DE60111663T2 - Elektrische Servolenkung - Google Patents

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DE60111663T2
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Germany
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voltage
motor
power steering
built
battery
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Atsushi Ishihara
Hideki Jonokuchi
Hirohide Inayama
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, in der ein Motorstrom-Befehlswert, der den Wert des Stroms darstellt, der durch eine Motor fließen soll, auf der Grundlage des von einem Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt und der Motor in Übereinstimmung mit dem bestimmten Motorstrom-Befehlswert betrieben wird.
  • Eine an ein Fahrzeug montierte elektrische Servolenkung unterstützt die Lenkleistung des Fahrzeugs mit einem Motor und ist so aufgebaut, dass ein Lenkmechanismus, an dem das Lenkrad mittels einer Lenkwelle angekoppelt ist, mit einem Drehmomentsensor, der das an das Lenkrad angelegte Lenkdrehmoment erfasst, und einem Motor bereitgestellt wird, der den Betrieb des Lenkmechanismus unterstützt. Der Motor wird in Übereinstimmung mit dem vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoment betrieben, um dadurch die Betriebskraft auf das Lenkrad zu reduzieren.
  • In einem Fall, in dem der in einer elektrischen Servolenkung verwendete Lenkhilfsmotor z. B. ein bürstenloser Motor ist, hat der bürstenlose Motor ein derartiges Merkmal, dass, obwohl sich die Drehzahl erhöht, wenn die angelegte Spannung steigt, der Höchstwert des Rotationsdrehmoments, der auf der Grundlage des fließenden Stroms bestimmt wird, wie in 1 gezeigt, ungeachtet der Spannung derselbe ist, und daher kann der Motor, je höher die angelegte Spannung ist, desto schneller mit demselben Rotationsdrehmoment rotieren.
  • Der Lenkhilfsmotor wird von einer eingebauten Batterie betrieben, und es wird angenommen, dass Spannungsschwankungen der eingebauten Batterie z. B. 10 bis 16 V betragen. Der Lenkhilfsmotor, der aufgebaut ist, sich anbetrachts der Spannungsschwankungen der eingebauten Batterie der angenommenen Mindestspannung (10 V) anzupassen, ist ein Niederspannungs- und Hochstrommotor und ist größer als ein Motor, der für eine höhere Spannung entwickelt ist.
  • US-A-5.758.741 offenbart ein Fahrzeug-Servolenkungssystem zum Steuern einer Unterstützungslenkkraft, das einen Motor zum Erzeugen der Hilfskraft, eine Batterie zum Liefern eines Stroms an den Motor, einen Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensor, einen Lenkradwinkelsensor, eine Verstärkungsschaltung, die in einem Stromspeisungsweg zum Motor eingefügt ist, um eine Verstärkungsspannung am Motor anzulegen, und einen Mikrocomputer umfasst, um die gemessene Verstärkungsspannung mit einem Soll-Wert zu vergleichen und um die Verstärkungsspannung in Übereinstimmung mit der gemessenen Verstärkungsspannung zu senken.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird angesichts der oben beschriebenen Umstände gemacht, und eine ihrer Aufgaben ist es, eine elektrische Servolenkung bereitzustellen, in der eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann an den Lenkhilfsmotor geliefert werden kann, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, und worin die Größe des Lenkhilfsmotors verringert werden kann.
  • Eine elektrische Servolenkung gemäß einer ersten Erfindung wird mit einem Drehmomentsensor bereitgestellt, um ein an ein Lenkrad angelegtes Lenkdrehmoment zu erfassen; und einem Lenkhilfsmotor, der von einer Treiberschaltung betrieben wird, an die eine Spannung einer eingebauten Batterie angelegt wird, in dem ein Motorstrom-Befehlswert, der einen Wert eines durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt wird, wobei die Treiberschaltung den Motor in Übereinstimmung mit dem bestimmten Motorstrom-Befehlswert dreht, und eine Lenkkraft von einem durch den Motor ausgegebenen Rotationsdrehmoment unterstützt wird, gekennzeichnet dadurch, dass sie folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als ein erster Schwellwert oder nicht; ein Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel, um, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, einen Verstärkungsbefehl auszugeben, um die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabe mittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl zu verstärken, worin die von der Verstärkungsschaltung verstärkte Spannung an die Treiberschaltung angelegt wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der ersten Erfindung erfasst der Drehmomentsensor das an das Lenkrad angelegte Lenkdrehmoment, und der Lenkhilfsmotor wird von der Treiberschaltung betrieben, an die die Spannung der eingebauten Batterie angelegt wird. Der Motorstrom-Befehlswert, der den Wert des durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, wird auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt, und die Treiberschaltung dreht den Motor auf der Grundlage des bestimmten Motorstrom-Befehlswerts. Das Beurteilungsmittel beurteilt, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als der erste Schwellwert oder nicht, und, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, gibt das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel den Verstärkungsbefehl aus, um die Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken. Die Verstärkungsspannung verstärkt die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl, und die von der Verstärkungsschaltung verstärkte Spannung wird an die Treiberschaltung angelegt.
  • Nach diesem Aufbau kann eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in dem der Lenkhilfsmotor eine kleinere Größe hat.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer zweiten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zur ersten Erfindung umfasst: ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist als ein zweiter Schwellwert, der tiefer ist als der erste Schwellwert, oder nicht, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie verstärkt; und das Herabsetzen des Befehlsausgabemittels, um, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist, einen Untersetzungsbefehl auszugeben, um die Spannung herabzusetzen, worin die Verstär kungsschaltung das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Untersetzungsbefehl stoppt.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der zweiten Erfindung verstärkt die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie auf, während das Beurteilungsmittel beurteilt, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist als der zweite Schwellwert, der tiefer ist als der erste Schwellwert, oder nicht. Wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist, gibt das Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel den Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung aus. Die Verstärkungsspannung stoppt das Verstärken als Reaktion auf den ausgegebenen Untersetzungsbefehl. Gemäß diesem Aufbau kann, wenn es unnötig wird, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken, die Spannung herabgesetzt werden, und es kann, wenn eine große Lenkhilfskraft unnötig wird, die Spannung der eingebauten Batterie dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, ohne verstärkt zu werden, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der verhindert werden kann, dass die Effizienz des Lenkhilfsmotors durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie reduziert wird.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer dritten Erfindung wird bereitgestellt mit: einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines an ein Lenkrad angelegten Lenkdrehmoments; und einem von einer Treiberschaltung betriebenen Lenkhilfsmotor, an den eine Spannung der eingebauten Batterie angelegt wird, in dem ein Motorstrom-Befehlswert, der einen Wert eines durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt wird, wobei die Treiberschaltung den Motor in Übereinstimmung mit dem bestimmten Motorstrom-Befehlswert dreht, und eine Lenkkraft von einem durch den Motor ausgegebenen Rotationsdrehmoment unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als ein erster Schwellwert oder nicht; ein Berechnungsmittel zum Berechnen des Rotationsdrehmoments, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert hö her ist; ein Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel zum Ausgeben eines Verstärkungsbefehls, um die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel berechneten Rotationsdrehmoment auf eine vorbestimmte Spannung zu verstärken; und eine Verstärkungsspannung, um die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung zu verstärken, worin die von der Verstärkungsschaltung verstärkte vorbestimmte Spannung an die Treiberschaltung angelegt wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der dritten Erfindung erfasst der Drehmomentsensor das an das Lenkrad angelegte Lenkdrehmoment, und der Lenkhilfsmotor wird durch die Treiberschaltung betrieben, an die die Spannung der eingebauten Batterie angelegt wird. Der Motorstrom-Befehlswert, der den Wert des durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, wird auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt, wobei die Treiberschaltung den Motor auf der Grundlage des bestimmten Motorstrom-Befehlswerts dreht, und die Lenkkraft wird durch das vom Motor ausgegebene Rotationsdrehmoment unterstützt. Das Beurteilungsmittel beurteilt, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als der erste Schwellwert oder nicht, und wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, berechnet das Berechnungsmittel das Rotationsdrehmoment. Das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel gibt den Verstärkungsbefehl zum Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel berechneten Rotationsdrehmoment aus, und die Verstärkungsschaltung verstärkt die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung auf. Die von der Verstärkungsspannung verstärkte vorbestimmte Spannung wird an die Treiberschaltung angelegt.
