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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Servolenkungssystem
zum Unterstützen
einer Lenkkraft eines Lenkrads unter Verwendung eines Motors gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildende US-A-6 094 021, offenbart
ein elektrisch betriebenes Servolenkungssystem im Stand der Technik,
das eine Fehlfunktions-Erfassungsschaltung zum Erfassen einer Einschaltzustandfehlfunktion
von Feldeffekttransistoren (FETs) beinhaltet, die eine Brückenschaltung
(Motoransteuerschaltung) bilden.
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Die
Fehlfunktions-Erfassungsschaltung beinhaltet Widerstände eines
hohen Widerstandswerts, die jeweils zu jedem FET parallel geschaltet
sind, und eine Spannungs-Erfassungsschaltung, die zwischen Ausgangsanschlüssen der
Brückenschaltung
angeschlossen ist. Eine Anschlußspannung
des Motors wird von der Spannungs-Erfassungsschaltung erfaßt, wenn
der Motor gestoppt ist, und die Einschaltzustandfehlfunktion der
FETs wird auf der Grundlage der erfaßten Spannung bestimmt.
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Da
die Fehlfunktions-Erfassungsschaltung die Fehlfunktionsbestimmung
in einem Zustand durchführt,
in dem Ausschaltsignale jeweils an jeden FET angelegt werden (wenn
der Motor gestoppt ist), kann die Fehlfunktions-Erfassungsschaltung
jedoch nicht die Einschaltzustandfehlfunktion der FETs erfassen,
wenn der Motor betrieben wird. Deshalb dreht sich, wenn die Einschaltzustandfehlfunktion von
FETs in einem Fall nicht überwunden
werden kann, in dem die Fehlfunktion während der Steuerzeit eines
Betreibens des Motors auftritt, ein Lenkrad an sich, was dadurch
keine Sicherheit sicherstellt.
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Die
vorliegende Erfindung weißt
daher eine Aufgabe auf, ein elektrisch betriebenes Servolenkungssystem
zu schaffen, in dem eine Einschaltzustandfehlfunktion von FETs und
eine Fehlfunktion von Anschlüssen
eines Motor auch während
der Steuerzeit eines Betreibens des Motors erfaßt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Genauer
gesagt beinhaltet eine Motorsteuereinheit eine Abnormalitätserfassungsschaltung
zum Erfassen einer Einschaltzustandfehlfunktion von Feldeffekttransistoren
und einer Fehlfunktion von Anschlüssen eines Motors. Die Abnormalitätserfassungsschaltung
nimmt eine Motorversorgungsspannung, eine Spannung eines rechten
Anschlusses des Motors und eine Spannung eines linken Anschlusses des
Motors auf und erfaßt
eine Abnormalität
unter Verwendung der folgenden Erfassungslogik im Vergleich zu einer
Schwellwertspannung V1: |Motorversorgungsspannung – Spannung
des rechten Anschlusses des Motors – Spannung des linken Anschlusses
des Motors| > V1.
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Gemäß diesem
Aufbau kann die Einschaltzustandfehlfunktion der Feldeffekttransistoren
und die Fehlfunktion der Anschlüsse
des Motors nicht nur erfaßt
werden, wenn der Motor gestoppt ist, sondern ebenso, wenn er betrieben
wird.
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Gemäß dem Gegenstand
des Anspruchs 2 beinhaltet die Abnormalitätserfassungsschaltung eine
Mehrzahl von Schwellwerten in Übereinstimmung
mit der Motorversorgungsspannung.
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Die
Abnormalitätserfassungsschaltung
weißt einen
Schwellwert (V1 > 0)
unter Berücksichtigung eines
Erfassungsfehlers aufgrund von Erfassungslogikänderungen auf. Jedoch fließt, wenn
die Schaltung ausfällt,
ein großer
Strom darin, so daß die
Motorversorgungsspannung aufgrund eines Verdrahtungswiderstands
verringert wird. In diesem Fall ist es, da die Motorversorgungsspannung
selbst verringert wird, wahrscheinlich, daß die Erfassungslogik auch
dann nicht erfüllt
ist, wenn die Schaltung ausfällt.
Deshalb wird in Übereinstimmung
mit der Motorversorgungsspannung eine Mehrzahl von Schwellwerten
eingestellt.
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Die
vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher
ersichtlich, die in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung durchgeführt wird.
