DE602004012360T2

DE602004012360T2 - Elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE602004012360T2
Application number: DE602004012360T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Shimizu; Shinya Aono; Akihiro Nishiyama
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: EP1512608B1; JP2005081985A; EP1512608A2; EP1512608A3; US20050061577A1; CA2479716A1; DE602004012360D1; US7136732B2; JP4411514B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Antriebskraft auf einen Lenkmechanismus zu übertragen, wobei die Antriebskraft von einem elektrischen Motor als eine Lenkhilfskraft erzeugt wird.
Herkömmlicherweise werden elektrische Servolenkvorrichtungen verwendet, die dazu ausgelegt sind, eine von einem elektrischen Motor erzeugte Antriebskraft auf einen Lenkmechanismus zu übertragen, und zwar über einen Getriebemechanismus (Übersetzungsgetriebemechanismus) oder über ein Direktantriebssystem.
Bei einer derartigen elektrischen Servolenkvorrichtung wird eine Hilfscharakteristik, die eine Beziehung zwischen einem an ein Lenkrad angelegten Lenkmoment und einem Ziel- bzw. Sollwert eines Hilfsdrehmomentes bestimmt, das von dem elektrischen Motor an den Lenkmechanismus anzulegen ist, vorab bzw. vorläufig bestimmt und als eine Hilfskarte bzw. -kennfeld in einem Speicher abgespeichert. Aus der Hilfskarte wird für ein gegebenes Lenkdrehmoment ein Hilfsdrehmomentzielwert ausgelesen. Der elektrische Motor wird so gesteuert, dass er auf der Grundlage des derart ausgelesenen Hilfsdrehmomentzielwertes angetrieben wird.
Wie es in 9 gezeigt ist, wird die Hilfscharakteristik so definiert, dass der Hilfsdrehmomentzielwert zunimmt, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt. Beispielsweise wird dem Lenkdrehmoment für ein Lenken nach rechts ein positiver Wert zugewiesen, und für das Lenken nach links ein negativer Wert. Die Hilfscharakteristik ist derart definiert, dass ein positiver Hilfsdrehmomentzielwert einem positiven Lenkdrehmomentwert entspricht und ein negativer Hilfsdrehmomentzielwert einem negativen Lenkdrehmoment entspricht.
Wenn der Hilfsdrehmomentzielwert positiv ist, wirkt die Lenkhilfskraft auf den Lenkmechanismus, um die lenkbaren Räder nach rechts zu lenken. Wenn der Hilfsdrehmomentzielwert negativ ist, wirkt die Lenkhilfskraft andererseits auf dem Lenkmechanismus, um die lenkbaren Räder nach links zu lenken. Wenn das Lenkdrehmoment einen Wert innerhalb einer Totzone um Null herum besitzt, wird der Hilfsdrehmomentzielwert auf Null eingestellt.
Die elektrische Servolenkvorrichtung, die die Hilfscharakteristik verwendet, ist dahingehend problematisch, dass der Fahrer, wenn er eine Rücklenkbetätigung durchführt, um das Lenkrad zurück zum Lenkwinkelmittelpunkt zu drehen, ein stärkeres Lenkgefühl erfährt (ein so genanntes „Federgefühl"), derart, dass das Lenkrad stärker zum Lenkwinkelmittelpunkt zurückgeführt wird als es von dem Fahrer beabsichtigt war. D. h., das Lenkdrehmoment ist bei der Rücklenkbetätigung reduziert, so dass die Hilfskraft entsprechend reduziert ist. Daher empfängt das Lenkrad eine umgekehrte bzw. entgegengerichtete Eingabe von den Rädern, so dass es hierdurch stärker zu dem Lenkwinkelmittelpunkt zurückgeführt wird.
Ferner ist die elektrische Servolenkvorrichtung dahingehend problematisch, dass dann, wenn der Fahrer eine Lenkhaltebetätigung durchführt, um das Lenkrad bei einem gewissen Lenkwinkel zu halten, eine Lenkbelastung erhöht ist.
Diese Probleme lassen sich lösen durch Erhöhen der Steigung bzw. Neigung einer Hilfscharakteristikkurve, so dass der Hilfsdrehmomentzielwert für ein gegebenes Lenkdrehmoment größer eingestellt wird. In diesem Fall ist jedoch ein Lenkantwortverhalten verringert bzw. reduziert, wenn der Fahrer einen Einlenkvorgang durchführt, um das Lenkrad aktiv zu drehen.
Die zuvor genannten Probleme werden gelöst durch eine Anordnung, die in der EP 1 452 421 A1 vorgeschlagen ist, die früher von dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung eingereicht worden ist und einen Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ bildet.
Das Dokument offenbart eine elektrische Servolenkvorrichtung, die eine Antriebskraft eines elektrischen Motors zur Lenkunterstützung bzw. Lenkhilfe an einen Lenkmechanismus überträgt, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Drehmomentsensor, der ein Lenkdrehmoment erfasst, das an ein Betätigungselement zum Steuern eines Fahrzeugs angelegt wird; Grundhilfscharakteristikbestimmungsmittel, die eine Grundhilfscharakteristik bestimmen, die eine Grundcharakteristik eines Motorantriebszielwertes für das von dem Drehmomentsensor erfasste Lenkdrehmoment definiert; Motorantriebszielwertbestimmungsmittel, die den Motorantriebszielwert für das Lenkdrehmoment bestimmen, das von dem Drehmomentsensor erfasst ist, und zwar in Übereinstimmung mit einer modifizierten bzw. veränderten Hilfscharakteristik, die erstellt wird durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik, die von den Grundhilfscharakteristikbestimmungsmitteln bestimmt ist, entlang einer Koordinatenachse des Lenkdrehmomentes; Verschiebungsgrößen- bzw. Verschiebungsbetragbestimmungsmitteln, die eine Größe bzw. einen Betrag der Verschiebung von der Grundhilfscharakteristik hin zu der modifizierten Hilfscharakteristik bestimmen, und zwar auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes, das von dem Drehmomentsensor erfasst wird; und Motorsteuerungsmittel, die den elektrischen Motor auf der Grundlage des Motorantriebszielwertes antreiben bzw. ansteuern, der durch die Motorantriebszielwertbestimmungsmittel bestimmt wird.
Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird der Hilfsdrehmomentzielwert beim Vorwärts- bzw. Einlenken auf der Grundlage einer Grundhilfscharakteristik bestimmt. Bei der Lenkhaltebetätigung und der Rücklenkbetätigung wird der Hilfsdrehmoment zielwert auf der Grundlage einer modifizierten Hilfscharakteristik bestimmt, die erstellt wird durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik um einen vorbestimmten Verschiebungswert, um das Hilfsdrehmoment zu erhöhen.
Demzufolge kann bei dem Vorwärts- bzw. Einlenken ein hinreichendes Lenkansprechverhalten bereitgestellt werden. Ferner wird bei der Rücklenkbetätigung eine hinreichende Lenkhilfskraft auf den Lenkmechanismus übertragen, wodurch das unerwünschte schwerere bzw. schwergängigere Lenkgefühl (Federgefühl) eliminiert wird, derart, dass das Lenkrad stärker zu dem Lenkwinkelmittelpunkt zurückgeführt wird als es von dem Fahrer beabsichtigt war. Bei dem Lenkhaltebetrieb bzw. der Lenkhaltebetätigung kann die Lenkbelastung verringert werden.
Bei der Anordnung gemäß der bekannten Anmeldung ist der Verschiebungswert, der bei der Lenkhaltebetätigung und bei der Rücklenkbetätigung verwendet wird, jedoch konstant, und zwar unabhängig von der Lenkbelastung, die vor oder nach der Rücklenkbetätigung oder bei der Lenkhaltebetätigung angelegt wird. Demzufolge kann es vorkommen, dass der Fahrer ein unkomfortables Lenkgefühl hat. Insbesondere dann, wenn ein Wendelenkvorgang („U-turn") durchgeführt wird, wird das Lenkrad um einen größeren Lenkwinkel gedreht, dann für eine kurze Zeitspanne bei diesem Lenkwinkel gehalten und dann zurückgedreht. Bei der letzten Hälfte des Wendelenkvorganges (in dem Fall des Umschaltens bzw. Übergangs von dem kurzzeitigen Lenkhaltebetrieb auf den Rücklenkbetrieb) ist die Lenkbelastung plötzlich reduziert. Dies ist die Ursache für das unkomfortable Lenkgefühl.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Servolenkvorrichtung anzugeben, die das unkomfortable Lenkgefühl eliminiert und somit das Lenkgefühl komfortabel macht.
Die obige Aufgabe wird durch eine elektrische Servolenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst, die eine Antriebskraft eines elektrischen Motors als Lenkhilfe bzw. zur Lenkunterstützung an einen Lenkmechanismus überträgt und aufweist: einen Drehmomentsensor, der ein Lenkdrehmoment erfasst, das an ein Betätigungselement zum Lenken eines Fahrzeugs angelegt wird; einen Grundhilfscharakteristikbestimmungsabschnitt, der eine Grundhilfscharakteristik bestimmt, die eine Grundcharakteristik eines Motorantriebszielwertes bzw. -sollwertes für das Lenkdrehmoment definiert, das von dem Drehmomentsensor erfasst wird; und einen Motorantriebszielwertbestimmungsabschnitt, der den Motorantriebszielwert für das Lenkdrehmoment bestimmt, das von dem Drehmomentsensor erfasst wird, und zwar in Übereinstimmung mit einer modifizierten bzw. veränderten Hilfscharakteristik, die durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik, die von dem Grundhilfscharakteristikbestimmungsabschnitt bestimmt ist, entlang einer Lenkdrehmomentkoordinatenachse vorbereitet bzw. bereitgestellt wird; einen Verschiebungsgrößenbestimmungsabschnitt, der die Größe bzw. den Betrag der Verschiebung gegenüber der Grundhilfscharakteristik hin zu der veränderten Hilfscharakteristik bestimmt, und zwar auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes, das von dem Drehmomentsensor erfasst wird; und einen Motorsteuerungs- bzw. Ansteuerungsabschnitt, der den elektrischen Motor auf der Grundlage des Motorantriebszielwertes ansteuert, der von dem Motorantriebszielwertbestimmungsabschnitt bestimmt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die veränderte Hilfscharakteristik, die bereitgestellt wird durch Modifizieren der Grundhilfscharakteristik, die von dem Grundhilfscharakteristikbestimmungsabschnitt bestimmt ist, für die Bestimmung des Motorantriebszielwertes verwendet, und zwar für das Lenkdrehmoment, das von dem Drehmomentsensor erfasst ist. D. h., der Motorantriebszielwert wird bestimmt auf der Grundlage der veränderten Hilfscharakteristik.
Die Veränderung bzw. Modifikation der Grundhilfscharakteristik wird erzielt, indem die Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse verschoben wird, und der Verschiebungswert wird bestimmt auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes. Demzufolge wird der Verschiebungswert geeignet in Übereinstimmung mit dem Niveau einer Lenkbelastung („steering burden") bestimmt, so dass ein unkomfortables Lenkgefühl eliminiert werden kann. Demzufolge kann ein komfortables Lenkgefühl gewährleistet werden.
