DE60034502T2

DE60034502T2 - Regler für eine motorgetriebene Servolenkung

Info

Publication number: DE60034502T2
Application number: DE60034502T
Authority: DE
Inventors: Jiro Chuo-ku Nakano; Ichiro Chuo-ku Nagashima
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2020-04-01
Also published as: EP1040983B1; US6445151B1; EP1040983A2; DE60034502D1; JP2000280927A; EP1040983A3; JP3752882B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus, der einen Lenkvorgang eines Lenkrades mit Hilfe der Antriebskraft eines Elektromotors unterstützt.
Beschreibung des Standes der Technik:
Die 6 bis 8 zeigen einen typischen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus und eine herkömmliche Steuerung für den motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus.
6 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Gesamtstruktur des motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus zeigt; 7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen in dem in 6 gezeigten motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus bereitgestellten Momentabtastmechanismus zeigt; und 8 ist ein Blockdiagramm der herkömmlichen Steuerung für den motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus.
Als Erstes wird die Gesamtstruktur des motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus mit Bezug auf 6 beschrieben.
Ein Lenkrad 70 ist an einer Welle 61 befestigt, die mit einem Momentabtastmechanismus 60 verbunden ist. An dem Momentabtastmechanismus 60 ist eine Welle 75 verbunden, auf der ein Untersetzungsgetriebe 71a bereitgestellt ist. Das Untersetzungsgetriebe 71a befindet sich ineinander im Eingriff mit einem Untersetzungsgetriebe 71b, das an einer Abtriebswelle eines Elektromotors 50 befestigt ist. Die Welle 75 ist ebenso mit einem Lenkgetriebe 72 verbunden. Zu lenkende Räder 73 sind an den entgegengesetzten Enden einer Stange 74 befestigt, die mit dem Lenkgetriebe 72 verbunden ist.
Als Nächstes wird die Struktur des Momentabtastmechanismus 60 mit Bezug auf 7 beschrieben.
Der Momentabtastmechanismus 60 weist die Welle 61, die hohl ist, und deren unterer Bereich einen oberen Bereich 62a eines Gehäuses 62 durchdringt, auf. Die Welle 75 durchdringt einen unteren Bereich 62b des Gehäuses 62, und das vorstehend beschriebene Untersetzungsgetriebe 71a (siehe 6), das sich ineinander im Eingriff mit dem Untersetzungsgetriebe 71b befindet, ist an der Welle 75 befestigt.
Ein Torsionsstab 65 ist innerhalb des Inneren der Welle 61 untergebracht. Das obere Ende des Torsionsstabs 65 ist mit der Welle 61 durch Verwenden eines Bolzens 66 gekoppelt, und das untere Ende des Torsionsstabs 65 befindet sich im verkeilten Eingriff mit einem inneren Bereich der Welle 75.
Das heißt, dass der Momentabtastmechanismus 60 so eingerichtet ist, dass wenn ein Lenkmoment an die Welle 61 nach Betreiben des Lenkrades 70 übertragen wird, der Torsionsstab 65 gedreht wird, was zu einem Erzeugen einer relativen Verschiebung zwischen der Welle 61 und der Welle 75 führt.
Zwei gepaarte Sensorringe 67, die aus magnetischem Material ausgebildet sind, sind innerhalb des Gehäuses 62 angeordnet, um die Welle 61 zu umgeben. Einer der Sensorringe 67 ist an der Welle 61 befestigt, und der andere der Sensorringe 67 ist an der Welle 75 befestigt. Eine Sensorspule ist innerhalb des Gehäuses 62 an solch einer Position bereitgestellt, dass die innere Umfangsoberfläche der Sensorspule 68 den äußeren Umfangsoberflächen des Sensorrings 67 gegenübersteht.
Wenn eine relative Verschiebung zwischen den Wellen 61 und 65 produziert wird, ändert sich der Umfang eines Überlappens zwischen den End-Oberflächen des Sensorrings 67, was zur Folge hat, dass sich die Induktion der Sensorspule 68 ändert. Daher wird ein Signal, das ein Lenkmoment darstellt (nachstehend als „Momentsensorsignal" bezeichnet) erhalten.
Die Sensorspule 68 ist elektrisch mit einer Steuerung 100 für den motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus verbunden (siehe 6 und 8).
Als Nächstes wird die elektrische Konfiguration der Steuerung 100 mit Bezug auf 8 beschrieben.