In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Gesamtansicht
eines elektrisch betriebenen Servolenkungssystems;
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2 eine schematische Ansicht
eines Steuersystems des elektrisch betriebenen Servolenkungssystems;
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3 einen Stromlaufplan einer
Motoransteuerschaltung;
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4 eine graphische Darstellung
einer Motorversorgungsspannung und von Spannungen an beiden Anschlüssen des
Motors, wenn ein rechter Anschluß des Motors zu Masse kurzgeschlossen
ist;
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5 eine graphische Darstellung
der Motorversorgungsspannung und der Spannungen an beiden Anschlüssen des
Motors, wenn ein vierter FET eine Durchlaßzustandsfehlfunktion aufweißt;
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6 eine graphische Darstellung
der Motorversorgungsspannung und der Spannungen an beiden Anschlüssen des
Motors, wenn der rechte Anschluß des
Motors zu einer Energieversorgung kurzgeschlossen ist und ein zweiter
FET eine Durchlaßzustandfehlfunktion
aufweist;
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7 eine graphische Darstellung
der Motorversorgungsspannung und der Spannungen an beiden Anschlüssen des
Motors, wenn der Motor gestoppt ist; und
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8 eine graphische Darstellung
der Motorversorgungsspannung und der Spannungen an beiden Anschlüssen des
Motors, wenn der Motor gestoppt ist und der rechte Anschluß des Motors
zu Masse kurzgeschlossen ist.
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Als
nächstes
wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Es
wird zuerst auf 1 verwiesen.
Ein elektrisch betriebenes Servolenkungssystem weist ein Lenkrad 1,
eine Lenkwelle 2 und einen Lenkmechanismus 2 auf,
der mit Fahrzeugrädern
verbunden ist. Das System bein haltet ebenso einen Drehmomentsensor 3 zum
Erfassen eines Lenkdrehmoments, das von der Lenkwelle 2 erzeugt
wird, einen Motor 4 zum Unterstützen einer Lenkkraft des Lenkrads 1 durch Zuführen einer
Bewegungsenergie zu dem Lenkmechanismus 2a, eine Motorsteuereinheit,
welche eine Motoransteuerschaltung 7 aufweist, einen Mikrocomputer
(CPU) 7 und eine Motorstromerfassungsschaltung 10 auf.
Die CPU 7 ist mit einem Drehmomentsensor 3 und
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 verbunden. Der
Drehmomentsensor 3, welcher das Lenkdrehmoment T durch
Wandeln des Drehmoments zu einem elektrischen Signal erfaßt, besteht
zum Beispiel aus einem Potentiometer. Seine Ausgangsspannung wird
in Übereinstimmung
mit dem Lenkdrehmoment geändert,
das von der Lenkwelle 2 erzeugt wird. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Motoransteuerschaltung 5 eine
Brückenschaltung
des H-Typs, die aus vier FETs 6 (einem ersten FET 6a,
einem zweiten FET 6b, einem dritten FET 6c und
einem vierten FET 6d) besteht und den Motor 4 mit
einem Pulsweitenmodulations-(PWM)-Steuersignal als Reaktion auf
ein Motoransteuersignal (PWM-Signal) betreibt, das an sie angelegt
wird.
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Die
Motorsteuereinheit besteht aus der CPU 7, einer Ansteuersignal-Ausgabeschaltung 8,
einer Energieversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung 9,
der Motorstromerfassungsschaltung 10, einer Schaltung 11 zum
Erfassen einer Spannung des linken Anschlusses des Motors, einer
Schaltung 12 zum Erfassen einer Spannung des rechten Anschlusses
des Motors und dergleichen.
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Die
CPU 7 berechnet einen Stromanweisungswert auf der Grundlage
eines Drehmomentsignals T von dem Drehmomentsensor 3 und
eines Geschwindigkeitssignals V von dem Geschwindigkeitssensor 13.
Sie arbeitet ebenso als eine Abnormalitätserfassungsschaltung zum Erfassen
einer Fehlfunktion der FETs 6 und einer Fehlfunktion der
Anschlüsse
des Motors 4.
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Die
Ansteuersignal-Ausgabeschaltung 8 gibt das PWM-Signal auf
der Grundlage des Stromanweisungswerts aus, der von der CPU 7 berechnet
wird. Die Energieversorgungsspannungs-Erfassungsschaltung 9 erfaßt eine
Spannung, die von einer Batterie 14 an die Motoransteuerschaltung 5 ange legt wird,
und gibt ein Spannungssignal aus, das der Spannung an der CPU 7 entspricht.
Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 10 erfaßt einen
Strom, der in den Motor 4 fließt, unter Verwendung einer Spannung
zwischen beiden Enden eines Widerstands 15, der an der
Seite einer niedrigeren Spannung mit der Motoransteuerschaltung 5 in
Reihe geschaltet ist, und gibt ein Motorstromsignal zu der CPU 7 aus.