Der Verschiebungswertbestimmungsabschnitt bestimmt den Verschiebungswert derart, dass der absolute Wert des Verschiebungswertes sich reduziert, wenn der absolute Wert des Lenkdrehmomentes ansteigt, und zwar in einem Bereich größer als ein vorbestimmter Schwellenwert (z. B. eine untere Grenze eines Drehmomentwertes, der erfasst wird, wenn ein Lenkwinkel so groß ist wie bei der Wendelenkbetätigung). Demzufolge wird beispielsweise bei der Wendelenkbetätigung der absolute Wert des Verschiebungswertes minimiert. Demzufolge kann das unkomfortable Lenkgefühl effektiv unterdrückt werden, ohne plötzliche Reduzierung der Lenkkraft.
Der Verschiebungswertbestimmungsabschnitt stellt den Wert bzw. Betrag der Verschiebung gegenüber der Grundhilfscharakteristik hin zu der veränderten Hilfscharakteristik beim Einlenken, wenn das Betätigungselement von einem Lenkwinkelmittelpunkt weg bewegt wird, auf Null ein. Ferner stellt der Verschiebungswertbestimmungsabschnitt den Wert der Verschiebung gegenüber der Grundhilfscharakteristik hin zu der veränderten Hilfscharakteristik bei der Lenkhaltebetätigung und bei der Rücklenkbetätigung, wenn das Betätigungselement in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt betätigt wird, auf einen solchen Wert ein, dass der Motorantriebszielwert für das Lenkdrehmoment, das von dem Drehmomentsensor erfasst wird, in der modifizierten bzw. veränderten Hilfscharakteristik einen vergrößerten absoluten Wert aufweist.
Bei dieser Anordnung wird der Verschiebungswert bei dem Einlenken (wenn das Betätigungselement von dem Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt wird) auf Null eingestellt, und wird bei der Lenkhaltebetätigung und bei der Rücklenkbetätigung (bei der das Betätigungselement in Richtung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt betätigt wird) so bestimmt, dass der Motorantriebszielwert in der veränderten Hilfscharakteristik einen größeren absoluten Wert aufweist als in der Grundhilfscharakteristik.
Insbesondere wird ein Lenkgeschwindigkeitserfassungsabschnitt bereitgestellt, der die Lenkgeschwindigkeit des Betätigungselementes erfasst, und eine Verschieberichtung und ein Verschiebungswert bzw. -betrag der Grundhilfscharakteristik werden variabel in Übereinstimmung mit der Richtung (gleich der Lenkrichtung) und dem absoluten Wert der Lenkgeschwindigkeit eingestellt, die von dem Lenkgeschwindigkeitserfassungsabschnitt erfasst wird. Es wird beispielsweise vorliegend angenommen, dass das von dem Drehmomentsensor erfasste Lenkdrehmoment für ein Lenken nach rechts einen positiven Wert besitzt und für ein Lenken nach links einen negativen Wert, und dem Motorantriebszielwert wird in der Grundhilfscharakteristik für den positiven Lenkdrehmomentwert ein positiver Wert zugewiesen und für den negativen Lenkdrehmomentwert ein negativer Wert. Ferner wird angenommen, dass die Lenkgeschwindigkeit beim Lenken nach rechts einen positiven Wert besitzt und beim Lenken nach links einen negativen Wert besitzt.
Beispielsweise bei einem Lenkdrehmomentwert von nicht kleiner als Null wird der Verschiebungswert auf Null eingestellt, wenn die Lenkgeschwindigkeit einen positiven Wert von nicht kleiner als einem ersten vorbestimmten Wert besitzt (beim Einlenken), und wird gemäß der Lenkgeschwindigkeit bestimmt, wenn die Lenkgeschwindigkeit einen Wert kleiner als der erste vorbestimmte Wert besitzt. Zu diesem Zeitpunkt ist es lediglich notwendig, die Grundhilfscharakteristik negativ entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse zu verschieben, jedoch nicht positiv entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse. D. h., der Verschiebungswert kann auf Null eingestellt werden, wenn die Lenkgeschwindigkeit sich auf dem ersten vorbestimmten Wert befindet, und wird dann, wenn die Lenkgeschwindigkeit niedriger ist als der erste vorbestimmte Wert, so bestimmt, dass sie sich monoton (schrittweise oder linear) hin zu einer negativen unteren Grenze verringert, wenn die Lenkgeschwindigkeit abnimmt. Demzufolge wird die Grundhilfscharakteristik in einem positiven Lenkdrehmomentbereich hin zu dem Ursprung verschoben, so dass die Lenkhilfskraft erhöht wird, um das Federgefühl zu eliminieren, das bei der Rücklenkbetätigung auftritt. Der erste vorbestimmte Wert sollte nicht kleiner als Null sein. Wenn der erste vorbestimmte Wert ein positiver Wert ist, kann die Lenkhilfskraft bei der Lenkhaltebetätigung erhöht werden, wobei die Lenkgeschwindigkeit nahezu Null ist. Demzufolge kann die Lenkbelastung für den Fahrer- während der Lenkhaltebetätigung verringert werden. Bei der Rücklenkbetätigung, bei der die Lenkgeschwindigkeit einen negativen Wert besitzt, kann der Verschiebungswert variabel gemäß der Lenkgeschwindigkeit eingestellt werden oder kann unabhängig von der Lenkgeschwindigkeit auf die negative untere Grenze festgelegt werden.