  • Nach diesem Aufbau kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem Rotationsdrehmoment des Motors verstärkt werden, wenn der Motorstrom-Befehlswert den Höchstwert erreicht, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, wird sogar dann an den Lenkhilfsmotor geliefert, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der die Größe des Lenkhilfsmotors kleiner ist.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer vierten Erfindung wird bereitgestellt mit: einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines an ein Lenkrad angelegten Lenkdrehmoments; und einem Lenkhilfsmotor, der von einer Treiberschaltung betrieben wird, an die eine Spannung einer eingebauten Batterie angelegt wird, in dem ein Motorstrom-Befehlswert, der einen Wert eines durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt wird, wobei die Treiberschaltung den Motor in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Motorstrom-Befehlswert dreht, und eine Lenkkraft durch ein vom Motor ausgegebenes Rotationsdrehmoment unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als ein erster Schwellwert oder nicht; ein Berechnungsmittel, um, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, ein Verhältnis des Rotationsdrehmoments zu einem maximalen Rotationsdrehmoment, das vom Motor ausgegeben werden kann, zu berechnen; ein Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel zum Ausgeben eines Verstärkungsbefehls, um die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel berechneten Verhältnis auf eine vorbestimmte Spannung zu verstärken; und eine Verstärkungsschaltung, um die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung zu verstärken, worin die von der Verstärkungsschaltung verstärkte vorbestimmte Spannung an die Treiberschaltung angelegt wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der vierten Erfindung erfasst der Drehmomentsensor das an das Lenkrad angelegte Lenkdrehmoment, und der Lenkhilfsmotor wird von der Treiberschaltung betrieben, an die die Spannung der eingebauten Batterie angelegt wird. Der Motorstrom-Befehlswert, der den Wert des durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, wird auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt, wobei die Treiberschaltung den Motor auf der Grundlage des bestimmten Motorstrom-Befehlswerts dreht, und die Lenkkraft wird durch das vom Motor ausgegebene Lenkdrehmoment unterstützt. Das Beurteilungsmittel beurteilt, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als der erste Schwellwert oder nicht, und, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, berechnet das Berechnungsmittel das Verhältnis des Rotationsdrehmoments zum maximalen Rotationsdrehmoment, das vom Motor ausgegeben werden kann. Das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel gibt den Verstärkungsbefehl zum Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel berechneten Verhältnis aus, und die Verstärkungsschaltung verstärkt die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung auf. Die von der Verstärkungsschaltung verstärkte vorbestimmte Spannung wird an die Treiberschaltung angelegt.
  • Nach diesem Aufbau kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem Rotationsdrehmoment des Motors verstärkt werden, wenn der Motorstrom-Befehlswert den Höchstwert erreicht, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, kann sogar dann an den Lenkhilfsmotor geliefert werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer fünften Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zur dritten oder vierten Erfindung weiterhin umfasst: ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer als ein zweiter Schwellwert ist, der tiefer ist als der erste Schwellwert, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung verstärkt; und ein Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel, um, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist, einen Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung auszugeben, worin die Verstärkungsschaltung das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Untersetzungsbefehl stoppt.
  • In dieser elektrischen Servolenkung nach der fünften Erfindung beurteilt das Beurteilungsmittel, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist als der vorbestimmte Wert oder nicht, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung verstärkt, und das Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel gibt den Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung aus, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist. Die Verstärkungsspannung stoppt das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Untersetzungsbefehl.
  • Nach diesem Aufbau kann, wenn es unnötig wird, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken, die verstärkte Spannung der eingebauten Batterie herabgesetzt werden, und, wenn eine große Lenkhilfskraft unnötig wird, die Spannung der eingebauten Batterie, ohne verstärkt zu werden, dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der verhindert wird, dass die Effizienz des Lenkhilfsmotors durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie gesenkt wird.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer sechsten Erfindung wird bereitgestellt mit: einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines an ein Lenkrad angelegten Lenkdrehmoments; und einem Lenkhilfsmotor, der von einer Treiberschaltung betrieben wird, an die eine Spannung einer eingebauten Batterie angelegt wird, in dem ein Motorstrom-Befehlswert, der einen Wert eines durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt wird, wobei die Treiberschaltung den Motor in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Motorstrom-Befehlswert dreht, und eine Lenkkraft durch ein vom Motor ausgegebenes Rotationsdrehmoment unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes umfasst: einen Drehzahl-Detektor zum Erfassen der Drehzahl des Motors; ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob die vom Drehzahl-Detektor erfasste Motor-Drehzahl höher ist als ein erster Schwellwert oder nicht; ein Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel, um, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass die Motor-Drehzahl höher ist, einen Verstärkungsbefehl auszugeben, um die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit der Drehzahl auf eine vorbestimmte Spannung zu verstärken; und eine Verstärkungsschaltung, um die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung zu verstärken, worin die von der Verstärkungsschaltung verstärkte vorbestimmte Spannung an die Treiberschaltung angelegt wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der sechsten Erfindung erfasst der Drehmomentsensor das an das Lenkrad angelegte Lenkdrehmoment, und der Lenkhilfsmotor wird von der Treiberschaltung betrieben, an die die Spannung der eingebauten Batterie angelegt wird. Der Motorstrom-Befehlswert, der den Wert des durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, wird auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt, wobei die Treiberschaltung den Motor auf der Grundlage des bestimmten Motorstrom-Befehlswerts dreht, und die Lenkkraft wird durch das vom Motor ausgegebene Lenkdrehmoment unterstützt. Der Drehzahl-Detektor erfasst die Drehzahl des Motors, und das Beurteilungsmittel beurteilt, ob die vom Drehzahl-Detektor erfasste Drehzahl höher ist als der erste Schwellwert oder nicht. Wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass die Drehzahl höher ist, gibt das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel den Verstärkungsbefehl aus, um die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit den vom Drehzahl-Detektor erfasste Drehzahl auf die vorbestimmte Spannung zu verstärken. Die Verstärkungsschaltung verstärkt die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung auf, und die von der Verstärkungsschaltung verstärkte vorbestimmte Spannung wird an die Treiberschaltung angelegt.
  • Nach diesem Aufbau kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors verstärkt werden, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, kann selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer siebten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zur sechsten Erfindung weiterhin umfasst: ein erstes Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob die vom Drehzahl-Detektor erfasste Drehzahl tiefer ist als ein zweiter Schwellwert, der tiefer ist als der erste Schwellwert, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung verstärkt; und ein Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel, um, wenn das erste Beurteilungsmittel beurteilt, dass die Motor-Drehzahl kleiner ist, einen Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung auszugeben, worin die Verstärkungsschaltung das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Untersetzungsbefehl stoppt.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der siebten Erfindung beurteilt das erste Beurteilungsmittel, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie verstärkt, ob die vom Drehzahl-Detektor erfasste Drehzahl tiefer ist als der zweite Schwellwert, der tiefer ist als der erste Schwellwert. Wenn das erste Beurteilungsmittel beurteilt, dass die Motor-Drehzahl tiefer ist, gibt das Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel den Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung aus, und die Verstärkungsschaltung stoppt das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Untersetzungsbefehl.
  • Nach diesem Aufbau kann, wenn es unnötig ist, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken, die verstärkte Spannung der eingebauten Batterie herabgesetzt werden, und die Spannung der eingebauten Batterie, ohne verstärkt zu werden, dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn eine große Lenkhilfskraft unnötig wird, so dass eine elektrisches Servolenkung verwirklicht wird, in der verhindert wird, dass die Effizienz des Lenkhilfsmotors durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie reduziert wird.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer achten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zu der sechsten oder siebten Erfindung weiterhin folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als ein dritter Schwellwert oder nicht; und ein Berechnungsmittel zum Berechnen des Rotationsdrehmoments, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, worin das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel einen Verstärkungsbefehl ausgibt, um die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel berechneten Rotationsdrehmoment und der Drehzahl auf die vorbestimmte Spannung zu verstärken, und wobei die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung verstärkt.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der achten Erfindung beurteilt das Beurteilungsmittel, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als der dritte Schwellwert oder nicht, und, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, berechnet das Berechnungsmittel das Rotationsdrehmoment. Das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel gibt den Verstärkungsbefehl aus, um die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel berechneten Rotationsdrehmoment und der vom Drehzahl-Detektor erfassten Drehzahl auf die vorbestimmte Spannung zu verstärken, und die Verstärkungsschaltung verstärkt die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl auf die vorbestimmte Spannung auf.
  • Nach diesem Aufbau kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem Rotationsdrehmoment des Motors und der Drehzahl des Motors verstärkt werden, wenn der Motorstrom-Befehlswert der höchste ist, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, kann selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer neunten Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich zur siebten oder achten Erfindung weiterhin umfasst folgendes: ein zweites Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist als ein vierter Schwellwert, der tiefer ist als der dritte Schwellwert, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung verstärkt, worin das Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel auf der Grundlage der Ergebnisse aus den Beurteilungen vom zweiten Beurteilungsmittel und vom ersten Beurteilungsmittel einen Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der vorbestimmten Spannung auf die Spannung der eingebauten Batterie ausgibt.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der neunten Erfindung beurteilt das zweite Beurteilungsmittel, während die Verstärkungsschaltung die Spannung der eingebauten Batterie auf die vorbestimmte Spannung verstärkt, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist als der vierte Schwellwert, der tiefer ist als der dritte Schwellwert, oder nicht, und das Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel gibt den Untersetzungsbefehl aus, um die vorbestimmte Spannung auf der Grundlage der Ergebnisse der Beurteilungen durch das zweite Beurteilungsmittel und das erste Beurteilungsmittel auf die Spannung der eingebauten Batterie herabzusetzen.
