontinuierlichen Bereichs des Motorstroms und der Totzone in der Beziehung zwischen dem Motorstrom und dem Tastverhältnis bei der konventionellen Motorsteuerschaltung.

Zuerst wird das grundsätzliche Konzept der vorliegenden Erfindung erläutert. Wie bereits voranstehend im Zusammenhang mit Fig. 20 erwähnt, wird infolge der Tatsache, daß das Lenkdrehmoment in jenem Zustand noch nicht erzeugt wird, in welchem das Lenkrad, das bereits betätigt wurde, in die Geradeausfahrposition zurückgebracht wird, infolge eines Rückstelldrehmoments, der Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref, der einen Steuersollwert für den Motor darstellt, gleich null, jedoch bewegt sich infolge der Tatsache, daß eine umgekehrte EMK in dem Motor erzeugt wird, die Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D um einen der Rückwärts-EMK entsprechenden Wert nach oben, wie durch die Linie (b) in Fig. 28 gezeigt ist. Dies führt dazu, daß ein diskontinuierlicher Bereich (g) in der Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D in dem Bereich nahe der Position erzeugt wird, an welcher das Tastverhältnis D gleich null wird, was zu dem Auftreten eines oszillierenden Stroms führt, dessen Amplitude ungefähr dem diskontinuierlichen Bereich des Motorstroms I entspricht, wodurch Geräusche erzeugt werden, und andere Schwierigkeiten auftreten können.

Die vorliegende Erfindung hat daher diese Probleme dadurch gelöst, daß die Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D so kontrolliert wird, daß der diskontinuierliche Bereich entfällt, so daß die Beziehung kontinuierlich ausgebildet wird, also kontinuierlich zwischen dem Punkt P, der den Motorstrom I angibt, wenn das Tastverhältnis D = γ auf der Linie (b) liegt, und dem Ursprung O verläuft, der die Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D angibt, wenn das Lenkrad zurückgestellt wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

In der Praxis wird in dem Bereich, in welchem das Tastverhältnis D klein ist, der FET1 durch das Tastverhältnis D1 getrieben, und gleichzeitig werden der FET3 und der FET4 durch das PWM-Signal getrieben, welches das Tastverhältnis D2 aufweist, das durch die primäre Funktion des voranstehend geschilderten Tastverhältnisses D1 definiert ist.

In dem Bereich, in welchem das Tastverhältnis D1 größer als γ ist, wird das konventionelle Treiberverfahren eingesetzt, also jenes Treiberverfahren, bei welchem FET3 (oder FET4) ON oder OFF gesteuert wird, abhängig von der Stromrichtung.

Nunmehr wird der Fall untersucht, in welchem FET3 (oder FET4) nicht auf ON (oder OFF) in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Motors gesteuert wird, die durch das Vorzeichen des PWM-Signals bestimmt ist, sondern zusammen mit FET1 (oder FET2) mit unterschiedlichem Tastverhältnis getrieben wird.

Die Fig. 2 und 3 sind Diagramme zur Erläuterung von Betriebsabläufen, bei welchen FET1 und FET3 gleichzeitig mit unterschiedlichen Tastverhältnissen getrieben werden, und die Fig. 4(a) bis 4(e) sind Diagramme zur Erläuterung der Betriebszustände von FETs, wenn FET1 des ersten Arms und FET3 des zweiten Arms gleichzeitig mit unterschiedlichem Tastverhältnis D getrieben werden, sowie durch die Beziehung zwischen der Motorklemmenspannung VM und dem Motorstrom I, wobei ein Wert Ri dadurch erhalten wird, daß der Einfluß der Rückwärts-EMK des Motors K_Tω von der Motorklemmenspannung VM subtrahiert wird.

Hierbei wird angenommen, daß der FET1 durch das Tastverhältnis D1 getrieben wird, der FET3 durch das größere Tastverhältnis D2 (also zeitlich länger) als das Tastverhältnis D1 von FET1, und das FET2 und FET4 in dem Zustand OFF gehalten werden. Die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen die ON/OFF-Zustände für die Zeit von FET1 und FET3.

In diesem Fall ändert sich die Motorklemmenspannung VM so, wie in Fig. 4(c) gezeigt. Befinden sich nämlich sowohl FET1 als auch FET3 in dem Zustand ON (diese Betriebsart wird als Betriebsart oder Modus A bezeichnet) (vergleiche Fig. 2), wird eine Batteriespannung Vb an die Klemmen des Motors M angelegt. Wenn dann FET1 sich in dem Zustand OFF befindet, während FET3 im Zustand ON ist (diese Betriebsart wird als Betriebsart oder der Modus B bezeichnet) (vergleiche Fig. 2), wird die Klemmenspannung des Motors gleich null.

Wenn sich sowohl der FET1 als auch der FET3 in dem Zustand OFF befinden (diese Betriebsart wird als die Betriebsart oder der Modus C bezeichnet) (vergleiche Fig. 3), wird eine negative Batteriespannung -Vb an die Klemmen des Motors M angelegt. In dem Modus C wird daher mit dem Motor M folgende Stromschaltung gebildet: vom Widerstand RL zur Freilaufdiode DT4, die zum FET4 gehört, zum Motor M, zur Freilaufdiode DT2, die zum FET2 gehört, und zur Stromversorgung, und die Klemmenspannung VM des Motors M wird gleich der negativen Batteriespannung -Vb.

Wenn sowohl FET1 als auch FET3 gleichzeitig mit unterschiedlichen Tastverhältnissen getrieben werden, um den Gleichgewichtszustand für den Motor einzustellen, und der Zeitraum des PWM-Signals ausreichend kürzer als die elektrische Zeitkonstante des Motors, so kann der Motorstrom I durch folgende Gleichung (1) approximiert werden.

I = {(D1 + D2 - 1) · Vb/R} - K_T ω/R (1).

Hierbei ist

D1: ein Tastverhältnis;
D2: ein Tastverhältnis;
Vb: die Batteriespannung;
R: der Motorwiderstand zwischen den Klemmen;
K_T: Rückwärts-EMK des Motors; und
ω: Winkelgeschwindigkeit des Motors.

Wenn das Tastverhältnis D2 als die kontinuierliche Funktion des Tastverhältnisses D1 so definiert ist, daß gilt D2 = f(D1), und die Funktion f so definiert ist, daß man I = 0 erhält, wenn ω = ωret, D1 = 0 ist, so ergibt sich Kontinuität zwischen dem Tastverhältnis D und dem Motorstrom I innerhalb des Bereiches von 0 ω ωret.

Als Beispiel für die Funktion f kann folgende lineare Funktionsgleichung (2) definiert werden:

D2 = a · D1 + b (2).

Hierbei sind a, b Konstanten.

Um die Konstanten a, b zu erhalten, werden zuerst folgende Bedingungen eingestellt.

(1) Wenn das Tastverhältnis D1 = γ ist, ist das Tastverhältnis D2 = 1 (100%), wobei γ ein frei wählbarer Wert ist.
(2) Wenn das Tastverhältnis D1 = 0 und ω = ωret ist, ist I = 0. Hierbei ist ω die Winkelgeschwindigkeit des Motors, und ωret eine Winkelgeschwindigkeit des Motors, wenn das Lenkrad frei gedreht wird.

Die Bedingung (1) ist dazu erforderlich, die Position des Punktes p auf der Linie (b) festzulegen, wenn das Tastverhältnis D1 = γ in Fig. 1 ist, und paßt zu dem normalen Fahrzustand.