Bei einem negativen Lenkdrehmomentwert wird der Verschiebungswert auf Null eingestellt, wenn die Lenkgeschwindigkeit einen negativen Wert von nicht größer als einem zweiten vorbestimmten Wert besitzt, und wird gemäß der Lenkgeschwindigkeit bestimmt, wenn die Lenkgeschwindigkeit einen Wert größer als der zweite vorbestimmte Wert besitzt. Zu diesem Zeitpunkt ist es lediglich notwendig, die Grundhilfscharakteristik positiv bzw. in positiver Richtung entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse zu verschieben, jedoch nicht negativ entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse. D. h., der Verschiebungswert kann auf Null eingestellt werden, wenn sich die Lenkgeschwindigkeit auf dem zweiten vorbestimmten Wert befindet, und wird dann, wenn die Lenkgeschwindigkeit höher ist als der zweite vorbestimmte Wert, so bestimmt, dass er monoton (schrittweise oder linear) hin zu einer positiven oberen Grenze zunimmt, wenn die Lenkgeschwindigkeit zunimmt. Demzufolge wird die Grundhilfscharakteristik in einem negativen Lenkdrehmomentbereich hin zu dem Ursprung verschoben, so dass die Lenkhilfskraft erhöht ist, um das Federgefühl zu eliminieren, das während der Rücklenkbetätigung auftritt. Der zweite vorbestimmte Wert sollte nicht größer sein als Null. Wenn der zweite vorbestimmte Wert einen negativen Wert besitzt, kann die Lenkhilfskraft bei der Lenkhaltebetätigung erhöht werden, bei der die Lenkgeschwindigkeit nahezu Null ist. Demzufolge kann die Lenkbelastung für den Fahrer bei der Lenkhaltebetätigung verringert werden. Bei der Rücklenkbetätigung, bei der die Lenkgeschwindigkeit einen positiven Wert besitzt, kann der Verschiebungswert variabel gemäß der Lenkgeschwindigkeit eingestellt werden, oder kann auf der positiven oberen Grenze festgelegt werden, und zwar unabhängig von der Lenkgeschwindigkeit.
Der Motorantriebszielwert wird auf der Grundlage der so bereitgestellten modifizierten Hilfscharakteristik bestimmt, derart, dass die Hilfscharakteristik unterschiedlich zwischen dem Einlenken und der Rücklenkbetätigung bestimmt werden kann. Demzufolge kann bei dem Einlenken ein hinreichendes Lenkansprechverhalten bereitgestellt werden, und bei der Rücklenkbetätigung wird eine hinrei chende Lenkhilfskraft auf den Lenkmechanismus übertragen, wodurch ein unerwünschtes schwereres Lenkgefühl (Federgefühl) eliminiert wird, bei dem das Lenkrad stärker zu dem Mittelpunkt zurückgeführt wird, als es von dem Fahrer beabsichtigt ist. Zusätzlich hierzu wird bei dem Einlenken die gleiche Grundhilfskarte bzw. -kennfeld verwendet, so dass die Lenkbelastung nicht gemäß der Lenkgeschwindigkeit variiert. Demzufolge kann die Grundhilfskarte leicht abgestimmt („tuned") werden.
Die elektrische Servolenkvorrichtung, die oben beschrieben wurde, kann ferner aufweisen: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst, an dem die elektrische Servolenkvorrichtung montiert ist; und einen fahrzeuggeschwindigkeitsadaptiven Verschiebungswertbestimmungsabschnitt, der den Wert der Verschiebung gegenüber der Grundhilfscharakteristik hin zu der veränderten Hilfscharakteristik variabel in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst wird.
Bei dieser Anordnung wird der Verschiebungswert der Grundhilfscharakteristik variabel gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Demzufolge kann die Lenkbelastung geeignet durchgeführt werden, selbst wenn eine kleine Veränderung der Hilfscharakteristik erforderlich ist, beispielsweise, wenn das Fahrzeug steht oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt.
Der Verschiebungswertbestimmungsabschnitt berechnet bevorzugt den Verschiebungswert für die Lenkhaltebetätigung und die Rücklenkbetätigung auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes, das von dem Drehmomentsensor erfasst wird, wenn das Einlenken umgeschaltet wird bzw. übergeht in die Lenkhaltebetätigung oder die Rücklenkbetätigung (unmittelbar bevor oder nach dem Umschalten der Lenkbetätigung).
Bei dieser Anordnung wird der Verschiebungswert auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes bestimmt, das erfasst wird, wenn das Einlenken in die Lenkhalte betätigung oder die Rücklenkbetätigung umgeschaltet bzw. überführt wird. Demzufolge kann die Lenkunterstützung geeignet in Übereinstimmung mit der Lenkbelastung bei der Lenkhaltebetätigung und bei der Rücklenkbetätigung erzielt werden, wodurch ein komfortables Lenkgefühl bereitgestellt wird. Bei der Lenkhaltebetätigung und der Rücklenkbetätigung kann ein von einer Steuereinheit durchzuführender Verarbeitungsvorgang vereinfacht werden, um eine Rechenbelastung der Steuereinheit zu verringern, und zwar verglichen mit einem Fall, bei dem der Verschiebungsbetrag variabel gemäß einem Lenkdrehmoment eingestellt wird, das konstant in Echtzeit erfasst wird.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
1 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Grundhilfscharakteristik und einer veränderten Hilfscharakteristik, die vorbereitet bzw. bereitgestellt wird durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik entlang einer Koordinatenachse des Lenkdrehmomentes;
3(a) und 3(b) sind Diagramme, die die Beziehungen zwischen einem Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor und einer Lenkwinkelgeschwindigkeit darstellen;
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Verschiebungsbasiswert und dem absoluten Wert eines Lenkdrehmomentes darstellt;
5 ist ein Diagramm zum Erläutern der variablen Einstellung eines Verschiebungswertes für eine Fahrzeuggeschwindigkeit;
6 ist ein Diagramm zum Erläutern der variablen Einstellung des Verschiebungswertes für das Lenkdrehmoment;
7 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verarbeitungsbetriebes, der mit einem vorbestimmten Steuerzyklus mittels eines Mikroprozessors wiederholt durchzuführen ist, um das Antreiben eines elektrischen Motors zu steuern;
8 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verarbeitungsbetriebes, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einem Mikroprozessor durchzuführen ist; und
9 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Hilfscharakteristik darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Lenkdrehmoment, das an ein Lenkrad 1 als ein Betätigungselement angelegt ist, wird mechanisch auf einen Lenkmechanismus 3 übertragen, der eine Zahnstangenwelle aufweist, und zwar über eine Lenkwelle 2. Eine Lenkhilfskraft wird mechanisch auf den Lenkmechanismus 3 übertragen, und zwar von einem elektrischen Motor M über einen Antriebskraftübertragungsmechanismus, wie einen Getriebemechanismus (Untersetzungsgetriebemechanismus) oder durch ein Direktantriebssystem.