  • Nach diesem Aufbau kann die verstärkte Spannung der eingebauten Batterie herabgesetzt werden, wenn es unnötig wird, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken, und die Spannung der eingebauten Batterie kann, ohne verstärkt zu werden, dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn eine große Lenkhilfskraft unnötig wird, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der verhindert wird, dass die Effizienz des Lenkhilfsmotors durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie gesenkt wird.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer zehnten Erfindung ist in jeder der Erfindungen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschaltung einen Zerhacker hat, der durch den Verstärkungsbefehl betätigt wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der zehnten Erfindung kann, da die Verstärkungsschaltung den Zerhacker hat, der mittels der Verstärkungsschaltung einfachen Aufbaus durch den Verstärkungsbefehl betätigt wird, eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer elften Erfindung ist in jeder der Erfindungen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom-Befehlswert eine Nennleistung für die PWM-Steuerung des Motors ist und die Treiberschaltung den Motor mittels der PWM-Steuerung auf der Grundlage der relativen Einschaltdauer steuert.
  • In dieser elektrischen Servolenkung der elften Erfindung kann, da der Motorstrom-Befehlswert die Nennleistung für die PWM-Steuerung des Motors ist und die Treiberschaltung den Motor mittels der PWM-Steuerung auf der Grundlage der Nennleistung dreht, eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer zwölften Erfindung ist zusätzlich zur zehnten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Erfassungsmittel zum Erfassen der an die Treiberschaltung angelegten Spannung und ein PWM-Steuerungsmittel umfasst, um den Betrieb der Verstärkungsschaltung auf der Grundlage des vom Erfassungsmittel erfassten Werts zu steuern, damit die Verstärkungsspannung konstant bleibt.
  • Nach diesem Aufbau kann eine elektrische Servolenkung verwirklicht werden, in der eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden kann, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, womit die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer dreizehnten Erfindung ist zusätzlich zur zehnten Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Erfassungsmittel zum Erfassen der an die Treiberschaltung angelegten Spannung und ein PFM-Steuermittel zum Steuern des Betriebs der Verstärkungsschaltung umfasst, indem die Betriebsfrequenz auf der Grundlage des vom Erfassungsmittel erfassten Werts geändert wird, damit die Verstärkungsspannung konstant gehalten wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung wird die eingebaute Batterie verstärkt, indem die Betriebsfrequenz der Verstärkungsschaltung durch die PFM-Schaltung geändert wird, um den Rausch-Einfluss durch die Verstärkungsschaltung zu reduzieren, wenn der Verstärkungsbefehl ausgegeben wird.
  • In der PFM-Steuerung wird die Nennleistung-Steuerung ausgeführt, indem die Anzahl der Pulse (Pulsdichte; Pulsbreite ist konstant) innerhalb einer konstanten Zeitspanne geändert wird, und die Verstärkungsqualität der Spannung der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung wird durch die Nennleistung gesteuert. Beim Verstärken wird die an die Treiberschaltung angelegte Spannung erfasst, und die Nennleistung wird so gesteuert, dass die an die Treiberschaltung angelegte Spannung konstant bleibt.
  • Nach diesem Aufbau kann eine elektrische Servolenkung verwirklicht werden, in dem eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden kann, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann und das von der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung bewirkte elektromagnetische Rauschen in Weißrauschen umgewandelt werden, so dass der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen reduziert werden kann.
  • Eine elektrische Servolenkung nach einer vierzehnten Erfindung wird bereitgestellt mit: einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines an ein Lenkrad angelegten Lenkdrehmoments; und einem von einer Treiberschaltung betriebenen Lenkhilfsmotor, an den eine Spannung einer eingebauten Batterie angelegt wird, in dem ein Motorstrom-Befehlswert, der einen Wert eines durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt wird, wobei die Treiberschaltung den Motor in Übereinstimmung mit dem bestimmten Motorstrom-Befehlswert dreht und eine Lenkleistung durch ein vom Motor ausgegebenes Rotationsdrehmoment unterstützt wird, wobei die elektrische Servolenkung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie sich zusammensetzt aus folgendem einem Beurteilungsmittel, um zu beurteilen, ob eine Ausgabe des Motors ausreicht oder nicht; einem Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel, um, wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass die Ausgabe des Motors nicht ausreicht, einen Verstärkungsbefehl zum Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie auszugeben; einer Verstärkungsschaltung, um die Spannung der eingebauten Batterie als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel ausgegebenen Verstärkungsbefehl zu verstärken; einem Erfassungsmittel, um zu erfassen, dass eine an die Treiberschaltung angelegte Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung wird; und einem Schaltelement zum Verbinden der Treiberschaltung und der eingebauten Batterie, wenn das Erfassungsmittel erfasst, dass die an die Treiberschaltung angelegte Spannung höher wird als die vorbestimmte Spannung, worin, wenn die an die Treiberschaltung angelegte Spannung höher wird als die vorbestimmte Spannung, ein Strom von der Treiberschaltung an die eingebaute Batterie zurückgespeist wird.
  • In dieser elektrischen Servolenkung erfasst der Drehmomentsensor das an das Lenkrad angelegte Lenkdrehmoment, und der Lenkhilfsmotor wird von der Treiberschaltung betrieben, an die die von der eingebauten Batterie ausgegebene Spannung angelegt wird. Der Motorstrom-Befehlswert, der den Wert des durch den Motor zu fließenden Stroms darstellt, wird auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor erfassten Lenkdrehmoments bestimmt, und die Treiberschaltung dreht den Motor auf der Grundlage des bestimmten Motorstrom-Befehlswerts. Das Beurteilungsmittel beurteilt, ob die Ausgabe des Motors ausreicht oder nicht. Wenn das Beurteilungsmittel beurteilt, dass die Ausgabe des Motors nicht ausreicht, gibt das Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel den Verstärkungsbefehl aus, um die Ausgabespannung der eingebauten Batterie zu verstärken. Als Reaktion auf den ausgegebenen Verstärkungs befehl verstärkt die Verstärkungsschaltung die Ausgabespannung der eingebauten Batterie auf. Das Erfassungsmittel erfasst, dass die an die Treiberschaltung angelegte Spannung höher wird als die vorbestimmte Spannung, und wenn das Erfassungsmittel erfasst, dass die Spannung höher als die vorbestimmte Spannung wird, verbindet das Schaltelement die Treiberschaltung und die eingebaute Batterie. Wenn die an die Treiberschaltung angelegte Spannung höher ist als die vorbestimmte Spannung, wird ein Strom von der Treiberschaltung zurück an die eingebaute Batterie gespeist.
  • Nach diesem Aufbau kann eine elektrische Servolenkung verwirklicht werden, in der eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfsskraft erhält, selbst dann an den Lenkhilfsmotor geführt werden kann, wenn die Ausgabespannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann und der Motor und seine Treiberschaltung niemals durch die vom Motor erzeugte elektrische Energie beschädigt werden.
  • Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der anschließenden detaillierten Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG MEHRERER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die die Charakteristik des in der elektrische Servolenkung verwendeten bürstenlosen Motors zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts einer Ausführungsform der elektrischen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der ersten Ausführungsform eines bürstenlosen Motors, eine Motor-Treiberschaltung und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung zeigt;
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der in 2 gezeigten Servolenkung zeigt;
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb zeigt, um die an einen Schalt-Stromkreis angelegte Spannung zu verstärken oder herabzusetzen;
  • die 6a und 6b sind erläuternde Ansichten des Betriebs der elektrischen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts einer Ausführungsform der elektrischen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der zweiten Ausführungsform eines bürstenlosen Motors, eine Motor-Treiberschaltung und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung zeigt;
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb zeigt, um die an einen Schalt-Stromkreis angelegte Spannung zu verstärken oder herabzusetzen;
  • 10 ist eine erläuternde Ansicht des Betriebs der elektrischen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der dritten Ausführungsform eines bürstenlosen Motors, eine Motor-Treiberschaltung und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung zeigt;
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der vierten Ausführungsform eines bürstenlosen Motors, eine Motor-Treiberschaltung und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung zeigt; und
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der fünften Ausführungsform eines bürstenlosen Motors, eine Motor-Treiberschaltung und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Hiernach wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die ihre Ausführungsformen zeigen.
  • Erste Ausführungsform
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts einer ersten Ausführungsform der elektrischen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser elektrischen Servolenkung wird ein Drehmoment-Erfassungssignal, das von einem Drehmomentsensor 10 erfasst und ausgegeben wird, der das an eine Lenkwelle (nicht gezeigt) angelegte Drehmoment erfasst, mittels einer Schnittstellenschaltung 11 einem Mikrocomputer 12 zugeführt, und ein Fahrzeuggeschwindigkeit-Signal, das von einem Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensor 20 erfasst und ausgegeben wird, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, wird mittels einer Schnittstellenschaltung 21 dem Mikrocomputer 12 zugeführt.