Die Bedingung (2) ist dafür erforderlich, festzulegen, daß die Linie (b) durch den Ursprung O in Fig. 1 geht. Daher kann die lineare Funktion, welche den Punkt P und den Ursprung O verbindet, dadurch bestimmt werden, daß die Konstanten a und b erhalten werden, welche die voranstehend angegebenen Bedingungen erfüllen.

In dem Bereich, in welchem das Tastverhältnis D1 größer als γ ist, kann das vorhandene Treiberverfahren eingesetzt werden, so daß FET3 (oder FET4) auf ON oder OFF in Abhängigkeit von der Stromrichtung gesteuert wird.

Die Konstanten a, b, welche die voranstehenden Bedingungen erfüllen, werden durch nachstehende Gleichungen (3), (4) ausgedrückt:

a = -K_T ωret/γVb (3)

b = 1 + K_T ωret/Vb (4).

In diesem Fall kann der Motorstrom I durch folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden, welche man dadurch erhält, daß die Gleichung (2) für D2 der Gleichung (1) eingesetzt wird, und dann die Konstanten a, b eingesetzt werden, welche durch die Gleichungen (3) und (4) bestimmt sind:

I = Vb/R{1 - (K_T ωret/γVb)} · D1 - K_T/R(ωret - ω) (5).

Gemäß Gleichung (5) zeigt die Beziehung zwischen dem Motorstrom I und dem Tastverhältnis D keinen diskontinuierlichen Bereich, selbst in dem Bereich, in welchem die Winkelgeschwindigkeit des Motors ω kleiner als die Winkelgeschwindigkeit des Motors ωret ist, wenn das Lenkrad zurückkehrt.

Das Tastverhältnis D1 kann daher kontinuierlich für den Motorstrom I selbst in dem Bereich geändert werden, in welchem die Motorwinkelgeschwindigkeit ω kleiner als die Motorwinkelgeschwindigkeit ωret ist, wenn das Lenkrad zurückgestellt wird, durch Treiben von FET1 mit dem Tastverhältnis D1, während gleichzeitig FET3 mit dem Tastverhältnis D2 getrieben wird, das sich von D1 unterscheidet.

Bei der voranstehenden Erläuterung wird das Tastverhältnis D2 als lineare Funktion des Tastverhältnisses D1 ausgedrückt, jedoch ist das Verfahren hierauf nicht beschränkt, und es kann jede Funktion verwendet werden, soweit sie die voranstehend angegebenen Grenzbedingungen erfüllt.

Als nächstes wird die Feststellung des Motorstroms und die Berechnung der Motorwinkelgeschwindigkeit aus einer Motorklemmenspannung und einem Motorstrom gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.

Wenn ein Motor sich dreht, erzeugt er eine rückwärts gerichtete EMK. Es besteht folgende Beziehung zwischen der Rückwärts-EMK des Motors, der Motorklemmenspannung und dem Motorstrom:

VM = (Ls + R)I + K_T ω (6).

Hierbei ist

VM: die Motorklemmenspannung;
I: der Motorstrom;
L: die Motorinduktivität;
s: der Laplaceoperator;
R: der Motorwiderstand zwischen den Klemmen;
K_T: die Rückwärts-EMK des Motors; und
ω: die Winkelgeschwindigkeit des Motors.

Daher kann die Motorwinkelgeschwindigkeit ω durch folgende Gleichung (7) ausgedrückt werden:

ω = 1/K_T {VM - (Ls + R)I} (7).

Daher wird die Berechnung des Motorstroms I und der Motorklemmenspannung VM, wenn das voranstehend erläuterte FET-Treiberverfahren eingesetzt wird, unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert, welches das Schaltbild zeigt, sowie auf Fig. 4, welche die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des FET, der Motorklemmenspannung VM und dem Motorstrom I zeigt.

In der Betriebsart A wird, da sich sowohl FET1 als auch FET3 in dem Zustand ON befinden, die Klemmenspannung VM des Motors M gleich der Batteriespannung Vw. Es fließt ein Motorstrom i(A), der durch die durchgezogene Linie in Fig. 2 angedeutet ist, entlang dem Pfad vom FET1 zum Motor M, zum FET3 und zum Widerstand R_R, und er wird festgestellt durch Bestimmung des Spannungsabfalls am Widerstand R_R durch einen Operationsverstärker OP_R einer Strommeßschaltung.

In der Betriebsart B wird, da FET1 gleich OFF ist, und FET3 ON, die Klemmenspannung VM des Motors M gleich null. Daher wird in dem Motor gespeicherte magnetische Energie in elektrische Energie umgewandelt, und fließt ein Strom i(B), wie er durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet ist, und zwar entlang dem Pfad vom Motor M, zum FET3, zum Widerstand R_R zum Widerstand R_L, zur Freilaufdiode DT4, die zum FET4 gehört, und zum Motor M. Der Motorstrom i(B) wird durch Feststellung des Spannungsabfalls an dem Widerstand R_R durch einen Operationsverstärker OP_R der Strommeßschaltung festgestellt. Da der Operationsverstärker OP_L zur Feststellung des Spannungsabfalls des Widerstands R_L eine unipolare Stromversorgung darstellt (eine einseitige Stromversorgungsquelle), und nicht einen in entgegengesetzter Richtung fließenden Strom feststellen kann, wird in diesem Fall der gemessene Stromwert des Operationsverstärkers OP_L gleich null.

In der Betriebsart C wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, infolge der Tatsache, daß sowohl FET1 als auch FET3 OFF sind, eine Stromschaltung gebildet, die vom Widerstand R_L zur Freilaufdiode DT4 geht, die zu FET4 gehört, zum Motor M, zur Freilaufdiode DT2 von FET2, und zur Stromversorgung, und die Klemmenspannung VM des Motors M wird gleich der Batteriespannung in negativer Richtung -Vb. In diesem Fall fließt, da in dem Motor M gespeicherte magnetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, ein Strom i(C) in der Richtung entgegengesetzt zur Klemmenspannung -Vb des Motors M. Da der Operationsverstärker OP_L der Stromschaltung zur Erfassung des Spannungsabfalls über den Widerstand R_L eine unipolare Stromquelle ist (eine einseitige Stromversorgungsquelle), kann er nicht einen in entgegengesetzte Richtung fließenden Strom feststellen, und daher wird in diesem Fall der gemessene Stromwert des Operationsverstärkers OP_L gleich null.

Daher kann ein Motorstrom I, der tatsächlich in dem Motor M fließt, in jeder Stufe der Betriebsart A, der Betriebsart B, und der Betriebsart C, während eines Zyklus des PWM- Signals, durch folgende Gleichung (8) ausgedrückt werden:

I = i(A) + i(B) + i(C) (8).

Andererseits kann der Gesamtwert des gemessenen Stroms i(dct), der von der Strommeßschaltung festgestellt wird, durch folgende Gleichung (9) ausgedrückt werden, da der Strom i(C) nicht gemessen wird:

i(dct) = i(A) + i(B) (9).

Der Zeitraum zur Erfassung des Stroms i(dct) während eines Zyklus des PWM-Signals ist gleich dem Zeitraum der Betriebsart A und der Betriebsart B während eines Zyklus des PWM-Signals, und dieser Zeitraum entspricht dem Tastverhältnis D2; Fig. 4(a), 4(b). Der Strom i(dct) kann daher durch folgende Gleichung (10) ausgedrückt werden:

i(dct) = D2 · I (10).