Die Lenkwelle 2 ist in eine Eingangswelle 2A, die mit dem Lenkrad 1 gekoppelt ist, und eine Ausgangswelle 2B unterteilt, die mit dem Lenkmechanismus 3 gekoppelt ist. Die Eingangswelle 2A und die Ausgangswelle 2B sind über einen Torsionsstab bzw. eine Drehfeder 4 miteinander gekoppelt. Der Torsionsstab 4 wird gemäß dem Lenkdrehmoment verdreht, und die Richtung und der Betrag bzw. Wert der Verdrehung wird von einem Drehmomentsensor 5 erfasst.
Der Drehmomentsensor 5 ist beispielsweise ein Sensor vom magnetischen Typ, der dazu ausgelegt ist, einen magnetischen Widerstand zu erfassen, der gemäß einer Drehpositionsbeziehung zwischen der Eingangswelle 2A und der Ausgangswelle 2B variiert. Ein Ausgangssignal des Drehmomentsensors 5 wird einer Steuereinrichtung 10 (ECU: elektrische Steuereinheit) eingegeben.
Ein Ausgangssignal eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 6, der die Fahrtgeschwindigkeit eines Fahrzeugs erfasst, an dem die elektrische Servolenkvorrichtung montiert ist, und ein Ausgangssignal eines Lenkwinkelsensors 7, der den Lenkwinkel des Lenkrades 1 (z. B. den Drehwinkel der Eingangswelle 2A) erfasst, werden der Steuereinrichtung 10 eingegeben.
Die Steuereinrichtung 10 bestimmt einen Soll- bzw. Zielwert eines Hilfsdrehmomentes, das von dem elektrischen Motor M an den Lenkmechanismus 3 anzulegen ist, und zwar gemäß einer Lenkgeschwindigkeit, die auf der Grundlage des von dem Drehmomentsensor 5 erfassten Lenkdrehmomentes bestimmt ist, der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfasst ist, und dem Ausgang des Lenkwinkelsensors 7, und steuert den Antrieb des elektrischen Motors M, um die Lenkhilfskraft an den Lenkmechanismus 3 gemäß dem Lenkdrehmoment und dergleichen anzulegen.
Die Steuereinrichtung 10 beinhaltet einen Mikroprozessor 20 und einen Motortreiber 30, der den elektrischen Motor M auf der Grundlage eines Steuersignals antreibt bzw. ansteuert, das von dem Mikroprozessor 20 angelegt wird.
Der Mikroprozessor 20 beinhaltet einen Hilfsdrehmomentzielwertbestimmungsabschnitt 21 als einen funktionalen Verarbeitungsabschnitt, der durch programmbasierte Verarbeitung implementiert ist, und einen Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22, der durch einen Speicherbereich eines Speichers in dem Mikroprozessor 20 gebildet ist. Der Hilfscharakteristikspeicherbereich 22 speichert eine Vielzahl von Grundhilfskarten bzw. -kennfeldern für mehrere Grundhilfscharakteristika, die vorab bestimmt sind, und zwar für mehrere Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiche. Die Grundhilfscharakteristika definieren jeweils eine Grundcharakteristik des Hilfsdrehmomentzielwertes für das Lenkdrehmoment. Grundwerte für den Hilfsdrehmomentzielwert sind in Zuordnung zu mehreren Lenkdrehmomentwerten in Form einer Hilfskarte bzw. -kennfeld (Tabelle) in dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 gespeichert.
Der Mikroprozessor 20 beinhaltet ferner einen Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 23, der eine Lenkwinkelgeschwindigkeit auf der Grundlage des Ausgangssignals des Lenkwinkelsensors 7 berechnet, und einen Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24, der einen Verschiebungswert berechnet, der zum Bereitstellen einer virtuellen veränderten bzw. modifizierten Hilfscharakteristik zu verwenden ist, indem die Grundhilfscharakteristik entlang einer Koordinatenachse des Lenkdrehmomentes verschoben wird. Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 berechnet den Verschiebungswert auf der Grundlage der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, die von dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 23 berechnet ist, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfasst ist, und dem Lenkdrehmoment T, das von dem Drehmomentsensor 5 erfasst ist, und zwar zum Bereitstellen der virtuellen veränderten Hilfscharakteristik durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse.