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Die
Schaltung 11 zum Erfassen einer Spannung des linken Anschlusses
des Motors erfaßt
eine Spannung des linken Anschlusses 4a des Motors, der
mit der Motoransteuerschaltung 5 (Verbindungspunkt zwischen
einer Source des ersten FET 6a und einer Drain des dritten
FET 6c) verbunden ist und gibt ein Spannungssignal zu der
CPU 7 aus. Die Schaltung 12 zum Erfassen einer
Spannung des rechten Anschlusses des Motors erfaßt eine Spannung eines rechten
Anschlusses 4b des Motors, der mit der Motoransteuerschaltung 5 (Verbindungspunkt
zwischen einer Source des zweiten FET 6b und einer Drain
des vierten FET 6d) verbunden ist und gibt ein Spannungssignal
zu der CPU 7 aus.
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Die
Abnormalitätserfassungsschaltung
(CPU 7) beschreibt Eingaben der Motorversorgungsspannung,
der Spannung des linken Anschlusses des Motors und der Spannung
des rechten Anschlusses des Motors von der Energieversorgungsspannung-Erfassungsschaltung 9,
der Schaltung 11 zum Erfassen der Spannung des linken Anschlusses
des Motors bzw. der Schaltung 12 zum Erfassen der Spannung des
rechten Anschlusses des Motors. Dann bestimmt die Abnormalitätserfassungsschaltung
die Fehlfunktion der FETs 6a bis 6d und die Fehlfunktion
der Anschlüsse 4a, 4b des
Motors 4 unter Verwendung der folgenden Erfassungslogik
im Vergleich zu einem vorbestimmten Schwellwert V1: |Motorversorgungsspannung – Spannung
des rechten Anschlusses des Motors – Spannung des linken Anschlusses
des Motors| > V1.
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Die
vorhergehende Erfassungslogik wird aus der Motorversorgungsspannung
VB, der Spannung Vm1 des linken Anschlusses des Motors und der Spannung
Vm2 des rechten Anschlusses des Motors zu der gleichen Zeit bestimmt.
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Wenn
der Motor 4 betrieben wird, werden Spannungen Vm1, Vm2,
die der Motoransteuerspannung entsprechen, an beiden Anschlüssen des
Motors 4 in Übereinstimmung
mit VB (Energieversorgungsspannung) in einem Schaltungsaufbau erzeugt,
der in 3 gezeigt ist.
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Wenn
VB = 12V (Volt) ist, werden zum Beispiel die Spannungen Vm1, Vm2
bei Spannungen erzeugt, die mehr bzw. weniger als 6V sind und umgekehrt.
Demgemäß tritt
an dem Anschluß der
höheren Spannung 7V auf
und tritt an dem Anschluß der
niedrigeren Spannung 5V auf, wenn die Motoransteuerschaltung 2V ist.
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Wenn
die folgende Logik auf der Grundlage dieser Beziehung verwendet
wird, kann die Fehlfunktion der FETs 6 und die Fehlfunktion
der Anschlüsse 4a, 4b des
Motors erfaßt
werden. |Motorversorgungsspannung – Vm1 – Vm2 =
0 Volt ... ➀
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Wenn
der Motor 4 gestoppt ist, werden Spannungen Vm1, Vm2, die
durch Widerstände
R1, R2 (Widerstandswert von R1 = Widerstandswert von R2) geteilt
werden, an beiden Anschlüssen
des Motors in Übereinstimmung
mit der Energieversorgungsspannung VB in einem Schaltungsaufbau
erzeugt, der in 3 gezeigt
ist. Wenn VB = 12V, werden zum Beispiel die Spannungen Vm1, Vm2
in einem Fall 6V, in dem ein Motorwiderstandswert innerhalb
seinen Schwankungen ist.
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Wenn
die folgende Logik auf der Grundlage dieser Beziehung verwendet
wird, können
die Fehlfunktion der FETs 6 und die Fehlfunktion der Anschlüsse 4a, 4b des
Motors 4 erfaßt
werden: |Motorversorgungsspannung – Vm1 – Vm2 =
0V
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Die
Abnormalitätserfassungsschaltung
(CPU 7) arbeitet für
die Abnormalitätserfassung
wie folgt.
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(1)
Wenn der rechte Anschluß 4b des
Motors zu Masse (GND) kurzgeschlossen ist:
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Wie
es in 4 gezeigt ist,
wird, da die Spannung Vm2 an dem rechten Anschluß 4b des Motors unberücksichtigt
der Motorversorgungsspannung nahezu gleich der Spannung an GND wird,
die Beziehung zwischen der Motorversorgungsspannung, der Spannung
Vm2 des rechten Anschlusses des Motors und der Spannung Vm1 des
linken Anschlusses des Motors wie folgt: |2V – 7V – 0V| > 0V.