Der tatsächliche Motorstrom I, der in dem Motor M fließt, kann daher durch Umwandlung von Gleichung (10) durch folgende Gleichung (11) ausgedrückt werden:

I = i(dct)/D2 (11).

Fig. 4(e) zeigt ein Beispiel, welches den Änderungszustand des Motorstroms I in jeder Stufe der Betriebsart A, der Betriebsart B und der Betriebsart C angibt. In dieser Figur wird der Änderungszustand im Verlauf der Zeit allmählich an den ausgeglichenen Zustand angenähert, und konvergiert der gemessene Motorstrom i(dct) gegen I.

Als nächstes wird die Bestimmung der Motorklemmenspannung VM erläutert. Wenn der Motor mit dem Tastverhältnis D getrieben wird, kann infolge der Tatsache, daß die Batteriespannung über die Klemmen des Motors in dem zeitlichen Verhältnis angelegt wird, welches durch das Tastverhältnis D ausgedrückt wird, die Motorklemmenspannung VM als VM = D1 · Vb ausgedrückt werden, wobei Vb die Batteriespannung bezeichnet.

Wie aus Fig. 4(c) hervorgeht, wird bei der vorliegenden Erfindung die Motorklemmenspannung VM gleich der Summe der Batteriespannung Vb, die während des Treiberzeitraums t(A) der Betriebsart A angelegt wird, in welcher das Tastverhältnis D1 herrscht, und der negativen Batteriespannung (-Vb), die während des Treiberzeitraums t(C) der Betriebsart C mit dem Tastverhältnis D2 angelegt wird.

Wie aus Fig. 4(a) hervorgeht, ist das Verhältnis der Betriebsart A in einem Zyklus des PWM-Signals gleich D1, und kann das Verhältnis der Betriebsart C ausgedrückt werden durch (1-D2), und kann die Motorklemmenspannung VM durch folgende Gleichung (12) ausgedrückt werden:

VM = D1·Vb + (1 - D2) · (-Vb) = (D1 + D2 - 1)Vb (12).

Unter Verwendung der Gleichung (12) kann die Motorklemmenspannung VM einfach aus der Batteriespanung Vb und den Tastverhältnissen D1 und D2 erhalten werden, ohne daß eine Vorrichtung zur Feststellung der Motorklemmenspannung erforderlich ist.

Wie voranstehend erläutert kann der Motorstrom I durch die Gleichung (11) ausgedrückt werden, und die Motorklemmenspannung VM durch die Gleichung (12). Daher kann man die Motorwinkelgeschwindigkeit ω (berechneter Wert) dadurch erhalten, daß der Motorstrom I und die Motorklemmenspannung VM in die Gleichung (7) eingesetzt werden.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 7 der grundsätzliche Aufbau des elektrischen Lenkservosystems beschrieben, welches zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau des elektrischen Lenkservosystems. Eine Welle 2 des Lenkrades 1 ist mit Spurstangen 8 der gelenkten Räder über ein Reduziergetriebe 4, Kardangelenke 5a, 5b und einen Zahnstangenmechanismus 7 gekuppelt. Die Welle 2 ist weiterhin mit einem Drehmomentsensor 3 zur Bestimmung des Lenkdrehmoments der Welle 2 versehen, und ein Motor 10 zur Unterstützung des Lenkvorgangs ist mit der Welle 2 über eine Kupplung 9 und das Reduziergetriebe 4 gekuppelt.

Eine elektronische Steuerschaltung 13 zur Kontrolle des Lenkservosystems empfängt elektrische Energie von der Batterie 14 über ein Relais, das durch einen Zündschlüssel 11 betätigt wird. Die elektronische Steuerschaltung 13 berechnet einen Wert für den Lenkkrafthilfsvorgabewert aus einem Lenkdrehmoment, das von dem Drehmomentsensor 3 bestimmt wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 bestimmt wird, und kontrolliert den den Motor 10 zuzuführenden Strom auf der Grundlage des berechneten Lenkkrafthilfsvorgabewertes.

Die Kupplung 9 wird durch die elektronische Steuerschaltung 13 gesteuert. Die Kupplung 9 ist im normalen Betriebszustand eingekuppelt, und wird ausgekuppelt, wenn von der elektronischen Steuerschaltung 13 ein Ausfall oder Fehler des Lenkservosystems festgestellt wird, und wenn die Stromversorgung OFF ist.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbiid der elektronischen Steuerschaltung 13. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die elektronische Steuerschaltung 13 hauptsächlich aus einer CPU, und es werden hier die Funktionen erläutert, die von einem Programm in der CPU durchgeführt werden. Eine Stabilisierungskompensationsvorrichtung 21 ist beispielsweise nicht als unabhängiges Hardwarebauteil ausgeführt, sondern stellt eine Stabilisierungskompensationsvorrichtung dar, die durch Programmausführung in der CPU gebildet wird.

Nachstehend werden die Funktionen und Betriebsabläufe der elektronischen Steuerschaltung 13 erläutert. Ein Lenkdrehmomentsignal, welches von dem Drehmomentsensor 3 eingegeben wird, wird bezüglich der Stabilisierung kompensiert, um die Stabilisierung des Lenksystems zu verbessern, und zwar in dem Stabilisierungskompensator 21, und wird dann einem Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 zugeführt. Weiterhin wird die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 festgestellt wird, ebenfalls dem Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 eingegeben.

Der Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 berechnet einen Lenkkrafthilfsvorgabewert iref, der einen Stromsteuersollwert darstellt, der dem Motor 10 zugeführt wird, durch eine vorbestimmte Gleichung auf der Grundlage des eingegebenen Lenkdrehmomentsignals, welches zur Stabilisierung kompensiert ist, und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals. Der Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref wird durch den Kompensationswert kompensiert, der von einem Kompensationswertprozessor 29 ausgegeben wird, der nachstehend noch genauer erläutert wird.

Eine Schaltung, die aus einem Differenzierkompensator 24, einem Proportionalprozessor 25, einem Integrierprozessor 26 und einem Addierer 27 besteht, führt eine Rückkopplungssteuerung oder Rückkopplungsregelung aus, um den Motorstrom i zu erhalten, der an den Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref angepaßt ist.

In dem Komparator 23 wird der Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref, welcher den Steuersollwert darstellt, der von dem Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 berechnet wird, mit einem Motorstrom i(dec) verglichen, der von der Motorstrombestimmungsschaltung 42 festgestellt wird, die nachstehend noch genauer erläutert wird.

Von dem Proportionalprozessor 25 wird ein Wert ausgegeben, der proportional zur Differenz zwischen dem Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref und dem Motorstrom i(dct) ist. Weiterhin wird das Ausgangssignal des Proportionalprozessors 25 durch den Integrierprozessor 26 integriert, um die Charakteristik des Rückkopplungssystems zu verbessern, und es wird ein Proportionalwert des integrierten Weites der Differenz ausgegeben.

Der Differenzierkompensator 24 gibt einen differenzierten Wert des Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref aus, um die Reaktionsgeschwindigkeit des Motorstroms i(dct) bezüglich des Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref zu verbessern.

In dem Addierer 27 werden der differenzierte Wert des Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref, der von dem Differenzierkompensator 24 ausgegeben wird, ein Wert proportional zur Differenz zwischen dem Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref, der von dem Proportionalprozessor 25 ausgegeben wird, und dem Motorstrom i(dct) ist, und ein integrierter Wert, der von dem Integrierprozessor 26 ausgegeben wird, addiert, und dann wird ein Stromsteuerwert E oder Stromregelwert, der das Ergebnis dieser Operationen darstellt, an die Motortreiberschaltung 41 ausgegeben. Der in dem Motor fließende Strom wird durch die Motorstrommeßschaltung 42 festgestellt, und dann zum Komparator 23 rückgekoppelt.