Der Hilfsdrehmomentzielwertbestimmungsabschnitt 21 liest einen Hilfsdrehmomentzielwert Ta für die veränderte Hilfscharakteristik aus dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 aus, und zwar auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes T, das von dem Drehmomentsensor 5 erfasst wird, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfasst wird, und dem Verschiebungswert ΔT (dessen Vorzeichen eine Verschiebungsrichtung angibt und dessen Absolutwert eine Verschiebungsdistanz angibt), der von dem Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 berechnet ist. Der Motortreiber 30 liefert einen notwendigen und hinreichenden Treiber- bzw. Ansteuerungsstrom an den elektrischen Motor M auf der Grundlage des derart ausgelesenen Hilfsdrehmomentzielwertes Ta.
2 ist ein Diagramm zum Erläutern der Grundhilfscharakteristik, die dem Grundhilfskennfeld entspricht, das in dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 gespeichert ist, und der veränderten Hilfscharakteristik, die bereitgestellt ist durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse.
Das von dem Drehmomentsensor 5 erfasste Lenkdrehmoment T hat einen positiven Wert, wenn das Drehmoment an das Lenkrad 1 zum Lenken nach rechts angelegt wird, und hat einen negativen Wert, wenn das Drehmoment an das Lenkrad 1 zum Lenken nach links angelegt wird. Die Grundhilfscharakteristik ist in 2 durch eine Kurve L0 gezeigt. Die Grundhilfscharakteristik wird derart bestimmt, dass ein positiver Hilfsdrehmomentzielwert Ta einem positiven Lenkdrehmomentwert T entspricht und ein negativer Hilfsdrehmomentzielwert Ta einem negativen Lenkdrehmomentwert T entspricht. Obgleich in dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 mehrere Grundhilfskennfelder für die mehreren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiche gespeichert sind, wie oben beschrieben, ist in 2 aus Gründen einer einfacheren Erläuterung nur eine Grundhilfscharakteristik für einen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich gezeigt.
In der Grundhilfscharakteristik, die durch die Kurve L0 dargestellt ist, ist der Hilfsdrehmomentzielwert Ta in einem Lenkdrehmomentbereich um T = 0 herum auf Ta = 0 eingestellt, und zwar unabhängig von dem Lenkdrehmomentwert T. Dieser Lenkdrehmomentbereich ist eine Totzone NS.
In dieser Ausführungsform wird der Hilfsdrehmomentzielwert Ta auf der Grundlage der virtuellen veränderten Hilfscharakteristik (z. B. einer Charakteristik, die durch Kurven L11, L12 gezeigt ist) bestimmt, die bereitgestellt wird durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse (in positiver oder in negativer Richtung), und zwar um den Verschiebungswert ΔT, der von dem Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 auf der Grundlage der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, die von dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungs abschnitt 23 berechnet ist, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkdrehmoment T berechnet ist.
Wie nachstehend beschrieben werden wird, wird die Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse in negativer Richtung verschoben, wenn das Lenkdrehmoment T nicht kleiner ist als Null (siehe Kurve L11), und wird entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse in positiver Richtung verschoben, wenn das Lenkdrehmoment T einen negativen Wert besitzt (siehe Kurve L12).
Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 bestimmt einen Grundverschiebungswert ΔT_B auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes T und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω und bestimmt den Verschiebungswert ΔT (= G_V × G_T × ΔT_B) durch Multiplizieren des Grundverschiebungswertes ΔT_B mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V und einer Drehmomentverstärkung G_T, die später beschrieben werden.
Der Grundverschiebungswert ΔT_B (= ΔT₀ × k_ω) wird bestimmt auf der Grundlage eines Faktors (Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor) k_ω, der von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω abhängt, und des Verschiebungsbasiswertes ΔT₀ (ΔT₀ ≥ 0), der von einem Lenkdrehmoment abhängt, das unmittelbar nach dem Umschalten des Lenkens von einem Einlenken in eine Lenkhaltebetätigung oder eine Rücklenkbetätigung abgetastet wird.
3(a) und 3(b) sind Diagramme, die die Beziehungen zwischen dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω zeigen. Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 weist einen Speicher auf, der Tabellen speichert, beispielsweise für die charakteristischen Kurven (unterbrochene Linien in diesem Fall), die in den 3(a) und 3(b) gezeigt sind. Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 bestimmt den Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω auf der Grundlage der Tabelle der Charakteristik, die in 3(a) gezeigt ist, wenn das Lenkdrehmoment T ≥ 0 ist, und bestimmt den Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω auf der Grundlage der Tabelle der Charakteristik, die in 3(b) gezeigt ist, wenn das Lenkdrehmoment T < 0 ist.
In der Tabelle der Charakteristik der 3(a), die zu verwenden ist, wenn T ≥ 0 ist, wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω auf Null oder einen negativen Wert eingestellt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω in einem Bereich nicht größer als ein erster vorbestimmter Wert ω1 (>0) ist. Genauer gesagt wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω so bestimmt, dass er in dem Bereich nicht größer als der erste vorbestimmte Wert ω1 monoton (in 3(a) linear) auf eine vorbestimmte untere Grenze (eine untere Grenze von –1 in 3(a)) reduziert wird, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω abnimmt. Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω im Gegensatz hierzu größer ist als der erste vorbestimmte Wert ω1, wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω auf k_ω = 0 eingestellt, und zwar unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω.
In der Tabelle der Charakteristik der 3(b), die zu verwenden ist, wenn T < 0 ist, wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω auf Null oder einen positiven Wert eingestellt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω in einem Bereich nicht kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ω₂ liegt (ω2 < 0, z. B. |ω2| = ω1). Genauer gesagt wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω so bestimmt, dass er in dem Bereich nicht kleiner als der zweite vorbestimmte Wert ω2 monoton (linear in 3(b)) auf eine vorbestimmte obere Grenze (eine obere Grenze von 1 in 3(b)) ansteigt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω ansteigt. Wenn im Gegensatz hierzu die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω kleiner ist als der zweite vorbestimmte Wert ω2, wird der Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω auf k_ω = 0 eingestellt, und zwar unabhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω.