Die Steuerung 100 umfasst eine Schnittstellenschaltung (nachstehend als eine „I/F-Schaltung" bezeichnet) 69, die das Momentsensorsignal empfängt, und es in ein Momentsignal konvertiert, das das Lenkmoment darstellt. Zwei Mikrocomputer, d.h. ein Mikrocomputer 80 und ein Mikrocomputer 90 sind mit der I/F-Schaltung 69 verbunden. Der Mikrocomputer 80 umfasst eine Momentberechnungssektion und eine Motorsteuerungssektion 82. Die Momentberechnungssektion 81 empfängt das Momentsignal von der I/F-Schaltung 69 und berechnet das Lenkmoment. Die Motorsteuerungssektion 82 gibt ein Steuersignal entsprechend der durch die Momentberechnungssektion 81 berechneten Lenkmoment an eine Ansteuerschaltung 83 aus. Die Ansteuerschaltung 83 versorgt den Elektromotor 50 gemäß der Steuersignalausgabe von der Motorsteuerungssektion 82 mit einem Ansteuerstrom.
Der Mikrocomputer 90 umfasst eine Momentberechnungssektion 91, die das Lenkmoment auf eine gleiche Weise berechnet, wie sie bei der Momentberechnungssektion 81 des Mikrocomputers 80 angewendet wird. Der Mikrocomputer 90 umfasst weiterhin eine Momentüberwachungssektion 93, die das durch die Momentberechnungssektion 81 des Mikrocomputers 80 berechnete Lenkmoment mit den durch die Momentberechnungssektion 91 berechneten Lenkmoment vergleicht, um eine Differenz dazwischen zu erfassen. Wenn bestimmt wird, dass die Differenz ein vorbestimmtes Niveau ein Mal überschritten hat, bestimmt die Momentüberwachungssektion 93, dass die Steuerung 100 in einen abnormen Zustand gewechselt ist. Der Mikrocomputer 90 umfasst weiterhin eine Stromüberwachungssektion 92, die einen abnormen Zustand des Elektromotors 50 durch Überwachen eines durch den Elektromotor 50 fließenden Stroms erfasst.
Nun wird der Betrieb der Steuerung 100 beschrieben.
Wenn dem Lenkrad 70 ein Lenkmoment aufgebracht wird (6) dreht sich der Torsionsstab 65 (7), was dazu führt, dass eine relative Verschiebung zwischen der Welle 61 und der Welle 75 erzeugt wird. Als eine Folge ändert sich die Überlappung zwischen den Endoberflächen der Sensorringe 67, und daher ändert sich die Induktion der Sensorspule 68. Diese Änderung der Induktion wird durch die I/F-Schaltung 69 der Steuerung 100 als ein Momentsensorsignal erfasst (8), und wird in ein Momentsignal entsprechend dem Lenkmoment konvertiert. Anschließend wird das Momentsignal an die Momentberechnungssektion 81 des Mikrocomputers 80 gesendet, wo das Lenkmoment auf Basis des Momentsignals berechnet wird.
Anschließend wird ein Momentbefehlswert, der dem berechneten Lenkmoment entspricht, an die Motorsteuerungssektion 82 ausgegeben, die wiederum ein Steuersignal entsprechend dem Momentbefehlswert an die Ansteuerschaltung 83 ausgibt. Die Ansteuerschaltung 83 versorgt den Elektromotor 50 gemäß dem Steuersignal mit Ansteuerstrom, sodass sich der Elektromotor 50 dreht.
Eine Drehung des Elektromotors 50 wird über die Untersetzungsgetriebe 71a und 71b an die Welle 75 übertragen, um die Welle 75 zu drehen. Daher wird ein Drehmoment der Welle 75, d.h. ein Lenkmoment, erhöht, um den Lenkvorgang zu unterstützen.
Wenn die Momentüberwachungssektion 93 oder die Stromüberwachungssektion 92 einen abnormen Zustand erfasst, wird ein Abnorm-Signal an die Motorsteuerungssektion 82 gesendet, woraufhin die Motorsteuerungssektion 82 die Ausgabe des Steuersignals beendet, um die Steuerung des Elektromotors 50 zu beenden.
Jedoch ist die Steuerung 100 eingerichtet, ein Auftreten eines abnormen Zustands durch einmalige Erfassung eines Zustandes, in dem der durch den Vergleichsvorgang der Momentüberwachungssektion 93 erhaltenen Differenz ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, zu bestimmen, und die Steuerung des Elektromotors 50 unverzögert nach der Erfassung des abnormen Zustands zu beenden.
Hierfür gibt es eine Möglichkeit, dass die Steuerung des Elektromotors 50 beendet wird, auch wenn der Lenkmomentwert sich auf Grund einer externen Störung ändert, die das elektrische System, das sich von dem Momentabtastmechanismus 60 bis zu der Steuerung 100 erstreckt, oder einer externen Störung, die auf die Steuerung 100 selbst wirkt, zu beenden.