  • Ein vom Mikrocomputer 12 ausgegebenes Relais-Signal wird an eine Relais-Treiberschaltung 15 eingegeben, und die Relais-Treiberschaltung 15 schaltet einen ausfallsicheren Relais-Kontakt 15a in Übereinstimmung mit dem Relais-Signal zwischen Ein- und Aus-Zuständen.
  • Ein vom Mikrocomputer 12 ausgegebenes Kupplungssteuersignal wird an eine Kupplung-Treiberschaltung 16 eingegeben, und die Kupplung-Treiberschaltung 16 schaltet eine Kupplung 19 in Übereinstimmung mit dem Kupplungssteuersignal ein oder aus. Die Antriebsenergiequelle der Kupplung 19 wird von der Motor-Treiberschaltung-(13)-Seitenklemme des ausfallsicheren Relais-Kontakts 15a zugeführt.
  • Auf der Grundlage des Drehmoment-Erfassungssignals, des Fahrzeuggeschwindigkeit-Signals und eines später beschriebenen Motorstrom-Signals erzeugt der Mikrocomputer 12 einen Motorstrom-Befehlswert (PWM-Befehlswert) in Bezugnahme auf eine Drehmoment/Strom-Tabelle 18a in einem Speicher 18. Der erzeugte Motorstrom-Befehlswert wird der Motor-Treiberschaltung 13 zugeführt. Die Motor-Treiberschaltung 13 wird mittels des ausfallsicheren Relais-Kontakts 15a mit der Energieversorgungsspannung einer eingebauten Batterie P versorgt und treibt auf der Grundlage des zugeführten Motorstrom-Befehlswerts einen bürstenlosen Motor 24 an, der als Lenkhilfsmotor dient.
  • Wenn der bürstenlose Motor 24 dreht, erfasst ein Rotorstellung-Detektor 14 die Rotorstellung des bürstenlosen Motors 24, und auf der Grundlage des erfassten Rotorstellungs-Signals steuert die Motor-Treiberschaltung 13 die Rotation des bürstenlosen Motors 24.
  • Der durch den bürstenlosen Motor 24 fließende Motorstrom wird von einer Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 erfasst und als Motorstrom-Signal dem Mikrocomputer 12 zugeführt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des bürstenlosen Motors 24, die Motor-Treiberschaltung 13 und die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 zeigt. Der bürstenlose Motor 24 wird mit einem Stator 24a, der Sternschaltungsspulen A, B und C umfasst, einem Rotor 24b, der von einem durch die Spulen A, B und C erzeugten Drehfeld dreht wird, und einem Rotorstellung-Detektor (Drehcodierer) 14 bereitgestellt, der die Rotationsstellung des Rotors 24b erfasst.
  • In der Motor-Treiberschaltung 13 wird die Stromversorgungsspannung der eingebauten Batterie P mittels einer Spule L an die Anode einer Diode D7 angelegt, und die Kathode der Diode D7 wird mit der positiven Elektroden-Seitenklemme eines Schalt-Stromkreises 8b verbunden. Ein Transistor Q7 wird zwischen der Anode der Diode D7 und einer Erdklemme geschaltet, und eine Diode D8 stellt zwischen der Source und der Drain des Transistors Q7 einen Störstrom dar. Ein Glättungs-Kondensator C1 wird zwischen die Kathode der Diode D7 und die Erdklemme geschaltet, und eine Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26, die die Spannung am Glättungs-Kondensator C1 erfasst, wird am Glättungs-Kondensator C1 geschaltet. Die von der Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26 ausgegebene erfasste Spannung wird dem Mikrocomputer 12 zugeführt.
  • An der Gate des Transistors Q7 ist eine PWM-Schaltung 25 geschaltet, die auf der Grundlage eines vom Mikrocomputer 12 zugeführten Verstärkungs- oder Untersetzungsbefehls (Verstärkungsbefehl, Untersetzungsbefehl) ein PWM-Signal erzeugt und das erzeugte PWM-Signal ausgibt.
  • Die Spule L, die Diode D7, der Glättungs-Kondensator C1, der Transistor Q7 und die PWM-Schaltung 25 bilden eine Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d (Zerhacker-Schaltung).
  • In dem Schalt-Stromkreis 8b sind die in Reihe zwischen der positiven Elektroden-Seitenklemme und der Erdklemme geschalteten Transistoren Q1 und Q2 und die in der Gegenrichtung in Reihe geschalteten Dioden D1 und D2 parallel geschaltet; die in Reihe geschalteten Transistoren Q3 und Q4 und die in der Gegenrichtung in Reihe geschalteten Dioden D3 und D4 sind parallel geschaltet; und die in Reihe geschalteten Transistoren Q5 und Q6 und die in der Gegenrichtung in Reihe geschalteten Dioden D5 und D6 sind parallel geschaltet.
  • An den gemeinsamen Knoten der Transistoren Q1 und Q2 und den gemeinsamen Knoten der Dioden D1 und D2 wird die andere Klemme U der Sternschaltungsspule A geschaltet. An den gemeinsamen Knoten der Transistoren Q3 und Q4 und den gemeinsamen Knoten der Dioden D3 und D4 wird die andere Klemme V der Sternschaltungsspule B geschaltet. An den gemeinsamen Knoten der Transistoren Q5 und Q6 und den gemeinsamen Knoten der Dioden D5 und D6 wird die andere Klemme W der Sternschaltungsspule C geschaltet.
  • Die vom Rotorstellung-Detektor 14 erfasste Rotationsstellung des Rotors 24b wird einer Gate-Steuerschaltung 8c gemeldet. Der Gate-Steuerschaltung 8c wird die Drehrichtung und der Motorstrom-Befehlswert (PWM-Befehlswert) vom Mikrocomputer 12 geliefert. Die Gate-Steuerschaltung 8c schaltet die Gates der Transistoren Q1 bis Q6 in Übereinstimmung mit dem Befehl in Bezug auf die Drehrichtung und die Drehstellung des Rotors 24b ein und aus, um den Weg des durch den Rotor 24a fließenden Stroms z. B. wie U-V, U-W. V-W, V-U, W-U, W-V oder U-V zu schalten, wodurch ein Drehfeld erzeugt wird.
  • Der Rotor 24b ist ein Dauermagnet und dreht sich, indem er eine Drehkraft vom Drehfeld empfängt. Die Gate-Steuerschaltung 8c (auch PWM-Pulsbreitenmodulation) steuert das Ein/Aus der Transistoren Q1 bis Q6 in Übereinstimmung mit dem Motorstrom-Befehlswert, um dadurch das Rotationsdrehmoment des bürstenlosen Motors 24 zu erhöhen oder zu vermindern.
  • Die Dioden D1 bis D6 werden bereitgestellt, um das vom Ein/Aus der Transistoren Q1 bis Q6 bewirkte Rauschen zu absorbieren.
  • Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 erfasst die durch die Klemmen U, V und W des bürstenlosen Motors 24 fließenden Ströme, addiert die erfassten Ströme und führt die Summe als Motorstrom-Signal dem Mikrocomputer 12 zu.
  • Ein Betrieb der elektrischen Servolenkung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben, das ihn zeigt.
  • In einem Lenkhilfsbetrieb liest der Mikrocomputer 12 als erstes mittels der Schnittstellenschaltung 11 das vom Drehmomentsensor 10 erfasste Drehmoment-Erfassungssignal (Schritt S2) und liest dann mittels der Schnittstellenschaltung 21 das vom Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensor 20 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit-Signal (Schritt S4).
  • Auf der Grundlage des im Schritt S4 gelesenen Fahrzeuggeschwindigkeit-Signals und des im Schritt S2 gelesenen Drehmomenterfassung-Signals bestimmt der Mikrocomputer 12 den Ziel-Motorstrom mit Bezug auf die Drehmoment/Strom-Tabelle 18a (Schritt S6).
  • Danach liest der Mikrocomputer 12 das Motorstrom-Signal aus der Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 (Schritt S8), berechnet die Differenz zwischen dem im Schritt S6 bestimmten Ziel-Motorstrom und dem im Schritt S8 gelesenen Motorstrom-Signal (Schritt S10) und bestimmt auf der Grundlage der berechneten Differenz den Motorstrom-Befehlswert, damit der Ziel-Motorstrom durch den bürstenlosen Motor 24 fließt (Schritt S12).
  • Dann bestimmt der Mikrocomputer 12 den PWM-Befehlswert und die Drehrichtung in Übereinstimmung mit dem im Schritt S12 bestimmten Motorstrom-Befehlswert (Schritt S14) und führt ein Befehlssignal, das den bestimmten PWM-Befehlswert und die Drehrichtung darstellt, der Motor-Treiberschaltung 13 zu (Schritt S16) und führt auf der Grundlage des PWM-Befehlswerts einen Betrieb durch, um die an den Schalt-Stromkreis 8b der Motor-Treiberschaltung 13 angelegte Spannung zu verstärken oder herabzusetzen (Schritt S18). Dann kehrt der Mikrocomputer 12 zurück und springt auf ein anderes Verfahren.