Bei dem Einlenken (zum Drehen des Lenkrades weg von einem Lenkwinkelmittelpunkt), bei dem die Richtung des Lenkdrehmomentes T mit der Richtung der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω zusammenfällt, ist der Grundverschiebungswert ΔT_B gleich Null. Bei der Rücklenkbetätigung (zum Lenken des Lenkrades in Richtung hin zum Lenkwinkelmittelpunkt), bei der die Richtung des Lenkdrehmomentes T nicht mit der Richtung der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω zusammenfällt, wird der Grundverschiebungswert ΔT_B so bestimmt, dass die Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse hin zum Ursprung verschoben wird. Wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω einen Wert um Null herum besitzt (ω2 < ω < ω1), dann wird der Grundverschiebungswert ΔT_B so bestimmt, dass die Grundhilfscharakteristik entlang der Lenkdrehmomentkoordinatenachse hin zum Ursprung verschoben wird.
Da die Grundhilfscharakteristik bei dem Einlenken bzw. Vorwärtslenken nicht verschoben wird, variiert die Lenkbelastung („steering burden") nicht gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit. Demzufolge kann die Grundhilfscharakteristik leicht abgestimmt bzw. eingestellt werden, und es kann für den Fahrer ein hinreichendes Lenkansprechverhalten bereitgestellt werden. Bei der Rücklenkbetätigung und der Lenkhaltebetätigung wird die Grundhilfscharakteristik in Richtung hin zum Ursprung verschoben, wodurch das Federgefühl („spring feeling") bei der Rücklenkbetätigung eliminiert werden kann und die Lenkbelastung bei der Lenkhaltebetätigung verringert werden kann. Demzufolge kann ein komfortables Lenkgefühl gewährleistet werden.
4 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Beziehung zwischen dem Verschiebungsbasiswert ΔT₀ und dem absoluten Wert |T| des Lenkdrehmomentes T, der unmittelbar nach dem Umschalten von dem Einlenken hin zu der Lenkhaltebetätigung oder zu der Rücklenkbetätigung abgetastet worden ist. Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 weist einen Speicher auf, der beispielsweise eine Tabelle für eine charakteristische Kurve (gestrichelte Linie) speichert, wie sie in 4 gezeigt ist.
In 4 ist der Bereich des absoluten Wertes |T| des Lenkdrehmomentes unterteilt durch einen ersten Schwellenwert T1 (z. B. 4 (Nm)), einen zweiten Schwellenwert T2 (z. B. 5 (Nm)) und einen dritten Schwellenwert T3 (z. B. 6 (Nm)). In einem Bereich von 0 ≤ |T| ≤ T1 wird der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ so bestimmt, dass er auf eine obere Grenze α (z. B. α = 0,5 Nm) linear ansteigt, wenn der absolute Wert |T| des Lenkdrehmomentes ansteigt. In einem Bereich von T1 < |T| ≤ T2 wird der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ auf ΔT₀ = α eingestellt, und zwar unabhängig von dem absoluten Wert |T| des Lenkdrehmomentes. In einem Bereich von T2 < |T| ≤ T3 wird der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ so bestimmt, dass er von der oberen Grenze a bis hin auf Null linear reduziert wird. In einem Bereich von T3 < |T| wird der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ auf ΔT₀ = 0 eingestellt, und zwar unabhängig von dem absoluten Wert |T| des Lenkdrehmomentes.
Da der Grundverschiebungswert ΔT_B bei der Lenkhaltebetätigung oder bei der Rücklenkbetätigung auf der Grundlage der Charakteristik bestimmt wird, die für den Bereich von 0 ≤ |T| ≤ T1 spezifiziert ist, und zwar gemäß der Lenkbelastung („steering burden"), kann das unkomfortable Lenkgefühl minimiert werden. Demzufolge kann ein komfortables Lenkgefühl gewährleistet werden.
Unmittelbar nach Umschalten auf die Lenkhaltebetätigung bei der Wende- bzw. U-turn-Lenkbetätigung, bei der der Lenkwinkel groß ist, ist der absolute Wert |T| des Lenkdrehmomentes relativ groß, und zwar in einem Bereich von T2 < |T|. In dieser Situation wird der absolute Wert des Grundverschiebungswertes ΔT_B reduziert, wenn der absolute Wert |T| des Lenkdrehmomentes zunimmt. Dies verhindert ein solches Phänomen, das die Lenkhilfskraft während der letzten Hälfte der Lenkbetätigung plötzlich reduziert wird. Daher kann das unkomfortable Lenkgefühl verhindert werden.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern der variablen Einstellung des Verschiebungswertes ΔT für die Fahrzeuggeschwindigkeit V, und 6 ist ein Diagramm zum Erläutern der variablen Einstellung des Verschiebungswertes ΔT für das Lenkdrehmoment T. Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 bestimmt den Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω und den Verschiebungsbasiswert ΔT₀ auf der Grundlage der in den 3(a), 3(b) und 4 gezeigten Charakteristika und bestimmt den Grundverschiebungswert ΔT_B auf der Grundlage des Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktors k_ω und des Verschiebungsbasiswertes ΔT₀. Ferner bestimmt der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 den Verschiebungswert ΔT (= ΔTB × G_V × G_T), indem der Grundverschiebungswert ΔT_B mit der Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V, die auf der Grundlage der in 5 gezeigten Charakteristik bestimmt wird, und mit der Drehmomentverstärkung G_T multipliziert wird, die auf der Grundlage der in 6 gezeigten Charakteristik bestimmt wird. Der Hilfsdrehmomentzielwertbestimmungsabschnitt 21 durchsucht das Grundhilfskennfeld, das in dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 gespeichert ist, und zwar auf der Grundlage des Verschiebungswertes ΔT. Demzufolge wird der Hilfsdrehmomentzielwert Ta gemäß der veränderten Hilfscharakteristik ausgelesen, die virtuell auf der Grundlage der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkdrehmomentes T bestimmt wird.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V wird so bestimmt, dass sie monoton (im vorliegenden Fall linear) bis auf eine vorbestimmte obere Grenze (eine obere Grenze von 1 in 5) ansteigt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V ansteigt, und zwar in einem Bereich von Null bis hin zu einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit.