Das heißt, dass die herkömmliche Steuerung den Nachteil einer unzureichenden Zuverlässigkeit in Bezug auf eine Beurteilung eines abnormen Zustands aufweist, oder Schwierigkeiten damit hat, richtig zu entscheiden, ob die Steuerung des Elektromotors 50 auf Grund eines abnormen Zustands der Steuerung 100 wirklich beendet ist.
US-A-4869334 zeigt die Merkmale der Präambel von Anspruch 1.
Zusammenfassung der Erfindung
In Anbetracht des Vorstehenden ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus bereitzustellen, der eine verbesserte Zuverlässigkeit bezüglich einer Beurteilung eines abnormen Zustands aufweist.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, schafft die Erfindung eine Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus, der einen Lenkmechanismus, ein mit dem Lenkmechanismus verbundenes Lenkrad, einen Momentabtastmechanismus zum Abtasten eines an dem Lenkrad anliegenden Lenkmoments und einen Elektromotor zum Erzeugen eines Hilfs-/ bzw. Unterstützungslenkmoments umfasst. Die Steuerung weist eine Steuersektion bzw. Steuerungssektion zum Steuern des Elektromotors auf der Grundlage eines Steuersignals entsprechend dem durch den Momentabtastmechanismus bzw. Momentabfühlmechanismus abgetasteten bzw. abgefühlten Lenkmoment; und eine Abnormzustandsbeurteilungssektion, die eine Steuersignalausgabe von der Steuersektion empfängt, ein Kontinuitätsmaß eines Zustands bestimmt, bei dem das Steuersignal ein abnormes Niveau annimmt, und darüber beurteilt, dass die Steuersektion abnorm ist, wenn das bestimmte Kontinuitätsmaß ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
Bei der Steuerung der Erfindung wird das Kontinuitätsmaß eines Zustandes bestimmt, in dem das Steuersignal ein abnormes Niveau annimmt, und die Steuersektion wird als abnorm beurteilt, wenn das bestimmte Kontinuitätsmaß ein vorbestimmtes Niveau erreicht, im Gegensatz zu einer herkömmlichen Steuerung, in der die Steuersektion unmittelbar nach einmaligem Erfassen des Steuersignals, das einen voreingestellten Wert erreicht, als abnorm beurteilt. Hierbei kann eine Zuverlässigkeit einer Abnormzustandsbeurteilung verbessert werden.
Die Abnormzustandsbeurteilungssektion ist vorzugsweise eingerichtet, zu beurteilen, dass die Steuersektion abnorm ist, wenn die Anzahl von Male, in denen das empfangene Steuersignal von einem zulässigen Bereich abweicht, eine vorbestimmte Anzahl erreicht hat. Alternativ kann die Abnormzustandsbeurteilungssektion eingerichtet sein, zu beurteilen, dass die Steuersektion abnorm ist, wenn eine Zeitperiode, über die das empfangene Steuersignal über den zulässigen Bereich herausgeht, eine vorbestimmte Länge erreicht hat.
Vorteilhafterweise ist die Steuersektion aus einem einzelnen Mikrocomputer gebildet, und das Kontinuitätsmaß wird mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors bestimmt. In diesem Fall, da das Kontinuitätsmaß durch Verwenden des digitalen Signalprozessors bestimmt wird, können Produktionskosten der Steuerung reduziert werden, als im Vergleich mit einer Steuerung, bei der das Kontinuitätsmaß durch Verwenden eines Mikrocomputers bestimmt wird.
Vorzugsweise wird das Kontinuitätsmaß auf der Grundlage eines Durchschnittsniveaus des während einer vorbestimmten Zeitperiode erhaltenen Steuersignals bestimmt.
Bei einer Konfiguration, bei der die Differenz zwischen einem bestimmten Maximalwert und einem anschließenden Maximalwert des Steuersignals berechnet wird, und ein Abnormzustand als aufgetreten bestimmt wird, wenn die berechnete Differenz einen vorbestimmten Wert übersteigt, steigt die Differenz durch einmaliges Erzeugen eines großen Maximalwerts, was darin resultiert, dass fälschlicherweise ein Abnormzustand erfasst wird. Im Gegensatz dazu kann in der Steuerung gemäß der Erfindung solch eine falsche Erfassung vermieden werden, weil das Kontinuitätsmaß auf der Grundlage eines Durchschnittsniveaus des während einer vorbestimmten Zeitperiode empfangenen Steuersignals bestimmt wird.