  • Auf der Grundlage des zugeführten Befehlssignals, das den PWM-Befehlswert und die Drehrichtung darstellt, dreht die Motor-Treiberschaltung 13 den bürstenlosen Motor 24.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb zum Verstärken oder Herabsetzen der an den Schalt-Stromkreis 8b angelegten Spannung zeigt (Schritt S18).
  • Zunächst beurteilt der Mikrocomputer 12, ob ein Flag F 1 ist oder nicht (Schritt S20), und beurteilt, wenn das Flag F nicht 1 ist, ob der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert höher ist als 90% oder nicht (Schritt S22).
  • Der Schalt-Stromkreis 8b steuert die an den bürstenlosen Motor 24 angelegte tatsächliche Spannung (mittlere Spannung) durch die Gate-Steuerschaltung 8c, indem der Ein/Aus-Betrieb in Übereinstimmung mit dem PWM durchgeführt wird, wenn die angelegte Energieversorgungsspannung der eingebauten Batterie z. B. 12 V ist, wodurch der Ziel-Motorstrom durch den bürstenlosen Motor 24 geführt wird.
  • Wie in 6a gezeigt, ist, wenn der PWM-Befehlswert 90% ist, die an den bürstenlosen Motor 24 angelegte tatsächliche Spannung (mittlere Spannung) tiefer als 12 V, was tatsächlich angelegt wird, wenn der PWM-Befehlswert 100% ist.
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert höher als 90% ist (JA im Schritt S22), führt der Mikrocomputer 12 der PWM-Schaltung 25 einen Verstärkungsbefehl zu (Schritt S24) und setzt das Flag F auf 1 (Schritt S26).
  • Wenn die PWM-Schaltung 25 mit dem Verstärkungsbefehl versorgt ist, schaltet sie den Transistor Q7 durch ein vorbestimmtes PWM-Signal ein oder aus, aktiviert die Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d und verstärkt die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung beispielsweise auf 16 V auf, wie in 6b gezeigt wird.
  • Wenn die Spannung auf 16 V verstärkt wird, steuert der Mikrocomputer 12 die Spannung durch einen Verstärkungsbefehl so, dass sie bei 16 V gehalten wird, und zwar mit dem Spannungserfassungssignal von der Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26 als Rückkopplungssignal.
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert tiefer als 90% ist (NEIN im Schritt S22), kehrt der Mikrocomputer 12 zum Lenkhilfsbetrieb zurück.
  • Der Mikrocomputer 12 führt den im Flussdiagramm der 4 gezeigten Lenkhilfsbetrieb durch, wenn die Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d arbeitet und die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung verstärkt wird als auch nicht verstärkt wird.
  • Wenn das Flag F 1 ist (JA im Schritt S20), was der Fall ist, wenn, wie in 6b gezeigt, die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung auf 16 V verstärkt wird, beurteilt der Mikrocomputer 12, ob der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert tiefer ist als 50% oder nicht (Schritt S28).
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert tiefer als 50% ist (NEIN im Schritt S28) (die an den bürstenlosen Motor 24 angelegte tatsächliche Spannung (mittlere Spannung) ist tiefer als 12 V), führt der Mikrocomputer 12 der PWM-Schaltung 25 einen Untersetzungsbefehl zu (Schritt S30) und setzt das Flag F auf 0 (Schritt S32).
  • Wenn mit dem Untersetzungsbefehl versorgt, stoppt die PWM-Schaltung 25 den Betrieb der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d und führt die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung, wie in 6a gezeigt, auf 12 V zurück.
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert höher als 50% ist (JA im Schritt S28), kehrt der Mikrocomputer 12 zum Lenkhilfsbetrieb zurück.
  • Wie der Motorstrom-Befehlswert wird die Nennleistung durch ein PWM-Verfahren geändert, das die Applikationspulsbreite der Spannung moduliert. Spezifisch wird der Motorstrom-Befehlswert als PWM-Befehlswert ausgegeben, um die Hilfskraft des Motors zu steuern.
  • Im Falle eines synchronen, sinusförmigen Annäherungs-PWM-Verfahrens, das sich von einer sinusförmigen Welle und einer dreieckigen Welle abhebt, wird z. B. die Nennleistung (PWM-Wert) zwischen den Halbwellenlängen einer sinusförmigen Welle zu dem Motorstrom-Befehlswert.
  • Zweite Ausführungsform
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser elektrischen Servolenkung wird das von einem Rotorstellung-Detektor 14 erfasste Rotorstellungs-Signal einem Drehzahl-Detektor 27 zugeführt, und der Drehzahl-Detektor 27 erfasst die Drehzahl eines bürstenlosen Motors 24 vom zugeführten Rotorstellungs-Signal und führt das Drehzahl-Signal einem Mikrocomputer 12 zu.
  • Der Mikrocomputer 12 wird in einem Speicher 18 mit einer Drehmoment/Drehzahl/Spannungs-Tabelle 18d bereitgestellt, in der das Verhältnis zwischen dem Drehmomenterfassung-Signal von einem Drehmomentsensor 10, dem Drehzahl-Signal vom Drehzahl-Detektor 27 und der an den Schalt-Stromkreis 8b anzulegenden Spannung, wie in der später beschriebenen 10 gezeigt, bestimmt wird.
  • 8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des bürstenlosen Motors 24, eine Motor-Treiberschaltung 13a und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 zeigt. Das vom Rotorstellung-Detektor 14 erfasste Rotorstellungs-Signal wird, wie oben erwähnt, dem Drehzahl-Detektor 27 zugeführt. Die Motor-Treiberschaltung 13a, die einen anderen Aufbau hat als den in der 3 gezeigten, wird nicht mit der Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26 bereitgestellt, die die Spannung am Glättungs-Kondensator C1 erfasst. Davon abgesehen, ist der Aufbau derselbe wie der Aufbau der in der ersten Ausführungsform (2 und 3) beschriebenen elektrischen Servolenkung. Daher werden die gleichen Elemente mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet und ihre Beschreibung weggelassen.
  • Ein Betrieb der wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Servolenkung wird mit Bezug auf das Flussdiagramm beschrieben, das ihn zeigt.
  • Die Beschreibung des vom Mikrocomputer 12 durchgeführten Lenkhilfsbetriebs wird weggelassen, da er derselbe ist wie der des Flussdiagramms aus 4, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, und ein Betrieb zum Verstärken oder Herabsetzen der an den Schalt-Stromkreis 18b angelegten Spannung (Schritt S18) wird mit Bezug auf das Flussdiagramm aus 9 beschrieben, das ihn zeigt.
  • Zunächst beurteilt der Mikrocomputer 12, ob das Flag F 1 ist oder nicht (Schritt S40). Wenn das Flag F nicht 1 ist, was der Fall ist, wenn die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung nicht verstärkt wird, beurteilt der Mikrocomputer 12, ob der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert 100% ist oder nicht (Schritt S42).
  • Der Schalt-Stromkreis 8b steuert die an den bürstenlosen Motor 24 angelegte tatsächliche Spannung (mittlere Spannung) durch die Gate-Steuerschaltung 8c, die den Ein/Aus-Betrieb in Übereinstimmung mit dem PWM-Befehlswert durchführt, wenn die angelegte Energieversorgungsspannung der eingebauten Batterie P beispielsweise 12 V ist, wodurch der Ziel-Motorstrom durch den bürstenlosen Motor 24 geführt wird.
  • Wenn der PWM-Befehlswert 100 ist, ist daher die an den bürstenlosen Motor 24 angelegte tatsächliche Spannung (mittlere Spannung), wie in 10 gezeigt, 12 V, und wenn der PWM-Befehlswert nicht 100%, ist die tatsächlich angelegte Spannung (mittlere Spannung) tiefer als 12 V.
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert 100 ist (JA im Schritt S42), liest der Mikrocomputer 12 das Drehzahl-Signal vom Drehzahl-Detektor 27 (Schritt S44), und auf der Grundlage des Drehzahl-Signals und der Drehmoment/Drehzahl/Spannungs-Tabelle 18, wie in 10 gezeigt, berechnet er den Rotationsdrehmomentwert des bürstenlosen Motors 24, der dem Drehzahl-Signal oder dem Verhältnis R des Rotationsdrehmomentwerts zum maximalen Drehmomentwert entspricht, wenn die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung 12V ist (Schritt S46).
  • Dann bestimmt der Mikrocomputer 12 den Verstärkungswert, der dem Rotationsdrehmomentwert bzw. dem im Schritt S46 berechneten Verhältnis R aus der Drehmoment/Drehzahl/Spannungs-Tabelle 18d entspricht, führt der PWM-Schaltung 25 den Verstärkungsbefehl zu (Schritt S50) und setzt das Flag F auf 1 (Schritt S52). Der Verstärkungsbefehl stellt einen PWM-Wert 20% dar, wenn der der dem Verhältnis R entsprechende Verstärkungswert, wie in 10 gezeigt, z. B. 2,5 V ist, und stellt einen PWM-Wert 40% dar, wenn der Verstärkungswert 5 V ist.