Ein Winkelgeschwindigkeitsprozessor 28 empfängt die Tastverhältnisse D1 und D2 des PWM-Signals, was nachstehend noch genauer erläutert wird, ausgegeben von der Motorsteuerschaltung 41, einen Meßwert i(dct) für den Motorstrom, und eine Batteriespannung Vb als Eingangsgrößen, und berechnet einen berechneten oder Schätzwert für die Motorwinkelgeschwindigkeit ω.

Weiterhin berechnet der Kompensationswertprozessor 29 einen Kompensationswert zum Kompensieren des Lenkkrafthilfsvorgabewertes entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 festgestellt wird, und der Motorwinkelgeschwindigkeit ω, die von dem Winkelgeschwindigkeitsprozessor 28 berechnet wird, und gibt dann diesen Wert an den Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 aus. Der Kompensationswert kann experimentell auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit der Winkelgeschwindigkeit bestimmt werden.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Motortreiberschaltung 41. Die Motortreiberschaltung 41 besteht aus einer H-Brückenschaltung oder dergleichen, die eine Steuerbefehlseinheit 45 aufweist, eine FET- Gatetreiberschaltung 46, FET1 bis FET4, und die Steuerbefehlseinheit 45 gibt das PWM-Signal zum Treiben von FET1 bis FET4 auf der Grundlage des Stromsteuerwertes E aus, der von dem Addierer 27 eingegeben wird, sowie ein Drehrichtungssignal zur Vorgabe der Motordrehrichtung.

Das Gate von FET1 (FET2) wird ON bzw. OFF auf der Grundlage des PWM-Signals mit dem Tastverhältnis D1 gesteuert, das von der Steuerbefehlseinheit 45 ausgegeben wird, während das Gate von FET3 (FET4) bezüglich ON und OFF auf der Grundlage des PWM-Signals mit dem Tastverhältnis D2 gesteuert wird, um so tatsächlich die Amplitude des Motorstroms I zu kontrollieren.

Welcher von den FETs FET1 und FET2 bzw. FET3 und FET4 getrieben wird, wird durch das Drehrichtungssignal festgelegt, welches die Drehrichtung des Motors vorgibt.

Eine Motorstrommeßschaltung 42 stellt die Amplitude des Vorwärtsstroms (positiv) auf der Grundlage des Spannungsabfalls über dem Widerstand R1 fest, wogegen sie die Amplitude des Rückwärtsstroms (negativ) auf der Grundlage des Spannungsabfalls über dem Widerstand R2 feststellt. Der festgestellte Motorstrom i wird rückgekoppelt dem Komparator 23 zugeführt.

Als nächstes wird der Aufbau der Steuerbefehlseinheit 45 erläutert. Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Steuerbefehlseinheit, die einen Mikroprozessor 451 und mehrere PWM-Zeitgeber 452, 453 aufweist. Bei diese Anordnung wird der PWM-Zeitgeber 45 auf der Grundlage des eingegebenen Stromsteuerwertes E betrieben, so daß er das PWM-Signal D1 ausgibt, welches die Dauer des Tastverhältnisses D1 aufweist, und darüber hinaus das PWM- Signal D1 in den Mikroprozessor eingibt, um das Tastverhältnis D2 auf der Grundlage der voranstehend erläuterten Gleichung (2) zu berechnen, und berechnet das PWM-Signal D2 mit der Dauer des Tastverhältnisses D2 durch Betrieb des PWM-Zeitgebers 453.

Die FET-Gatetreiberschaltung 46 wird beispielsweise durch eine Schaltung gebildet, die aus vier AND-Schaltungen AN1 bis AN4 und einer NOT-Schaltung NT1 besteht, wie in Fig. 9 gezeigt ist.

Wenn bei dieser Schaltung angenommen wird, daß das Drehrichtungssignal ON ist (was beispielsweise eine positive Drehrichtung anzeigt), und die PWM-Signale D1 und D2 eingegeben werden, so wird FET2 durch den Ausgang der AND-Schaltung AN2 getrieben, und wird FET4 durch den Ausgang der AND-Schaltung AN4 getrieben. Da in diesem Fall das Ausgangssignal der NOT-Schaltung NT1 gleich OFF ist, liefern die AND-Schaltungen AN1 und AN3 kein Ausgangssignal, und sind FET1 und FET3 OFF geschaltet.

Nimmt man an, daß das Drehrichtungssignal gleich OFF ist (was beispielsweise eine negative Drehrichtung anzeigt), und die PWM-Signale D1 und D2 eingegeben werden, so wird, da das Ausgangssignal der NOT-Schaltung NT1 gleich ON wird, FET1 durch das Ausgangssignal der AND-Schaltung AN1 getrieben, und wird auch FET3 durch das Ausgangssignal der AND-Schaltung AN3 getrieben. In diesem Fall liefern die AND-Schaltungen AN2 und AN4 kein Ausgangssignal, und daher sind FET1 und FET4 OFF geschaltet.

Fig. 10 ist ein zweiten Beispiel für die Steuerbefehlseinheit, welche hier aus einem Mikroprozessor 451, mehreren D/A-Wandlern 454, 455, mehreren Komparatoren 456, 457 und einem Signalgenerator 458 besteht.

Bei dieser Anordnung wird ein Analogsignal AD1 entsprechend dem Tastverhältnis D1 auf der Grundlage des eingegebenen Stromsteuerwertes E erhalten, und wird ein entsprechenden Analogsignal AD2 auf der Grundlage des Tastverhältnisses D2 erhalten, das infolge der Arithmetikoperatino gemäß Gleichung (2) erhalten wird, und es wird ein Sägezahnsignal oder ein Dreieckssignal mit einer Wellenlänge entsprechend einem Zyklus des PWM-Signals, das von dem Signalgenerator 458 über die Komparatoren 456, 457 ausgeben wird, mit den Analogsignalen AD1 und AD2 verglichen, und es werden das PWM-Signal D1 und das PWM-Signal D2 mit einer Dauer entsprechend den Spannungen der Analogsignale AD1 und AD2 ausgegeben. Fig. 11 zeigt ein Beispiel für die Sägezahnsignalerzeugungsschaltung, und Fig. 12 zeigt ein Beispiel für die Dreieckssignalerzeugungsschaltung. Allerdings sind derartige Signalerzeugungsschaltungen wohlbekannt, und daher wird auf eine zusätzliche Beschreibung verzichtet.

Die Fig. 13(a), 13(b), 13(c) und 13(d) zeigen die Signal formen des Sägezahnsignals, das von dem Signalgenerator 458 über die Komparatoren 456, 457 ausgegeben wird, sowie die PWM-Signale D1 und D2, die durch Vergleich der Analogsignale AD1, AD2 mit der an den Motor angelegten Spannung ausgegeben werden. Die Fig. 14(a), 14(b), 14(c) und 14(d) zeigen die Signalformen des Dreieckssignals, die PWM-Signale D1 und D2, die durch Vergleich der Analogsignale AD1, AD2 mit der an den Motor angelegten Spannung ausgegeben werden. Obwohl aus dem Vergleich der Fig. 9 und 10 hervorgeht, daß eine Abweichung zwischen den Anstiegsabschnitten der PWM-Signale D1 und D2 im Falle des Dreieckssignals auftritt, ist daher auch die Signalform der an den Motor angelegten Spannung verschieden, jedoch gibt es keinen grundsätzlichen Unterschied im Betriebsablauf.