Vorteilhafterweise weist die Abnormzustandsbeurteilungssektion eine Informiereinrichtung auf, zum Informieren eines Abnormzustands der Steuersektion, die durch die Abnormzustandsbeurteilungssektion erfasst wird. Vorteilhafterweise weist die Abnormzustandsbeurteilungssektion eine Steuerunterdrückungssektion auf, zum Beenden einer Steuerung des Elektromotors, wenn die Abnormzustandsbeurteilungssektion einen Abnormzustand der Steuersektion erfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene weitere Aufgaben, Merkmale und viele der zugehörigen Vorteile der Erfindung werden leicht verstanden, wenn diese, durch Bezugnahme auf die nachstehende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen betrachtet werden, in denen gilt:
1 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration einer Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf einer durch die in 1 gezeigten Steuerung durchgeführten Steuerung zeigt;
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das Variationen des Mittelwertes eines in einem in 1 gezeigten digitalen Signalprozessor berechneten Steuersignal zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf einer durch eine Steuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchgeführten Steuerung zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration einer Steuerung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
6 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Gesamtstruktur eines motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus zeigt, der mit einer zweckbestimmten Steuerung ausgestattet ist;
7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen in dem in 6 gezeigten motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus bereitgestellten Momentabtastmechanismus zeigt; und
8 ist ein Blockdiagramm der herkömmlichen Steuerung für den in 6 gezeigten motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Es werden Ausführungsbeispiele einer Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß der Erfindung mit Referenz auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration einer Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; 2 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der durch die Steuerung von 1 durchgeführten Steuerung zeigt; und 3 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das Variationen des Mittelwertes eines in einem in 1 gezeigten digitalen Signalprozessor berechneten Steuersignals zeigt.
Da der motorbetriebene Servolenkungsmechanismus die gleiche Struktur wie die in den 6 und 7 gezeigten herkömmliche Strukturen aufweist, wird eine Beschreibung weggelassen.
Eine Steuerung 10 für den motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus umfasst eine I/F-Schaltung 69, die ein Momentsensorsignal empfängt, und es in ein Momentsignal konvertiert, das das Lenkmoment angibt. Ein Mikrocomputer 20 ist mit der I/F-Schaltung 69 verbunden. Der Mikrocomputer 20 umfasst eine Momentberechnungssektion 22, die das Momentsignal von der I/F-Schaltung 69 empfängt, das Lenkmoment berechnet und einen Momentbefehl entsprechend dem berechneten Lenkmoment ausgibt. Der Mikrocomputer 20 weist weiterhin eine Motorsteuerungssektion 40 auf, die ein Steuersignal entsprechend dem Momentbefehl an eine Ansteuerschaltung 83 ausgibt.
Die Steuerung 10 umfasst weiterhin einen digitalen Signalprozessor 30. Der digitale Signalprozessor 30 empfängt die Steuersignalausgabe von der Motorsteuerungssektion 40 und berechnet die Summe des Produkts der Steuerwerte, die durch das empfangene Steuersignal angegeben werden, und gibt ein Ergebnis der Berechnung an eine Abnormzustandsbeurteilungssektion 21 des Mikrocomputers 20 aus.
Als Nächstes wird der Ablauf einer durch die Steuerung 10 durchgeführten Steuerung mit Bezug auf 2 beschrieben.
Der digitale Signalprozessor 30 ruft zuerst das Steuersignal von der Motorsteuerungssektion 40 ab (Schritt 10, wobei nachstehend Schritt vereinfacht als „S" bezeichnet wird); berechnet einen Steuerwert X aus dem abgerufenen Steuersignal; und speichert den berechneten Steuerwert X in einem darin bereitgestellten Speicher (S12). Anschließend erhöht der digitale Signalprozessor 30 eine Berechnungsnummer M um eins, die einen Parameter darstellt, der die Anzahl von Malen angibt, wie oft die Berechnung zum Erhalten des Kontrollwerts X durchgeführt wurde (S14), und beurteilt, ob die Berechnungsnummer M eine voreingestellte Berechnungsnummer M1 erreicht hat (S16).
Das heißt, bis die Berechnungsnummer M die eingestellte Berechnungsnummer M1 erreicht, wiederholt der digitale Signalprozessor 30 die Verarbeitung zum Abrufen des Steuersignals, des Berechnens eines entsprechenden Steuerwerts X und des Speicherns des berechneten Steuerwerts X (S10 bis S16).
Anschließend, wenn die Berechnungsnummer M die eingestellte Berechnungsnummer M1 erreicht (S16: Ja), berechnet der digitale Signalprozessor 30 einen Mittelwert Xa der in dem Speicherbereich gespeicherten Steuerwerte X (S18) und setzt die Berechnungsnummer M zurück (S20). Der durch den digitalen Signalprozessor 30 berechnete Mittelwert Xa der Steuerwerte X wird an die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 des Mikrocomputers 20 gesendet. Die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 beurteilt, ob der Mittelwert Xa von einem zulässigen Bereich ΔXa abweicht (S22). Wenn der Mittelwert Xa beurteilt wird, von dem zulässigen Bereich ΔXa abzuweichen (S22: Ja), erhöht die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 eine Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N um eins, die die Anzahl von Malen angibt, in denen der Mittelwert Xa von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht (S24).