  • Der Verstärkungsbefehl wird nicht zugeführt, wenn der im Schritt S46 berechnete Rotationsdrehmomentwert der maximale Drehmomentwert ist oder wenn das Verhältnis R 100% ist.
  • Wenn die PWM-Schaltung mit dem Verstärkungsbefehl versorgt ist, schaltet sie mit dem PWM-Signal den Transistor Q7 ein oder aus, betätigt die Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d und verstärkt die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung, wie in 10 gezeigt, um beispielsweise 2,5 V auf 14,5 V oder um 5 V auf 17 V.
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert nicht 100 ist (NEIN im Schritt S42) kehrt der Mikrocomputer 12 zum Lenkhilfsbetrieb zurück.
  • Der Mikrocomputer 12 führt den im Flussdiagramm der 4 gezeigten Lenkhilfsbetrieb durch, wenn die Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d arbeitet und die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung sowohl verstärkt wird als auch nicht verstärkt wird.
  • Wenn das Flag F 1 ist (JA im Schritt S40), was der Fall ist, wenn die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung, wie in 10 gezeigt, verstärkt wird, beurteilt der Mikrocomputer 12, ob der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert tiefer ist als 50% oder nicht (Schritt S54).
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert tiefer ist als 50% (NEIN im Schritt S52) (die an den bürstenlosen Motor 24 angelegte tatsächliche Spannung (mittlere Spannung) ist tiefer als 12 V), führt der Mikrocomputer 12 einen Untersetzungsbefehl an die PWM-Schaltung 25 (Schritt S56) und setzt das Flag F auf 0 (Schritt S58).
  • Wenn mit dem Untersetzungsbefehl versorgt, stoppt die PWM-Schaltung 25 den Betrieb der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8d und führt die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung, wie in 10 gezeigt, auf 12 V zurück.
  • Wenn der im Schritt S14 bestimmte PWM-Befehlswert höher als 50% ist (JA im Schritt S54), kehrt der Mikrocomputer 12 zum Lenkhilfsbetrieb zurück.
  • In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann der Mikrocomputer 12, anstatt zu beurteilen, ob der PWM-Befehlswert 100% ist oder nicht (Schritt S42), die Drehzahl zu lesen (Schritt S44) und das Verhältnis R zu berechnen (Schritt S46), folgendes durchführen: das Lesen des Drehzahl-Signals vom Drehzahl-Detektor 27, das Beurteilen, ob die Drehzahl tiefer ist als die Drehzahl N1, die, wie in 10 gezeigt, dem Motorstrom-PWM-Befehlswert 100% am maximalen Drehmoment entspricht, und das Bestimmen des vorbestimmten Verstärkungswerts in Übereinstimmung mit der gelesenen Drehzahl, wenn beurteilt wird, dass die Drehzahl tiefer ist als die Drehzahl N1 (Schritt S48). In diesem Fall beurteilt der Mikrocomputer 12, anstatt im Schritt S54 zu beurteilen, ob der PWM-Befehlswert tiefer als 50% ist oder nicht, ob der PWM-Befehlswert tiefer ist als die Drehzahl N2, die, wie in 10 gezeigt, tiefer ist als die Drehzahl N1. Der Untersetzungsbefehl wird der PWM-Schaltung 25 zugeführt, wenn der PWM-Befehlswert tiefer ist als die Drehzahl N2 (Schritt S56).
  • Außerdem kann der Mikrocomputer 12 folgendes durchführen: das jeweilige Vergleichen des oben beschriebenen PWM-Befehlswerts und der vom Drehzahl-Detektor 27 gelesenen Drehzahl mit einem vorbestimmten PWM-Befehlswert und der Drehzahl N1, das Bestimmen des vorbestimmten Verstärkungswerts in Übereinstimmung mit dem PWM-Befehlswert und der Drehzahl auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses, das Zuführen des Verstärkungsbefehls an die PWM-Schaltung 25 (Schritt S50), das jeweilige Vergleichen des oben beschriebenen PWM-Befehlswerts und der vom Drehzahl-Detektor 27 gelesenen Drehzahl mit dem PWM-Befehlswert 50% und der Drehzahl N2, und das Führen des Untersetzungsbefehls an die PWM-Schaltung 25 auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses (Schritt S56).
  • Überdies ist die Spannung der eingebauten Batterie, wie in den Ansprüchen dargelegt, nicht auf eine Spannung eingeschränkt, die direkt an die Treiberschaltung angelegt wird, sondern schließt auch eine ein, die mittels einer anderen Schaltung indirekt an die Treiberschaltung angelegt wird.
  • Dritte Ausführungsform
  • In den oben beschriebenen elektrischen Servolenkungen wird die Verstärkungsschaltung, die die Spannung der eingebauten Batterie verstärkt, verwendet, um eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, zuzuführen, und für die Verstärkungsschaltung wird eine Diode verwendet, um den Rückfluss des Stroms zur eingebauten Batterie zu verhindern. Daher wird der zurück an die eingebaute Batterie zu speisende Strom selbst dann nicht zurückgespeist, wenn der Motor beispielsweise im Falle, wo des Lenkrad zurück geführt wird, eine elektrische Energie erzeugt, so dass die Spannung z. B. in einem Fall steigt, wo die Spannung für eine Verstärkungsspannung von 16 V der Verstärkungsschaltung auf 30 V oder mehr steigt. Dies kann den Motor und seine Treiberschaltung beschädigen.
  • Daher wird unten als eine dritte Ausführungsform eine elektrische Servolenkung beschrieben, in der eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden kann, wenn die Ausgabespannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann und der Motor und seine Treiberschaltung niemals durch die vom Motor erzeugte elektrische Energie beschädigt werden können.
  • 11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des bürstenlosen Motors 24, eine Motor-Treiberschaltung 13b und die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 der dritten Ausführungsform zeigt, und unterscheidet sich vom Blockdiagramm der in 3 gezeigten ersten Ausführungsform, das den Aufbau des bürstenlosen Motors 24, die Motor-Treiberschaltung 13 und die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 zeigt.
  • Spezifisch sind in einer Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8e der Motor-Treiberschaltung 13b der dritten Ausführungsform ein Widerstand R1 und eine Zener-Diode ZD zwischen der positiven Klemme und der negativen Klemme des Glättungs-Kondensators C1 in Reihe geschaltet, und eine Reihenschaltung der Widerstände R3 und R2 ist zwischen dem Knoten einer Klemme des Widerstands R1 und der Kathode der Zener-Diode ZD und der anderen Klemme des Widerstands R1 geschaltet. Der Anschlusspunkt der Widerstände R3 und R2 wird mit der Basis eines PNP-Transistors Q8 (Schalt-Element) verbunden, so dass die Widerstände R3 und R2 als eine Vorspannung des Transistors Q8 dienen.
  • Der Emitter des Transistors Q8 wird mit der anderen Klemme des Widerstands R1 verbunden, und sein Kollektor wird mit der Anode der Diode D7 verbunden.
  • Der Aufbau der Teile, die nicht diese sind, wird nicht beschrieben, da sie dem Aufbau von jenen aus der ersten Ausführungsform gleichen.
  • In der dritten Ausführungsform wird im Betrieb der in 5 gezeigten ersten Ausführungsform, wenn die vom bürstenlosen Motor 24 erzeugte elektrische Energie steigt, indem das Lenkrad gedreht wird, und die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung auf einen Wert steigt, der höher ist als die Zener-Spannung (z. B. 18 V) der Zener-Diode ZD, die Zener-Diode ein geschaltet, so dass ein Strom I durch den Widerstand R1 fließt. Folglich wird die Vorspannung an der Basis des Transistors Q8 durch die Widerstände R3 und R2 kleiner als die Emitterspannung des Transistors Q8 zum Einschalten des Transistors Q8, so dass ein Strom I vom Schalt-Stromkreis 8b durch die Spule L zur eingebauten Batterie P zurückgeführt wird.
  • Wenn der Strom I vom Schalt-Stromkreis 8b zur eingebauten Batterie P zurückgeführt wird und die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung auf einen Wert fällt, der tiefer ist als die Zener-Spannung der Zener-Diode ZD, wird die Zener-Diode ZD ausgeschaltet und der Transistor Q8 ebenfalls ausgeschaltet.
  • Wenn die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung infolge der vom bürstenlosen Motor 24 erzeugten elektrischen Energie steigt, werden die Zener-Diode ZD und der Transistor Q8 mittels des oben beschriebenen Betriebs wiederholt ein- und ausgeschaltet, so dass die Spannung nie stark die Zener-Spannung der Zener-Diode ZD übersteigt.