Fig. 15 zeigt ein drittes Beispiel für die Steuerbefehlseinheit, welche aus einem Mikroprozessor 451, einem D/A-Wandler 454, einem Tastfunktionsgenerator 459, mehreren Komparatoren 456, 457 und einem Signalgenerator 458 besteht.

Bei dieser Anordnung wird ein Analogsignal AD1 entsprechend dem Tastverhältnis D1 auf der Grundlage des eingegebenen Stromsteuerwertes E erhalten, ein Analogsignal AD2 entsprechend dem Tastverhältnis D2 wird von der Eingabe des Analogsignals AD1 in den Tastfunktionsgenerator 459 erhalten, der einen Funktionsgenerator auf der Grundlage der Gleichung (2) enthält, das Sägezahnsignal oder Dreieckssignal mit einer Wellenlänge entsprechend einem Zyklus des PWM-Signals, das von dem Signalgenerator 458 über die Komparatoren 456, 457 ausgegeben wird, wird mit dem Analogsignal AD1 und AD2 verglichen, und hierdurch werden das PWM-Signal D1 sowie das PMW-Signal D2 entsprechend den Spannungen der Analogsignale AD1 und AD2 ausgegeben. Der Tastfunktionsgenerator 459 weist beispielsweise einen Aufbau auf, der durch Kombination von Analogschaltungen unter Verwendung üblicher Operationsverstärker erhalten wird, wie dies beispielsweise in Fig. 16 und Fig. 17 gezeigt ist.

Die Komparatoren 456, 457 und der Signalgenerator 458 sind ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, und die Ausgangssignale der Komparatoren 456, 457 sind ähnlich denen, die unter Bezugnahme auf die Fig. 13(a) bis 13(d) sowie Fig. 14(a) bis 14(d) bei der zweiten Ausführungsform erläutert wurden.

Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, welches die Abfolge der Verarbeitungsschritte zur Berechnung der Motorwinkelgeschwindigkeit in dem Winkelgeschwindigkeitsprozessor 28 erläutert. Zuerst wird eine Batteriespannung Vb festgestellt (Schritt P1), und eine Motorstrom i(dct) festgestellt (Schritt P2). Die Tastverhältnisse D1 und D2 zum Treiben eines FETs der Motortreiberschaltung werden auf der Grundlage des Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref (Schritt P3) berechnet, und eine Motorklemmenspannung VM wird auf der Grundlage von Gleichung (12) berechnet (Schritt P4). Ein Motorstrom i(dct) wird durch das Tastverhältnis D2 auf der Grundlage der Gleichung (11) kompensiert, um den Motorstrom I zu berechnen (Schritt PS). Der berechnete Wert für die Motorwinkelgeschwindigkeit ω wird auf der Grundlage von Gleichung (7) berechnet (Schritt P6).

Da der in Gleichung (7) enthaltene Term (Ls + R) einfach durch ein Programm beschrieben werden kann, unter Verwendung des bekannten Ganzzahlverfahrens, kann die Gleichung (7) durch die CPU bearbeitet werden, die in der Steuereinheit vorhanden ist.

Bei der voranstehend Verarbeitung wird der Einfluß der Zeitverzögerung zum Treiben der FETs vernachlässigt. Wie jedoch aus den Fig. 19(a) und 19(b) hervorgeht, ist eine Zeitverzögerung Dt vorhanden, entsprechend einer Summe der Betriebsverzögerung (1) der Logikschaltung und der Betriebsverzögerung (2) des FET-Elements zwischen dem Gatetreiberbefehlssignal (a) und den ON/OFF-Operationen des betreffenden Gates (b). Daher tritt eine Verringerung des Effektivwertes des Tastverhältnisses D auf, was zu einem Fehler führt, obwohl es sich nur um einen geringfügigen Fehler handelt, bei dem berechneten Wert für die Motorklemmenspannung VM. Der berechnete Wert für die Motorklemmenspannung VM mit einer Kompensation bezüglich der Zeitverzögerung Dt wird nachstehend erläutert.

Wenn das Tastverhältnis D2 immer gleich 1 ist, wird die Motorklemmenspannung VM durch folgende Gleichung (13) ausgedrückt:

VM = (D1 - Dt)Vb (13).

Wenn das Tastverhältnis D2 zu 1 approximiert wird, wird die Motorklemmenspannung VM durch folgende Gleichung (14) ausgedrückt:

VM = {(D1 - Dt) - Dt}Vb (14).

Wenn das Tastverhältnis D2 < 1 ist, wird die Motorklemmenspannung VM durch folgende Gleichung (15) ausgedrückt:

VM = {(D1 - Dt) + D1 - 1 - Dt}Vb = {(D1 + D2 - 1 - 2Dt}Vb (15).

Fig. 20(a), 20(b) und 20(c) zeigen die ON/OFF-Zustände von FET1, FET3 und die ermittelte Motorklemmenspannung VM, wenn das Tastverhältnis von FET3 immer gleich 1 ist, wogegen die Fig. 21(a), 21(b) und 21(c) die ON/OFF-Zustände von FET1, FET3 und die ermittelte Motorklemmenspannung VM zeigen, wenn das Tastverhältnis D2 von FET3 zu 1 approximiert wird.

Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die zweite Ausführungsform berechnet auf der Grundlage des Stromsteuerwertes das Tastverhältnis des PWM-Signals, um das Halbleiterelement zu treiben, und stellt darüber hinaus das berechnete Tastverhältnis durch den Einstellwert ein, der auf der Grundlage der Motorwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird. Die Halbleiterelemente, welche die Motortreiberschaltung bilden, werden daher durch ein PWM- Signal mit eingestelltem Tastverhältnis getrieben.

In Fig. 31 ist, ähnlich wie bereits voranstehend geschildert, die Beziehung zwischen dem Motorstrom i und dem Tastverhältnis D, wenn das Lenkrad durch ein Rückstelldrehmoment zurückgestellt wird, durch eine Linie (b) in Fig. 31 angedeutet, woraus hervorgeht, daß der Motorstrom i nicht in dem Bereich nahe dem Punkt kontinuierlich verläuft, in welchem das Tastverhältnis D gleich Null wird.

Bei der ersten Ausführungsform wird zur Überwindung dieses Problems FET1 (oder FET2) mit dem Tastverhältnis D1 in dem Bereich getrieben, in welchem der Wert des Tastverhältnisses D kleiner als der vorbestimmte Wert γ ist, und wird FET3 (oder FET4) mit dem Tastverhältnis D2 getrieben, welches größer als das Tastverhältnis D1 ist (eine längere Periode aufweist). In jenem Bereich, in welchem der Wert für das Tastverhältnis D1 größer als der vorbestimmte Wert ist, wird FET1 (oder FET2) durch das Tastverhältnis D1 getrieben, wogegen FET3 (oder FET4) durch das bekannte Treiberverfahren getrieben wird, um dessen ON/OFF-Zustand zu steuern.

Fig. 22 zeigt die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis D1 und dem Motorstrom i bei dem voranstehend erläuterten Treiberverfahren, also wenn FET1 bis FET4 durch das Tastverhältnis D1 und das Tastverhältnis D2 in dem Bereich getrieben werden, in welchem das Tastverhältnis D kleiner als der vorbestimmte Wert γ ist, und FET1 (oder FET2) durch das Tastverhältnis D1 getrieben wird, und FET3 (FET4) durch das bekannte Treiberverfahren getrieben wird, um seinen ON/OFF-Zustand zu steuern, in jenem Bereich, in welchem das Tastverhältnis D größer als der vorbestimmte Wert γ ist.