In einem in 3 gezeigten beispielhaften Fall, bei dem die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 von dem digitalen Signalprozessor 30 X_n bis X_n+18 als Mittelwerte Xa empfängt, erhöht die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N um eins nach Empfang von X_n+6 und X_n+7, wobei sich beide außerhalb des zulässigen Bereiches ΔXa befinden (S24).
Wenn die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N beurteilt wird, eine voreingestelite Nummer N1 erreicht oder überschritten zu haben (S26: Ja), sendet die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 einen Steuerungsunterdrückungsbefehl an die Motorsteuerungssektion 40 (28).
In einem beispielhaften Fall von N1 = 8, erreicht die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N die voreingestellte Nummer N1 wenn die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 X_n+6, X_n+7 und X_n+11 – X_n+16 erreicht, wobei sich alle außerhalb des in 3 gezeigten zulässigen Bereich ΔXa befinden, woraufhin die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 den Steuerungsunterdrückungsbefehl an die Motorsteuerungssektion 40 sendet (S28).
Das heißt, dass wenn der Mittelwert Xa der Steuerwerte X wiederholt von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich die Steuerung 10 in einem abnormen Zustand befindet. In diesem Fall wird der Steuerungsunterdrückungsbefehl an die Motorsteuerungssektion 40 gesendet (S28).
Nach Empfang des Steuerungsunterdrückungsbefehls beendet die Motorsteuerungssektion 40 eine Ausgabe des Steuersignals an die Ansteuerschaltung 83, um einen Antrieb des Elektromotors 50 zu beenden.
Anschließend gibt die Abnormzustandsüberwachungssektion ein Abnormzustandsinformiersignal an eine Warnlampe 52 aus, die an einer Instrumententafel eines Fahrzeugs angebracht ist (S30). Als eine Folge wird die Warnlampe 52 eingeschaltet, oder zum blinken gebracht, um den Fahrer über den Abnormzustand der Steuerung 10 zu informieren.
Anschließend setzt die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N zurück (S32) und beendet die Verarbeitung.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Verwenden der Steuerung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dass die Steuerung des Elektromotors 50 beendet wird, wenn die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer – die die Anzahl von Malen, in denen der Mittelwert Xa der Steuerwerte X der Steuersignalausgabe von der Motorsteuerungssektion 40 von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht – die voreingestellte Zahl N1 erreicht hat.
Dementsprechend wird eine Steuerung des Elektromotors 50 nicht sofort nach einmaligem Erfassen des Steuerwertes, der den voreingestellten Wert erreicht hat, wie im Fall der herkömmlichen Steuerung, beendet. Daher wird eine Zuverlässigkeit einer Abnormzustandsbestimmung verbessert.
Weiterhin wird nur ein Minicomputer benötigt, was zur Folge hat, dass Produktionskosten im Vergleich mit der herkömmlichen Steuerung, die zwei Mikrocomputer benötigt, verringert werden.
Während die herkömmliche Steuerung zwei Signalpfade zum Verbinden der I/F-Schaltung 69 mit den Mikrocomputern 80 und 90 benötigt, benötigt weiterhin die Steuerung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur einen Signalpfad zum Verbinden der I/F-Schaltung 69 mit dem Mikrocomputer 20, wobei die Schaltungskonfiguration vereinfacht wird, was zu einer verbesserten Zuverlässigkeit der Steuerung 10 führt.
Bei der vorstehend beschriebenen Steuerung wird die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N erhöht, auch wenn der Mittelwert Xa von dem zulässigen Bereich ΔXa im Gegensatz zu kontinuierlich periodisch abweicht. Jedoch kann die Steuerung so modifiziert werden, dass die Abweichungs- Häufigkeits-Nummer N nur erhöht wird, wenn der Mittelwert Xa von dem zulässigen Bereich ΔXa kontinuierlich abweicht, und wenn die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N die voreingestellte Nummer N1 erreicht, dass eine Steuerung des Elektromotors 50 beendet wird.
Als Nächstes wird eine Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben.
Die Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Elektromotors beendet wird, wenn die Anzahl von Malen, in denen der Mittelwert Xa der Steuerwerte X von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht, die voreingestellte Nummer N1 innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode erreicht hat.
4 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf einer durch die Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführten Steuerung zeigt.