  • Während der Motorstrom-Befehlswert verwendet wird, um zu beurteilen, ob die Ausgabe des bürstenlosen Motors 24 in der dritten Ausführungsform ausreicht oder übermäßig ist, kann z. B. die Drehzahl des bürstenlosen Motors 24 verwendet werden.
  • In der dritten Ausführungsform der elektrischen Servolenkung der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung kann eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann und der Motor und seine Treiberschaltung nie von der durch den Motor erzeugten elektrischen Energie beschädigt werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • In den oben beschriebenen elektrischen Servolenkungen wird die Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung, die die Spannung der eingebauten Batterie verstärkt, verwendet, um eine Spannung zuzuführen, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält. Jedoch wird in der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung, die das Zerhacken bei einer feststehenden Frequenz durchführt, elektromagnetisches Rauschen, vor allem elektromagnetisches Rauschen, das das menschliche Ohr hören kann, sofort verursacht.
  • Daher wird unten als vierte Ausführungsform eine elektrische Servolenkung beschrieben, in der eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden kann, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei der Lenkhilfsmotor weiterhin kleiner gemacht werden kann und der Einfluss des von der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung bewirkten elektromagnetischen Rauschens reduziert werden kann.
  • 12 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des bürstenlosen Motors 24, eine Motor-Treiberschaltung 13c und die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 der vierten Ausführungsform zeigt, und unterscheidet sich im Aufbau der Motor-Treiberschaltung 13c vom Blockdiagramm der in 11 gezeigten dritten Ausführungsform, die den Aufbau des bürstenlosen Motors 24, die Motor-Treiberschaltung 13b und die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 zeigt.
  • Spezifisch wird in einer Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8f der Motor-Treiberschaltung 13c der vierten Ausführungsform, anstelle der PWM-Schaltung 25 der dritten Ausführungsform, eine PFM(Pulsfrequenzmodulation)-Schaltung 28, die ein PFM-Signal auf der Grundlage eines vom Mikrocomputer 12 zugeführten Verstärkungs- oder Untersetzungsbefehls (Verstärkungsbefehl, Untersetzungsbefehl) erzeugt und das erzeugte PFM-Signal ausgibt, mit der Gate des Transistors Q7 verbunden.
  • Die Spule L, die Diode D7, der Glättungs-Kondensator C1, der Transistor Q7 und die PFM-Schaltung 28 bilden die Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8f.
  • In der vierten Ausführungsform der wie oben beschriebenen elektrischen Servolenkung der vorliegenden Erfindung steuert der Mikrocomputer 12 (PFM-Steuermittel), wenn die Spannung der eingebauten Batterie (P) auf 16 V verstärkt wird, die PFM-Schaltung 28, um die Spannung gemäß dem Verstärkungsbefehl mit der Verwendung des Spannungserfassungssignals von der Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26 als Rückkopplungssignal auf 16 V zu halten.
  • Die an die Motor-Treiberschaltung 13c angelegte Spannung ändert sich durch die Spannungsänderung der eingebauten Batterie und die Änderung des Motorstroms. Daher wird die verstärkte angelegte Spannung konstant gehalten, indem die Nennleistung der PFM-Schaltung 28 gesteuert wird.
  • Die PFM-Schaltung 28 stoppt, wenn der Untersetzungsbefehl gegeben wird, den Betrieb der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8f und führt die an den Schalt-Stromkreis 8b angelegte Spannung, wie in 6a gezeigt, auf 12 V zurück.
  • In der vierten Ausführungsform der oben beschriebenen elektrischen Servolenkung der vorliegenden Erfindung kann eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Ausgabespannung der eingebauten Spannung schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann, und das von der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung verursachten elektromagnetische Rauschen wird in Weißrauschen umgewandelt, so dass der Einfluss von elektromagnetischem Rauschen vermindert werden kann.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Obwohl der bürstenlose Motor 24 in den oben beschriebenen Ausführungsformen als Lenkhilfsmotor verwendet wird, sollte angemerkt werden, dass ein Motor des Bürstentyps verwendet werden kann. Ein Fall, in dem ein Motor des Bürstentyps verwendet wird, wird hiernach beschrieben.
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Motors des Bürstentyps 24M, eine Motor-Treiberschaltung 13M und die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 zeigt. Während der bürstenlose Motor 24 aus 3 der ersten Ausführungsform im in 13 gezeigten Beispiel vom Motor des Bürstentyps 24M ersetzt wird, können die in den 8, 11 und 12 gezeigten bürstenlosen Motoren 24 auf ähnliche Weise vom Motor des Bürstentyps 24M ersetzt werden.
  • In der Motor-Treiberschaltung 13M wird die Energieversorgungsspannung der eingebauten Batterie P mittels der Spule L an die Anode der Diode D7 angelegt, und die Kathode der Diode D7 wird an die positive Elektroden-Seitenklemme des Schalt- Stromkreises 8b geschaltet. Die Diode D7 wird geschaltet, um zwischen der Source und der Drain des Transistors Q8 parasitär zu sein. Der Transistor Q7 wird zwischen die Anode der Diode D7 und die Erdklemme geschaltet, und die Diode D8 befindet sich parasitär zwischen der Source und der Drain des Transistors Q7. Der Glättungs-Kondensator C1 wird zwischen die Kathode der Diode D7 und die Erdklemme geschaltet, und die Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26, die die Spannung am Glättungs-Kondensator C1 erfasst, wird am Glättungs-Kondensator C1 angeschlossen. Die von der Stromkreisspannungs-Erfassungsschaltung 26 ausgegebene erfasste Spannung wird dem Mikrocomputer 12 zugeführt.
  • Mit den Gates der Transistoren Q7 und Q8 wird die PWM-Schaltung 25 verbunden, die auf der Grundlage eines vom Mikrocomputer 12 zugeführten Verstärkungs- bzw. Untersetzungsbefehls ein PWM-Signal erzeugt und das erzeugte PWM-Signal ausgibt.
  • Die Spule L, die Diode D7, der Glättungs-Kondensator C1, die Transistoren Q7 und Q8 und die PWM-Schaltung 25 bilden eine Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung 8M (Zerhacker-Schaltung).
  • In dem Schalt-Stromkreis 8b werden die in Reihe zwischen die positive Elektroden-Seitenklemme und die Erdklemme geschalteten Transistoren Q1 und Q2 und die in der Gegenrichtung in Reihe geschalteten Dioden D1 und D2 parallel geschaltet; und die in Reihe geschalteten Transistoren Q3 und Q4 und die in der Gegenrichtung in Reihe geschalteten Dioden D3 und D4 werden parallel geschaltet.
  • Mit dem gemeinsamen Knoten der Transistoren Q1 und Q2 und dem gemeinsamen Knoten der Dioden D1 und D2 wird eine Bürste des Motors des Bürstentyps 24M verbunden. Mit dem gemeinsamen Knoten der Transistoren Q3 und Q4 und dem gemeinsamen Knoten der Dioden D3 und D4 wird die andere Bürste des Motors des Bürstentyps 24M verbunden.
  • Die Gate-Steuerschaltung 8c wird mit der Drehrichtung und dem Motorstrom-Befehlswert (PWM-Befehlswert) vom Mikrocomputer 12 versorgt.
  • Die Gate-Steuerschaltung 8c PWM-steuert das Ein/Aus der Transistoren Q1 bis Q4 in Übereinstimmung mit dem Motorstrom-Befehlswert, um dadurch das Rotationsdrehmoment des Motors des Bürstentyps 24M zu erhöhen oder zu reduzieren.
  • Die Dioden D1 bis D4 werden bereitgestellt, um die vom Ein/Aus der Transistoren Q1 bis Q4 bewirkten Geräusche zu absorbieren.
  • Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 17 erfasst die durch die Bürsten des Motors des Bürstentyps 24M fließenden Ströme und führt die erfassten Ströme als Motorstrom-Signal dem Mikrocomputer 12 zu.