In Fig. 22 entspricht die Linie (b) jenem Fall, in welchem das Lenkrad durch ein Rückstelldrehmoment zurückgestellt wird. Der diskontinuierliche Bereich (g) des Motorstroms i für das Tastverhältnis D kann kleiner eingestellt werden als der diskontinuierliche Bereich (g) bei dem bekannten Treiberverfahren, welches durch die gestrichelte Linie bezeichnet ist. Allerdings verbleibt die Totzone (f) in dem normalen Fahrzustand (in welchem das Lenkrad nicht zurückgeführt wird), wie durch die Linie (a) angedeutet ist.

Daher wird bei der zweiten Ausführungsform das Tastverhältnis D1 mit dem Totzoneneinstellwert eingestellt, der nachstehend noch genauer erläutert wird, um die Totzone auszuschalten. Fig. 23 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis D1 und dem Motorstrom i in einem Fall, in welchem die Totzone durch Einstellung des Tastverhältnisses D1 ausgeschaltet wurde.

Nunmehr wird der Totzoneneinstellwert erläutert. Zur Bestimmung des Totzoneneinstellwertes Dc werden zwei Verfahren vorgeschlagen.

Bei dem ersten Verfahren wird der Totzoneneinstellwert Dc durch folgende Gleichung (16) als Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit ω festgelegt:

Dc = a · ω + dB (16).

Hierbei ist

A: eine Konstante;
ω: die Motorwinkelgeschwindigkeit; und
Db: ein Standardeinstellwert.

Bei dem zweiten Verfahren wird einer von zwei vorbestimmten Totzoneneinstellwerten Dn, Dr ausgewählt, abhängig davon, ob der Lenkradrückkehrzustand festgestellt wird oder nicht. Der Totzoneneinstellwert Dn wird in dem normalen Lenkzustand ausgewählt, und der Totzoneneinstellwert Dr wird in dem Zustand ausgewählt, in welchem das Lenkrad durch ein Rückstelldrehmoment zurückgestellt wird:

Dc = Dn (im normalen manuellen Lenkzustand) (17)

Dc = Dr (im Lenkradrückführzustand) (18).

Der Lenkradrückführzustand kann auf der Grundlage der Motorwinkelgeschwindigkeit ω und des Lenkdrehmoments bestimmt werden. Wenn nämlich der Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit ω größer ist als ein vorbestimmter Wert, und der Absolutwert des Lenkdrehmoments kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, so läßt sich dies als der Lenkradrückführzustand erfassen, da selbst bei einer Drehung des Motors kein Lenkvorgang durchgeführt wird.

Fig. 24 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Steuerschaltung 13, welche die Steuereinheit bei der zweiten Ausführungsform bildet. Wie bei der elektronischen Steuerschaltung gemäß der ersten Ausführungsform, die voranstehend erläutert wurde, besteht die Steuerschaltung bei der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich aus einer CPU, und werden die Funktionen angegeben, die von einem Programm in der CPU ausgeführt werden sollen. Gleiche Bauteile oder Elemente wie bei der ersten Ausführungsform werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und insoweit erfolgt hier keine erneute, detaillierte Beschreibung.

Nunmehr werden die Funktionen und Betriebsabläufe der elektronischen Steuerschaltung 13 geschildert. Ein von dem Lenkdrehmomentsensor 3 eingegebenes Lenkdrehmomentsignal wird in dem Stabilisationskompensator 21 stabilisiert und kompensiert, um die Stabilität des Lenksystems zu erhöhen, und wird dann in den Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 eingegeben. Weiterhin wird in den Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 die Fahrzeuggeschwindigkeit eingegeben, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 ermittelt wird.

Der Lenkkrafthilfsvorgabewertprozessor 22 berechnet einen Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref als Steuersollwert für den Strom, der dem Motor 10 zugeführt werden soll, aus der vorbestimmten Gleichung auf der Grundlage des eingegebenen, stabilisierten und kompensierten Lenkdrehmomentsignals, und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals.

Der Steuerprozessor 51 berechnet das Tastverhältnis D1 sowie das Tastverhältnis D2 des PWM-Signals zum Treiben von FET1 bis FET4 auf der Grundlage des Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref, und gibt ein Drehrichtungssignal zur Vorgabe der Motordrehrichtung aus.

Weiterhin berechnet der Steuerprozessor 51 den vorgeschriebenen Totzoneneinstellwert Dc unter Verwendung der vorbestimmten Gleichung auf der Grundlage der Motorwinkelgeschwindigkeit ω, die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 52 festgestellt wird, addiert den voranstehend berechneten Totzoneneinstellwert Dc zum Tastverhältnis D1 des PWM-Signals, und gibt das Tastverhältnis D1a und das Tastverhältnis D2 des eingestellten PWM-Signals an die Motorsteuerschaltung 41 aus.

Hierbei ist der Steuerprozessor 51 mit einer bekannten Rückkopplungsregelungsvorrichtung versehen, zur Ausführung einer Steuerung zum Rückkoppeln eines festgestellten Wertes i für den Motorstrom, der dem Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref folgt.

Die Motortreiberschaltung 41 und die Motorstrommeßschaltung 42 sind ähnlich oder entsprechend wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut, und daher erfolgt hier keine erneute Beschreibung.

Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 25 wird die Motorsteuerverarbeitung beschrieben, welche die Verarbeitung zur Bestimmung, als Funktion der Motorwinkelgeschwindigkeit ω, des Totzoneneinstellwertes Dc umfaßt, welche von der elektronischen Steuerschaltung 13 durchgeführt wird.

In dem Flußdiagramm von Fig. 25 wird ein von dem Drehmomentsensor 3 festgestellter Lenkdrehmomentwert eingelesen (Schritt P11), um den Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref zu berechnen (Schritt P12). Ein Motorstromwert i, der von der Motorstrommeßschaltung 42 festgelegt wird, wird eingelesen (Schritt P13), um den Motorstromsteuerwert E und die Tastverhältnisse D1 und D2 des PWM-Signals auf der Grundlage des voranstehend berechneten Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref und des festgestellten Motorstromwertes i zu berechnen (Schritte P14, P15).

Eine von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 43 festgestellte Motorwinkelgeschwindigkeit ω wird eingelesen (Schritt P16), der Totzoneneinstellwert Dc wird aus Gleichung (1) berechnet (Schritt P17), und das eingestellte Tastverhältnis D1a wird dadurch berechnet, daß der Totzoneneinstellwert Dc zum vorher erhaltenen Tastverhältnis D1 hinzuaddiert wird (Schritt P18).

Die eingestellten Tastverhältnisse D1a, D2 und das Drehrichtungssignal, welches durch das Vorzeichen des PWM- Signals festgelegt wird, werden an die Motorsteuerschaltung 41 ausgegeben, um den Motor anzutreiben (Schritt P19).

Voranstehend wurde die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Durch die elektronische Steuerschaltung 13 kann auch jeder andere Steuervorgang realisiert werden, der sich von dem voranstehend geschilderten Steuervorgang unterscheidet. Nunmehr wird das zweite Beispiel für die Motorsteuerung beschrieben, die von der elektronischen Steuerschaltung 13 durchgeführt werden soll.