Da die Steuerung des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels identisch mit der Steuerung des ersten Ausführungsbeispiels ist, mit Ausnahme des in 4 gezeigten Steuerablaufes, werden Beschreibungen für die identischen Bereiche weggelassen.
Als Erstes wird ein (nicht gezeigter) in dem Mikrocomputer 20 eingebauter Timer TM gestartet (S50). Anschließend ruft der digitale Signalprozessor 30 zuerst das Steuersignal von der Motorsteuerungssektion 40 ab (S52), berechnet einen Steuerwert X aus dem abgerufenen Steuersignal und speichert den berechneten Steuerwert X in einem darin bereitgestellten Speicher (S54). Anschließend erhöht der digitale Signalprozessor 30 eine Berechnungsnummer M um eins, die ein Parameter ist, die die Anzahl von Malen angibt, in denen eine Berechnung zum Erhalten des Steuerwerts X durchgeführt wurde (S56), und beurteilt, ob die Berechnungsnummer M eine voreingestellte Berechnungsnummer M1 erreicht hat (S58).
Das heißt, wenn die Berechnungsnummer M die voreingestellte Berechnungsnummer M1 erreicht hat, wiederholt der digitale Signalprozessor 30 die Verarbeitung zum Abrufen des Steuersignals, des Berechnens eines entsprechenden Steuerwerts X und des Speicherns des berechneten Steuerwerts X (S52 bis S58).
Anschließend, wenn die Berechnungsnummer M die voreingestellte Berechnungsnummer M1 erreicht hat (S58: Ja), berechnet der digitale Signalprozessor 30 einen Mittelwert Xa der in den Speicherbereich gespeicherten Steuerwerte X (S60) und setzt die Berechnungsnummer M zurück (S62). Der Mittelwert Xa der durch den digitalen Signalprozessor 30 berechneten Steuerwerte X wird an die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 des Mikrocomputers 20 gesendet. Die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 beurteilt, ob der Mittelwert Xa von einem zulässigen Bereich ΔXa abweicht (S64). Wenn der Mittelwert Xa beurteilt wird, von dem zulässigen Bereich ΔXa abzuweichen (S64: Ja) erhöht die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 eine Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N, die die Anzahl von Malen angibt, in denen der Mittelwert Xa von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht, um eins (S66).
Anschließend beurteilt der Mikrocomputer 20, ob eine von dem Timer TM abgezählte Zeit T eine voreingestellte Zeit T1 erreicht hat (S68). Bis die Zeit T beurteilt wird, die voreingestellte Zeit T1 erreicht zu haben, wird die Verarbeitung zum Abrufen der Steuersignale und Berechnen des Mittelwerts Xa der Kontrollwerte X des Steuersignals wiederholt (S52 bis S68).
Wenn die von dem Timer TM abgezählte Zeit T die voreingestellte Zeit T1 erreicht hat (S68: Ja), wird der Timer TM zurückgesetzt (S70), und wenn die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N beurteilt wird, eine voreingestellte Nummer N1 erreicht oder überschritten zu haben (S72: Ja), sendet die Abnormzustandsüberwachungssektion einen Steuerungsunterdrückungsbefehl an die Motorsteuerungssektion 40 (S74).
In einem beispielhaften Fall von N1 = 6 erreicht die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N die voreingestellte Nummer N1 während der zweiten Periode P2 in 3, während der X_n+11 – X_n+16 als Mittelwerte Xa berechnet werden, da X_n+11 – X_n+16 alle außerhalb des in 3 gezeigten zulässigen Bereichs ΔXa liegen. In diesem Fall sendet die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 den Steuerungsunterdrückungsbefehl an die Motorsteuerungssektion 40 (S74).
Das heißt, wenn der Mittelwert Xa der Steuerwerte X wiederholt von dem zulässigen Bereich ΔXa innerhalb der voreingestellten Zeitperiode T1 abweicht, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass sich die Steuerung 10 in einem abnormen Zustand befindet. Daher wird der Steuerungsunterdrückungsbefehl an die Motorsteuerungssektion 40 gesendet (S74).
Nach Empfang des Steuerungsunterdrückungsbefehls beendet die Motorsteuerungssektion 40 die Ausgabe des Steuersignals an die Ansteuerschaltung 83, um einen Antrieb des Elektromotors 50 zu beenden.
Anschließend gibt die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 ein Abnormzustandsinformiersignal an die Warnlampe 52 aus, die an der Instrumententafel des Fahrzeugs angebracht ist (S76). Als eine Folge wird die Warnlampe 52 eingeschaltet oder zum Blinken gebracht, um den Fahrer über den Abnormzustand der Steuerung 10 zu informieren.