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Deshalb
unterscheidet sich diese Beziehung von der Logik ➀ und
wird als abnorm bestimmt.
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(2)
Wenn der vierte FET 6d die Einschaltzustandfehlfunktion
aufweist:
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Wie
es in 5 gezeigt ist,
wird, da die Spannungen Vm1, Vm2 an beiden Anschlüssen 4a, 4b des
Motors 4 unberücksichtigt
der Motorversorgungsspannung nahezu gleich der Spannung an GND werden,
die Beziehung zwischen der Motorversorgungsspannung, der Spannung
Vm2 des rechten Anschlusses des Motors und der Spannung Vm1 des linken
Anschlusses des Motors wie folgt: |12V – 0V – 0V| > 0V
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Deshalb
unterscheidet sich diese Beziehung von der Logik ➀ und
wird als abnorm bestimmt.
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(3)
Wenn der rechte Anschluß 4b des
Motors zu der Motorversorgungsspannung kurzgeschlossen ist:
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Wie
es in 6 gezeigt ist,
wird, da die Spannungen Vm1, Vm2 an beiden Anschlüssen 4a, 4b des
Motors 4 in Übereinstimmung
mit der Motorversorgungsspannung nahezu gleich der Spannung an der Motorenergieversorgung
werden, die Beziehung zwischen der Motorversorgungsspannung, der Spannung
Vm2 des rechten Anschlusses des Motors und der Spannung Vm1 des
linken Anschlusses des Motors wie folgt: |12V – 12V – 12V| > 0 Volt.
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Deshalb
unterscheidet sich diese Beziehung von der Logik ➀ und
wird als abnorm bestimmt.
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(4)
Wenn der zweite FET 6b die Einschaltzustandfehlfunktion
aufweist:
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Die
Beziehung wird auf die gleiche Weise wie in dem vorhergehenden Fall
(3) erfaßt
und wird als abnorm bestimmt.
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(5)
Wenn der Motor zu der normalen Zeit gestoppt ist:
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Da
die Spannungen an beiden Anschlüssen 4a, 4b des
Motors 4 werden, wie es in 7 gezeigt ist,
wird die Beziehung wie folgt: |12V – 6V – 6V| =
0V.
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Deshalb
erfüllt
diese Beziehung die Logik ➀.
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(6)
Wenn der Motor gestoppt ist und der rechte Anschluß 4b des
Motors zu der GND kurzgeschlossen ist (Einschaltzustandsfehlfunktion
des vierten FET 6d):
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Wie
es in 8 gezeigt ist,
wird, da die Spannungen Vm1, Vm2 an beiden Anschlüssen 4a, 4b des
Motors 4 unberücksichtigt
der Motorversorgungsspannung nahezu gleich zu der Spannung an GND
werden, die Beziehung zwischen der Motorversorgungsspannung, der
Spannung Vm2 des rechten Anschlusses des Motors und der Spannung
Vm1 des linken Anschlusses des Motors wie folgt: |12V – 0V – 0V| > 0V.
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Deshalb
unterscheidet sich diese Beziehung von der Logik ➀ und
wird als abnorm bestimmt.
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Das
elektrisch betriebene Servolenkungssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann die Abnormalitätsbestimmung
unter der Verwendung der Abnormalitätserfassungsschaltung nicht
nur durchführen,
wenn der Motor gestoppt ist, sondern ebenso, wenn der Motor 4 betrieben
wird, um dadurch sicher die Einschaltzustandsfehlfunktion der FETs 6 und
die Fehlfunktion der Anschlüsse 4a, 4b des
Motors 4 zu erfassen.
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Weiterhin
kann, wenn der Abnormalitätszustand
für eine
vorbestimmte Zeit andauernd erfaßt wird, verhindert werden,
daß eine
Lenkradmanipulation aufgrund der Abnormalität der FETs 6 oder
der Motoranschlüsse 4a, 4b durch
Stoppen des Systems nachteilig beeinträchtigt wird, um dadurch die
Sicherheit sicherzustellen.
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Die
Abnormalitätserfassungsschaltung
weist einen Schwellenwert (V1 > 0)
unter Berücksichtigung eines
Erfassungsfehlers aufgrund von Erfassungslogikänderungen auf. Jedoch fließt darin
ein großer Strom,
wenn die Schaltung ausfällt,
so daß die
Motorversargungsspannung aufgrund eines Verdrahtungswiderstands
verringert wird. In diesem Fall ist es, da die Motorversorgungsspannung
selbst verringert wird, wahrscheinlich, daß die Erfassungslogik auch dann
nicht erfüllt
ist, wenn die Schaltung ausfällt. Deshalb
können
in Übereinstimmung
mit der Motorversorgungsspannung mehrere Schwellwerte eingestellt
werden.