Die Motorsteuerung umfaßt die Verarbeitung zur Auswahl eines der beiden vorbestimmten Totzoneneinstellwerte Dn, Dr als Totzoneneinstellwert Dc, in Abhängigkeit von der Tatsache, ob der Lenkradrückführvorgang festgestellt wird oder nicht.

Fig. 26 zeigt ein Flußdiagramm für das zweite Beispiel für die Motorsteueroperation. Zuerst wird ein von dem Drehmomentsensor 3 festgestelltes Lenkdrehmoment gelesen (Schritt P21), um den Lenkkrafthilfsvorgabewert Iref zu berechnen (Schritt P22). Es wird ein Motorstromwert i, der von der Motorstrommeßschaltung 42 festgestellt wird, gelesen (Schritt P23), um den Motorstromsteuerwert E auf der Grundlage des vorher berechneten Lenkkrafthilfsvorgabewertes Iref und des festgestellten Motorstromwertes i zu berechnen, sowie die Tastverhältnisse D1 und D2 des PWM-Signals (Schritt P24, P25).

Eine Motorwinkelgeschwindigkeit ω, die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 43 festgestellt wird, wird gelesen (Schritt P26), und hieraus wird bestimmt, ob der Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit ω größer ist als der vorbestimmte Wert oder nicht (Schritt P27).

Wenn der Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit ω kleiner als der vorbestimmte Wert ist, so wird festgestellt, daß der normale Lenkzustand vorhanden ist. Der Totzoneneinstellwert Dn entsprechend dem normalen Lenkbetrieb wird als Totzoneneinstellwert Dc ausgewählt (Schritt P28), und der Totzoneneinstellwert Dc (gleich Dn) wird zum Tastverhältnis D1 hinzuaddiert, welches vorher erhalten wurde, um das eingestellte Tastverhältnis D1a zu berechnen (Schritt P29).

Ein Drehrichtungssignal, welches durch die eingestellten Tastverhältnisse D1a, D2 und das Vorzeichen des PWM- Signals festgelegt wird, wird an die Motortreiberschaltung 41 ausgegeben, um den Motor anzutreiben (Schritt P30).

Wenn festgestellt wird, daß der Absolutwert der Motorwinkelgeschwindigkeit ω größer ist als der vorbestimmte Wert, im Schritt P37, so wird dann ermittelt, ob der Absolutwert des Lenkdrehmoments kleiner als der vorbestimmte Wert ist oder nicht (Schritt P31). Wenn der Absolutwert des Lenkdrehmoments größer als der vorbestimmte Wert ist, so wird der normale Lenkzustand festgestellt, und wird mit den Verarbeitungen nach dem Schritt P28 begonnen. Wenn sich bei dem Absolutwert des Lenkdrehmoments herausstellt, daß er kleiner als der vorbestimmte Wert ist, im Schritt P31, so wird festgestellt, daß der Lenkradrückführzustand herrscht. Hierdurch wird der Totzoneneinstellwert Dr entsprechend dem Lenkradrückführzustand als der Totzoneneinstellwert Dc ausgewählt (Schritt P32), und wird der Totzoneneinstellwert Dc (= Dr) zum vorher erhaltenen Tastverhältnis D1 hinzuaddiert, um das eingestellte Tastverhältnis D1a zu berechnen (Schritt P29).

Bei der voranstehend erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Winkelgeschwindigkeitssensor zur Feststellung der Motorwinkelgeschwindigkeit eingesetzt. Um die Motorwinkelgeschwindigkeit zu bestimmen, kann sie jedoch auch abgeschätzt und berechnet werden, aus einer Motorklemmenspannung und einem Motorstrom, wenn die elektrischen Eigenschaften des Motors, nämlich die Induktivität des Motors, der Motorklemmenwiderstand und die Konstante für die Rückwärts-EMK des Motors bekannt sind. In diesem Fall kann die Motorklemmenspannung auch aus der Batteriespannung (Stromversorgungsspannung) und dem Tastverhältnis zum Antrieb des Motors erhalten werden. Selbstverständlich kann das Verfahren, die Motorwinkelgeschwindigkeit durch die voranstehend geschilderte Berechnung zu erhalten, auch bei der voranstehenden Ausführungsform eingesetzt werden.

Diese Berechnung der Motorwinkelgeschwindigkeit stellt ein effektives Verfahren dar, welches nicht zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt, da keine zusätzlichen Teile erforderlich sind.

Weiterhin wurde bei der voranstehenden Ausführungsform eine Anordnung zur Einstellung des Tastverhältnisses mit dem Totzoneneinstellwert, welcher ein kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt, bei einer Treiberschaltung eingesetzt, bei welcher FET1 bis FET4 durch die Tastverhältnisse D1 und D2 getrieben werden. Bei der bekannten Treiberschaltung kann jedoch die vorliegende Erfindung auch bei jenem Treiberverfahren eingesetzt werden, bei welchem FET1 (oder FET2) durch das Tastverhältnis D1 getrieben wird, wogegen FET3 (oder FET4) so getrieben wird, daß es einen ON/OFF-Zustand einnimmt. In diesem Fall kann das Tastverhältnis D durch den Totzoneneinstellwert eingestellt werden.

Wie voranstehend erläutert berechnet die Steuereinheit des elektrischen Lenkservosystems gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Motortreiberschaltung zu treiben, welche durch Zusammenschaltung von Halbleiterelementen in Form einer H-Brücke gebildet wird, das Tastverhältnis des PWM- Signals zum Treiben der Halbleiterelemente auf der Grundlage des Stromsteuerwertes, und stellt das berechnete Tastverhältnis mit dem Einstellwert ein, der auf der Grundlage der Motorwinkelgeschwindigkeit festgelegt wird, um die Halbleiterelemente mit dem PWM-Signal zu treiben, welches ein eingestelltes Tastverhältnis aufweist. Daher stellt die vorliegende Erfindung folgende hervorragenden Auswirkungen zur Verfügung, so daß nicht nur die Erzeugung von Geräuschen und die Instabilität der Rückkopplungssteuerung, die in dem Lenkradrückführzustand leicht als Nachteile der Motortreiberschaltung dieser Art auftreten, ausgeschaltet oder abgemildert werden können, sondern auch das Gefühl beim Lenkvorgang in dem Bereich in der Nähe der Neutralposition des Lenkrades verbessert werden kann.

Claims

1. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem, welches
eine Rückkopplungssteuervorrichtung aufweist, um einen Abtriebswert eines Motors zu steuern, um eine Lenkhilfskraft an einen Lenkmechanismus abzugeben, entsprechend einem Wert eines Stromsteuersignals, das aus einem Lenkkrafthilfsvorgabewert berechnet wird, der auf der Grundlage eines Lenkdrehmomentsignals berechnet wird, das zumindest auf eine Lenkwelle einwirkt, und auf der Grundlage eines festgestellten Motorstromwertes, wobei die Steuervorrichtung für das elektrische Lenkservosystem aufweist:
eine Motortreibervorrichtung, welche eine Stromversorgung über die Eingangsklemmen einer H- Brückenschaltung anlegt, die durch Verbindung von vier Halbleiterelementen und des Motors über die Ausgangsklemmen der H-Brücke gebildet wird; und
eine Steuervorrichtung, bei welcher die Halbleiterelemente eines ersten Arms unter den Halbleiterelementen, von denen jeweils zwei ein Paar bilden, die mehrere Arme bilden, die einander gegenüberliegend in der H-Brückenschaltung vorgesehen sind, welche die Motortreibervorrichtung bildet, durch das PWM-Signal mit einem ersten Tastverhältnis getrieben werden, das auf der Grundlage des Stromsteuerwertes bestimmt wird, und die Halbleiterelemente des zweiten Arms durch das PWM- Signal mit einem zweiten Tastverhältnis getrieben werden, welches durch die Funktion des ersten Tastverhältnisses bestimmt ist, das auf der Grundlage des Stromsteuerwertes festgelegt wird.

2. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorstrommeßwert, der an die Rückkopplungssteuervorrichtung rückgekoppelt wird, ein Motorstrommeßwert ist, der durch das zweite Tastverhältnis kompensiert ist.

3. Steuervorrichtung für ein elektrisches Luftsteuerventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
eine Motorwinkelgeschwindigkeitsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung einer Winkelgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Batteriespannung, der Motorklemmenspannung, die auf der Grundlage des ersten Tastverhältnisses und des zweiten Tastverhältnisses bestimmt wird, und des Motorstrommeßwertes, der durch das zweite Tastverhältnis kompensiert ist.

4. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem, mit einer Rückkopplungssteuervorrichtung zum Steuern der von einem Motor abgegebenen Leistung, um eine Lenkhilfskraft einem Lenkmechanismus zur Verfügung zu stellen, entsprechend einem Wert eines Stromsteuersignals, das aus einem Lenkkrafthilfsvorgabewert berechnet wird, der auf der Grundlage eines Lenkdrehmomentsignals berechnet wird, das zumindest an einer Lenkwelle erzeugt wird, und auf der Grundlage eines festgestellten Motorstromwertes, wobei die Steuervorrichtung für das elektrische Lenkservosystem aufweist:
eine Motortreibervorrichtung, welche eine Stromversorgung über die Eingangsklemmen einer H- Brückenschaltung schaltet, die durch Zusammenschaltung von vier Halbleiterelementen und den Motor über die Ausgangsklemmen der H-Brücke gebildet wird; und
eine Steuervorrichtung, welche ein erstes PWM-Signal mit einem ersten Tastverhältnis auf der Grundlage des Stromsteuerwertes berechnet, um die Halbleiterelement eines ersten Arms unter den Halbleiterelementen zu treiben, von denen zwei ein Paar bilden, wodurch mehrere einander gegenüberliegende Arme der H- Brückenschaltung gebildet werden, welche die Motortreibervorrichtung bildet, zum Berechnen eines zweiten PWM-Signals mit einem zweiten Tastverhältnis, um die Halbleiterelemente eines zweiten Arms in vorbestimmter Funktion des ersten Tastverhältnisses zu treiben, und zur unabhängigen Ausgabe des ersten PWM- Signals mit dem ersten Tastverhältnis und des zweiten PWM-Signals mit dem zweiten Tastverhältnis an die Motortreibervorrichtung.

5. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zur Berechnung eines ersten Tastverhältnisses auf der Grundlage des Stromsteuerwertes, und zur Berechnung eines zweiten Tastverhältnisses auf der Grundlage einer vorbestimmten Gleichung als Funktion des ersten Tastverhältnisses;
eine Vorrichtung zur Ausgabe des ersten PWM-Signals mit dem ersten Tastverhältnis durch Eingabe eines Wertes des ersten Tastverhältnisses; und
eine Vorrichtung zur Ausgabe des zweiten PWM-Signals mit dem zweiten Tastverhältnis durch Eingabe eines Wertes des zweiten Tastverhältnisses.

6. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Gleichung gegegeben ist durch: D2 = a · D1 + bwobei D2 das zweite Tastverhältnis ist, D1 das erste Tastverhältnis, und a und b Konstanten sind.

7. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zur Berechnung eines ersten Tastverhältnisses als Digitaldaten auf der Grundlage des Stromsteuerwertes, und zur Berechnung eines zweiten Tastverhältnisses als Digitaldaten mit der vorbestimmten Gleichung durch Eingabe des Wertes für das erste Tastverhältnis;
eine Vorrichtung zur Umwandlung der Digitaldaten des ersten Tastverhältnisses und der Digitaldaten des zweiten Tastverhältnisses, die von der Berechnungsvorrichtung ausgegeben werden, in Analogdaten des ersten Tastverhältnisses bzw. des zweiten Tastverhältnisses;
eine Signalerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Sägezahnsignals oder eines Dreiecksignals mit einer Wellenlänge entsprechend einem Zyklus eines PWM- Signals; und
eine PWM-Signalausgabevorrichtung zur Umwandlung der Signalform, die von der Signalerzeugungsvorrichtung ausgegeben wird, in ein erstes PWM-Signal, dessen Dauer einer Spannung des Analogsignals des ersten Tastverhältnisses entspricht, und der Signalform des zweiten Tastverhältnisses in ein zweites PWM-Signal mit einer Dauer entsprechend der Spannung des Analogsignals des zweiten Tastverhältnisses.

8. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zur Berechnung eines Wertes eines ersten Tastverhältnisses in Digitaldaten auf der Grundlage des Stromsteuerwertes;
eine Funktionssignalerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung des Analogsignals eines zweiten Tastverhältnisses auf der Grundlage der Digitaldaten des ersten Tastverhältnisses;
eine Vorrichtung zur Umwandlung der Digitaldaten des ersten Tastverhältnisses in Analogdaten des ersten Tastverhältnisses;
eine Signalerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Sägezahnsignals oder eines Dreiecksignals mit einer Wellenlänge entsprechend einem Zyklus des PWM-Signals; und
eine PWM-Signalwandlervorrichtung zur Umwandlung der Signalform, die von der Signalerzeugungsvorrichtung ausgegeben wird, in ein erstes PWM-Signal mit einer Dauer entsprechend einer Spannung des Analogsignals des ersten Tastverhältnisses, und in das zweite PWM- Signal mit einer Dauer entsprechend der Spannung des Analogsignals des zweiten Tastverhältnisses.

9. Steuervorrichtung für ein elektrisches Lenkservosystem mit einer Rückkopplungssteuervorrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung eines Motors, um eine Lenkhilfskraft an einen Lenkmechanismus anzulegen, entsprechend einem Wert eines Stromsteuersignals, das aus einem Lenkkrafthilfsvorgabewert berechnet wird, der auf der Grundlage eines Lenkdrehmomentsignals berechnet wird, das zumindest an einer Lenkwelle erzeugt wird, und auf der Grundlage eines festgestellten Motorstromwertes, wobei die Steuervorrichtung für das elektrische Lenkservosystem aufweist:
eine Motortreibervorrichtung, welche eine Stromversorgung über die Eingangsklemmen einer H- Brückenschaltung anlegt, die durch Zusammenschaltung von vier Halbleiterelementen und des Motors über die Ausgangsklemmen der H-Brücke gebildet wird;
eine Berechnungsvorrichtung zur Berechnung eines Tastverhältnisses eines PWM-Signals auf der Grundlage eines Stromsteuersignals;
eine Motorwinkelgeschwindigkeitsbestimmungsvorrichtung; und
eine Tastverhältniseinstellvorrichtung zur Einstellung eines berechneten Tastverhältnisses des PWM-Signals mit einem Einstellwert, der auf der Grundlage der festgestellten Motorwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird.

10. Steuervorrichtung für eine elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwert gegeben ist durch: Dc = a · ω + dBwobei Dc ein Einstellwert ist, dB eine Konstante (ein Standardeinstellwert), ω die Motorwinkelgeschwindigkeit, und a eine Konstante.