Anschließend setzt die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N zurück (S78) und beendet die Verarbeitung.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Verwenden der Steuerung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, dass die Steuerung des Elektromotors 50 beendet wird, wenn die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer – die die Anzahl von Malen angibt, in denen der Mittelwert Xa der Steuerwerte X der Steuersignalausgabe der Motorsteuerungssektion 40 von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht – die voreingestellte Nummer N1 innerhalb der voreingestellten Zeitperiode T1 erreicht hat.
Dementsprechend wird eine Steuerung des Elektromotors 50 nicht sofort nach einmaligem Erfassen, dass der Steuerwert den voreingestellten Wert erreicht hat, wie im Fall der herkömmlichen Steuerung, nicht beendet. Daher wird eine Zuverlässigkeit einer Abnormzustandsbeurteilung verbessert.
Da weiterhin nur ein Minicomputer benötigt wird, können Produktionskosten im Vergleich mit der herkömmlichen Steuerung, die zwei Mikrocomputer benötigt, verringert werden.
Während weiterhin die herkömmliche Steuerung zwei Signalpfade zum Verbinden der I/F-Schaltung 69 mit den Mikrocomputern 80 und 90 benötigt, benötigt die Steuerung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur einen Signalpfad zum Verbinden der I/F-Schaltung 69 mit dem Mikrocomputer 20, wodurch die Schaltungskonfiguration vereinfacht wird.
Bei der vorstehend beschriebenen Steuerung wird die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N auch dann erhöht, wenn der Mittelwert Xa von dem zulässigen Bereich ΔXa im Gegensatz zu kontinuierlich periodisch innerhalb der voreingestellten Zeitperiode T1 abweicht. Jedoch kann die Steuerung so modifiziert werden, dass die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N nur dann erhöht wird, wenn der Mittelwert Xa von dem zulässigen Bereich ΔXa kontinuierlich innerhalb der voreingestellten Zeitperiode T1 abweicht, und wenn die Abweichungs-Häufigkeits-Nummer N die voreingestellte Nummer N1 erreicht, wird die Steuerung des Elektromotors 50 beendet.
5 zeigt eine Steuerung 12 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Steuerung 12 werden von der Ansteuerschaltung 83 an den Elektromotor 50 zugeführte momentane Größen durch Verwenden einer A/D-Konvertierschaltung 54 in digitale Signal konvertiert, und die digitalen Signale werden an den digitalen Signalprozessor 30 gesendet, der einen Mittelwert der digitalen Signale berechnet.
Weiterhin wird in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die Anzahl von Malen, in denen der Mittelwert Xa der Steuerwerte X der Steuersignale von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht, gezählt. Jedoch kann ein Schema zum Zählen der Anzahl von Malen, in denen der Maximal- oder Minimalwert der Steuerwerte X von dem zulässigen Bereich ΔXa abweicht, angewendet werden.
Weiterhin kann eine Gewichtungseinrichtung angewendet werden, die eine Gewichtung entsprechend der Größe des Lenkmoments bereitstellt, zum Beispiel durch einen Vorgang zum Ändern des zulässigen Bereichs ΔXa mit der Größe des Lenkmoments.
Weiterhin kann der digitale Signalprozessor 30 eingerichtet sein, die Funktion der Abnormzustandsüberwachungssektion 21 bereitzustellen.
Die Momentberechnungssektion 22 und die Motorsteuerungssektion 40 entsprechen der Steuersektion der gegenwärtigen Erfindung; und der digitale Signalprozessor 30, und die Abnormzustandsüberwachungssektion 21 entsprechen der Abnormzustandsbeurteilungssektion der gegenwärtigen Erfindung. Ebenso entspricht die Warnlampe 52 der Informier-Sektion der gegenwärtigen Erfindung.
In einer tatsächlichen Steuerung werden die Abnormzustandsüberwachungssektion, die Momentberechnungssektion 22 und die Motorsteuerungssektion 40 des Mikrocomputers 20 mit Hilfe eines in einer nicht gezeigten Speichereinrichtung des Mikrocomputers 20 gespeicherten Steuerprogramm realisiert.
Weiterhin dienen die Verarbeitung der Schritte S10 bis S26 in 2 und die Verarbeitung der Schritte S50 bis S72 in 4 alle als die Abnormzustandsbeurteilungssektion der Erfindung; Schritt S28 in 2 und Schritt S74 in 4 dienen beide als die Steuerunterdrückungssektion der Erfindung; und Schritt S30 in 2 und Schritt S76 in 4 dienen beide als die Informier-Sektion der Erfindung.
Es ist ersichtlich, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen der Erfindung im Lichte der vorstehenden Lehre möglich sind. Es soll hierbei verstanden sein, dass innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche die Erfindung anderweitig realisiert werden kann, als speziell hier beschrieben.