  • Wenn der wie oben beschriebene Motor des Bürstentyps 24M verwendet wird, arbeitet die elektrische Servolenkung gemäß der vorliegenden Erfindung grundsätzlich auf eine ähnliche Art und Weise wie die in 3 (oder 8, 11 oder 12) gezeigte Ausführungsform.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der ersten Erfindung kann eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung, in der der Lenkhilfsmotor reduzierte Ausmaße hat, verwirklicht wird.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der zweiten Erfindung kann die Spannung herabgesetzt werden, wenn es nicht notwendig wird, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken „ und die Spannung der eingebauten Batterie kann, wenn eine große Lenkhilfskraft nicht erforderlich wird, ohne verstärkt zu werden, dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der verhindert wird, dass der Lenkhilfsmotors durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie weniger effizient wird.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der dritten und vierten Ausführungsform kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem Rotationsdrehmoment des Motors verstärkt werden, wenn der Motorstrom-Befehlswert am höchsten ist, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, kann selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenk hilfsmotor eine kleinere Größe hat.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der fünften Erfindung kann die verstärkte Spannung der eingebauten Batterie herabgesetzt werden, wenn es nicht erforderlich ist, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken, und, wenn eine große Lenkhilfskraft nicht erforderlich ist, kann die Spannung der eingebauten Batterie, ohne verstärkt zu werden, an den Lenkhilfsmotor geführt werden, so dass verhindert werden kann, dass die Effizienz des Lenkhilfsmotors durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie gesenkt wird.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der sechsten Erfindung kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors verstärkt werden, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, kann selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleinerer Größe ist.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der siebten und der neunten Erfindung kann die verstärkte Spannung der eingebauten Batterie herabgesetzt werden, wenn es nicht erforderlich ist, die an die Treiberschaltung angelegte Spannung der eingebauten Batterie zu verstärken, und, wenn eine große Lenkhilfskraft nicht erforderlich ist, kann die Spannung der eingebauten Batterie, ohne verstärkt zu werden, an den Lenkhilfsmotor geführt werden, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der verhindert werden kann, dass die Effizienz des Lenkhilfsmotor durch das Verstärken der Spannung der eingebauten Batterie gesenkt wird.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der achten Erfindung kann die Spannung der eingebauten Batterie in Übereinstimmung mit dem Rotationsdrehmoment des Motors und der Drehzahl des Motors verstärkt werden, wenn der Motorstrom-Befehlswert am höchsten ist, und eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, kann selbst dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor eine kleinere Größe hat.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der zehnten Erfindung kann durch die Verstärkungsschaltung einfachen Aufbaus eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, selbst dann an den Lenkhilfsmotor geführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der elften Erfindung kann eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie fällt, so dass eine elektrische Servolenkung verwirklicht wird, in der der Lenkhilfsmotor kleiner ist.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der zwölften Erfindung kann eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der dreizehnten Erfindung wird eine elektrische Servolenkung verwirklicht, in der die Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann und das von der Verstärkungs-Zerhacker-Schaltung verursachte elektromagnetische Rauschen wird in Weißrauschen umgewandelt, so dass der Einfluss des elektromagnetischen Rauschens vermindert wird.
  • Gemäß der elektrischen Servolenkung der vierzehnten Erfindung wird eine elektrische Servolenkung verwirklicht, in der eine Spannung, von der man immer eine stabile Lenkhilfskraft erhält, sogar dann dem Lenkhilfsmotor zugeführt werden, wenn die Spannung der eingebauten Batterie schwankt, wobei die Größe des Lenkhilfsmotors weiterhin reduziert werden kann und der Motor und seine Treiberschaltung nie von der durch den Motor erzeugten elektrischen Energie beschädigt werden.
  • Wo technische Merkmale, die in irgendeinem Anspruch erwähnt sind, von Bezugszeichen gefolgt werden, sind solche Bezugszeichen eingeschlossen worden für den alleinigen Zweck, die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen, und entsprechend haben solche Bezugszeichen keine beschränkende Wirkung auf den Schutzumfang von jedem Element, das beispielhaft durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet wurde.

Claims (9)

  1. Eine elektrische Servolenkung, die mit folgendem bereitgestellt wird: einem Drehmomentsensor (10) zum Erfassen eines an ein Lenkrad angelegten Lenkdrehmoments; und einem Lenkhilfsmotor (24), der von einer Treiberschaltung (13) betriebenen wird, an die eine Spannung einer eingebauten Batterie (P) angelegt wird, in der ein Motorstrom-Befehlswert, der einem Wert eines durch den Motor (24) zu fließenden Stroms entspricht, auf der Grundlage des vom Drehmomentsensor (10) erfassten Lenkdrehmoments bestimmt wird, wobei die Treiberschaltung (13) den Motor (24) in Übereinstimmung mit dem bestimmten Motorstrom-Befehlswert dreht und eine Lenkkraft von einem durch den Motor (24) ausgegebenen Rotationsdrehmoment unterstützt wird, wobei die elektrische Servolenkung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel (12), um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert höher ist als ein erster Schwellwert oder nicht; ein Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel (12), um, wenn das Beurteilungsmittel (12) beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist, einen Verstärkungsbefehl auszugeben, um die Spannung der eingebauten Batterie (P) zu verstärken; und eine Verstärkungsschaltung (8d) zur Verstärkung der Spannung der eingebauten Batterie (P) als Reaktion auf den vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel (12) ausgegebenen Verstärkungsbefehl, worin die von der Verstärkungsschaltung (8d) verstärkte Spannung an die Treiberschaltung (13) angelegt wird.
  2. Die elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, die weiterhin folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel (12), um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer oder nicht tiefer als ein zweiter Schwellwert ist, der tiefer ist als der erste Schwellwert, während die Verstärkungsschaltung (8d) die Spannung der eingebauten Batterie (P) verstärkt; und ein Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel (12), um, wenn das Beurteilungsmittel (12) beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist, einen Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung auszugeben, worin die Verstärkungsschaltung (8d) die Verstärkung der Spannung der eingebauten Batterie (P) als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel (12) ausgegebenen Untersetzungsbefehl stoppt.
  3. Die elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin folgendes umfasst: einen Drehzahl-Detektor (27) zum Erfassen einer Drehzahl des Motors (24); ein Berechnungsmittel (12) zum Berechnen des Rotationsdrehmoments des Motors (24) auf der Grundlage der vom Drehzahl-Detektor (27) erfassten Drehzahl des Motors (24) und der Motorspannung, die dem Motorstrom-Befehlswert entspricht, wenn das Beurteilungsmittel (12) beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist als der erste Schwellwert, worin der vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel (12) ausgegebene Verstärkungsbefehl ein Befehl ist, um die Spannung der eingebauten Batterie (P) in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel (12) berechneten Rotationsdrehmoment des Motors (24) auf eine vorbestimmte Spannung zu verstärken.
  4. Die elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin folgendes umfasst: einen Drehzahl-Detektor (27) zum Erfassen einer Drehzahl des Motors (24); ein Berechnungsmittel (12), um, wenn das Beurteilungsmittel (12) beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert höher ist als der erste Schwellwert, ein Verhältnis des Rotationsdrehmoments des Motors (24) auf der Grundlage der vom Drehzahl-Detektor (27) erfassten Drehzahl und der Motorspannung, die dem Motorstrom-Befehlswert entspricht, zu einem maximalen Rotationsdrehmoment zu berechnen, das vom Motor (24) ausgegeben werden kann, worin der vom Verstärkungsbefehl-Ausgabemittel (12) ausgegebene Verstärkungsbefehl ein Befehl ist, um die Spannung der eingebauten Batterie (P) in Übereinstimmung mit dem vom Berechnungsmittel (12) berechneten Verhältnis auf eine vorbestimmte Spannung zu verstärken.
  5. Die elektrische Servolenkung nach Anspruch 3 oder 4, die weiterhin folgendes umfasst: ein Beurteilungsmittel (12), um zu beurteilen, ob der Motorstrom-Befehlswert tiefer oder nicht tiefer als ein zweiter Schwellwert ist, der tiefer als der erste Schwellwert ist, während die Verstärkungsschaltung (8d) die Spannung der eingebauten Batterie (P) auf die vorbestimmte Spannung verstärkt; und ein Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel (12), um, wenn das Beurteilungsmittel (12) beurteilt, dass der Motorstrom-Befehlswert tiefer ist, einen Untersetzungsbefehl zum Herabsetzen der Spannung auszugeben, worin die Verstärkungsschaltung (8d) die Verstärkung der Spannung der eingebauten Batterie (P) auf die vorbestimmte Spannung als Reaktion auf den vom Untersetzungsbefehl-Ausgabemittel (12) ausgegebenen Untersetzungsbefehl stoppt.
  6. Die elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Verstärkungsschaltung (8d) einen Zerhacker (25) hat, der durch den Verstärkungsbefehl betätigt wird.
  7. Die elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Motorstrom-Befehlswert eine relative Einschaltdauer für die Pulsbreitenmodulationssteuerung des Motors (24) ist, und die Treiberschaltung (13) den Motor (24) mittels der Pulsbreitenmodulationssteuerung auf der Grundlage der relativen Einschaltdauer dreht.
  8. Die elektrische Servolenkung nach Anspruch 6, die weiterhin folgendes umfasst: ein Erfassungsmittel (26) zum Erfassen der an die Treiberschaltung (13b) angelegten Spannung; und ein PWM-Steuermittel (12), um den Betrieb der Verstärkungsschaltung (8d) auf der Grundlage des vom Erfassungsmittel (26) erfassten Werts zu steuern, damit die Verstärkungsspannung konstant gehalten wird.
  9. Die elektrische Servolenkung nach Anspruch 6, das weiterhin folgendes umfasst: ein Erfassungsmittel (26) zum Erfassen der an die Treiberschaltung (13c) angelegten Spannung; und ein PFM-Steuermittel (12) zum Steuern des Betriebs der Verstärkungsschaltung (8d), indem die Betriebsfrequenz auf der Grundlage des vom Erfassungsmittel (26) erfassten Werts geändert wird, um die Verstärkungsspannung konstant zu halten.
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