In einer Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gibt eine Motorsteuerungssektion ein Steuersignal entsprechend einer Momentbefehlsausgabe von einer Momentberechnungssektion an eine Ansteuerschaltung aus. Ein digitaler Signalprozessor empfängt das Steuersignal, berechnet einen Mittelwert von Werten des Steuersignals während einer vorbestimmten Zeitperiode und gibt den Mittelwert an eine Abnormzustandsüberwachungssektion aus. Die Abnormzustandsüberwachungssektion zählt die Anzahl von Malen, in der der Mittelwert von einem zulässigen Bereich abweicht. Wenn die Anzahl von Malen eine vorbestimmte Anzahl erreicht hat, bestimmt die Abnormzustandsüberwachungssektion, dass die Steuerung sich in einem Abnormzustand befindet, und gibt ein Steuerunterdrückungssignal an die Motorsteuerungssektion aus.

Claims

Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus, der einen Lenkmechanismus, ein mit dem Lenkmechanismus verbundenes Lenkrad (70), einen Momentabfühlmechanismus (60) zum Abfühlen eines an dem Lenkrad (70) anliegenden Lenkmoments und einen Elektromotor (50) zum Erzeugen eines Hilfslenkmoments umfasst, mit: einer Steuersektion (40) zum Steuern des Elektromotors auf der Grundlage eines Steuersignals entsprechend dem durch den Momentabfühlmechanismus abgefühlten Lenkmoment; und einer Abnormzustandsbeurteilungssektion (21), dadurch gekennzeichnet, dass die Abnormzustandsbeurteilungssektion die Steuersignalausgabe von der Steuersektion empfängt, ein Kontinuitätsmaß eines Zustands bestimmt, bei dem das Steuersignal ein abnormes Niveau annimmt, und darüber beurteilt, dass die Steuersektion (40) abnorm ist, wenn das bestimmte Kontinuitätsmaß ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Steuersektion (40) aus einem einzelnen Mikrocomputer (20) gebildet ist, und das Kontinuitätsmaß mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors bestimmt wird.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei das Kontinuitätsmaß auf der Grundlage eines Durchschnittsniveaus des während einer vorbestimmten Zeitperiode erhaltenen Steuersignals bestimmt wird.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) eine Benachrichtigungseinrichtung zum Benachrichtigen eines durch die Abnormzustandsbeurteilungssektion erfassten Abnormzustands der Steuersektion umfasst.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) eine Steuerunterdrückungssektion zum Unterbinden einer Steuerung des Elektromotors (50) umfasst, wenn die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) einen Abnormzustand der Steuersektion (40) erfasst.
Steuerung für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) beurteilt, dass die Steuersektion (40) abnorm ist, wenn die Anzahl der Male, an denen das erhaltene Steuersignal von einem erlaubten Bereich abweicht, eine vorbestimmte Anzahl erreicht.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 6, wobei die Steuersektion (40) aus einem einzelnen Mikrocomputer (20) gebildet ist, und das Kontinuitätsmaß mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors (30) bestimmt wird.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 6, wobei das Kontinuitätsmaß auf der Grundlage eines Durchschnittsniveaus des während einer vorbestimmten Zeitperiode erhaltenen Steuersignals bestimmt wird.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 6, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) eine Benachrichtigungseinrichtung zum Benachrichtigen eines durch die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) erfassten Abnormzustands der Steuersektion umfasst.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 6, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) eine Steuerunterdrückungssektion zum Unterbinden einer Steuerung des Elektromotors (50) umfasst, wenn die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) einen Abnormzustand der Steuersektion (40) erfasst.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) beurteilt, dass die Steuersektion (40) abnorm ist, wenn eine Zeitperiode, in der das empfangene Steuersignal aus einem erlaubten Bereich herausfällt, eine vorbestimmte Dauer erreicht.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 11, wobei die Steuersektion (40) aus einem einzelnen Mikrocomputer (20) gebildet ist, und das Kontinuitätsmaß mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors (30) bestimmt wird.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 11, wobei das Kontinuitätsmaß auf der Grundlage eines Durchschnittsniveaus des während einer vorbestimmten Zeitperiode erhaltenen Steuersignals bestimmt wird.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 11, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) eine Benachrichtigungseinrichtung zum Benachrichtigen eines durch die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) erfassten Abnormzustands der Steuersektion umfasst.
Steuerung (10) für einen motorbetriebenen Servolenkungsmechanismus gemäß Anspruch 11, wobei die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) eine Steuerunterdrückungssektion zum Unterbinden einer Steuerung des Elektromotors (50) umfasst, wenn die Abnormzustandsbeurteilungssektion (21) einen Abnormzustand der Steuersektion (40) erfasst.