Demzufolge kann die Lenkbetätigung geeignet durchgeführt werden, selbst wenn eine kleine Veränderung der Hilfscharakteristik erforderlich ist, beispielsweise, wenn das Fahrzeug steht oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt.
Andererseits besitzt die Drehmomentverstärkung G_T eine Totzone um ein Lenkdrehmoment T von T = 0. Außerhalb der Totzone wird die Drehmomentverstärkung G_T so bestimmt, dass sie monoton (im vorliegenden Fall linear) bis auf eine vorbestimmte obere Grenze (im vorliegenden Fall eine obere Grenze von 1) ansteigt, wenn der absolute Wert des Lenkdrehmomentes T ansteigt. Demzufolge ist die Lenkunterstützung bzw. -hilfe begrenzt, wenn die Lenkunterstützung nicht erforderlich ist, wobei das Lenkdrehmoment T um den Wert T = 0 herum liegt.
Auf der Grundlage des so bestimmten Verschiebungswertes ΔT wird der Hilfsdrehmomentzielwert Ta gemäß der virtuellen veränderten Hilfscharakteristik bestimmt, die bereitgestellt wird durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik um den Verschiebungswert ΔT entlang der Koordinatenachse des Lenkdrehmomentes.
Genauer gesagt, wenn die Grundhilfscharakteristik Ta sich durch eine Funktion Ta = f(T) ausdrücken lässt, wird ein Lenkdrehmomentwert T* für die Hilfskennfeldsuche bestimmt, indem der Verschiebungswert ΔT von dem Lenkdrehmoment T subtrahiert wird, das von dem Drehmomentsensor 5 erfasst wird (d. h. T* = T – ΔT), und das in dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 gespeicherte Grundhilfskennfeld wird auf der Grundlage des suchorientierten Lenkdrehmomentwertes T* durchsucht. Demzufolge kann der Hilfsdrehmomentzielwert Ta (= f(T*)) auf der Grundlage der virtuellen veränderten Hilfscharakteristik bestimmt werden.
7 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verarbeitungsbetriebes, der in einem vorbestimmten Steuerzyklus mittels des Mikroprozessors 20 wiederholt durchzuführen ist. Der Mikroprozessor 20 liest eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfasst ist, und ein Lenkdrehmoment T, das von dem Drehmomentsensor 5 erfasst ist (Schritte S1, S2). Ferner liest der Lenkwinkelgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 23 ein Ausgangssignal des Lenkwinkelsensors 7 und bestimmt eine Lenkwinkelgeschwindigkeit ω (Schritt S3). Auf der Grundlage der so bestimmten Lenkwinkelgeschwindigkeit ω liest der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 einen Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω für die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω (Schritt S4). Anschließend urteilt der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24, ob das Einlenken durchgeführt wird (Schritt S5). Wenn beispielsweise das Vorzeichen des Lenkdrehmomentes T mit dem Vorzeichen der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω zusammenfällt, wird geurteilt, dass das Einlenken durchgeführt wird. Ansonsten wird geurteilt, dass das Einlenken nicht durchgeführt wird (sondern die Lenkhaltebetätigung oder die Rücklenkbetätigung durchgeführt wird).
Wenn zum ersten Mal geurteilt wird, dass die Lenkhaltebetätigung oder die Rücklenkbetätigung durchgeführt wird, und zwar nach der Beurteilung des Einlenkens (JA im Schritt S6), wird sich auf das in diesem Steuerzyklus erfasste Lenkdrehmoment T (Schritt S2) bezogen, und ein Verschiebungsbasiswert ΔT₀ (siehe 4) für das Lenkdrehmoment T wird bestimmt (Schritt S7). Hiernach wird der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ unverändert belassen, solange kontinuierlich geurteilt wird, dass die Lenkhaltebetätigung oder die Rücklenkbetätigung durchgeführt wird (NEIN im Schritt S6). Während der Lenkhaltebetätigung oder der Rücklenkbetätigung wird der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ auf einen Wert entsprechend dem Lenkdrehmoment T beibehalten, der unmittelbar nach dem Umschalten von dem Einlenken hin zu der Lenkhaltebetätigung oder der Rücklenkbetätigung erfasst worden ist.
Der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 bestimmt den Grundverschiebungswert ΔT_B = ΔT₀ × k_ω auf der Grundlage des so bestimmten Verschiebungsbasiswertes ΔT₀ (Schritt S8). Ferner bestimmt der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 eine Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfasst wird (Schritt S9), und bestimmt eine Drehmomentverstärkung G_T auf der Grundlage des Lenkdrehmomentes T, das von dem Drehmomentsensor 5 erfasst wird (Schritt S10). Anschließend wird ein Verschiebungswert ΔT berechnet, und zwar durch Multiplizieren des Grundverschiebungswertes ΔT_B mit der Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V und der Drehmomentverstärkung G_T, die so bestimmt worden sind (Schritt S11).
Der so bestimmte Verschiebungswert ΔT wird auf den Hilfsdrehmomentzielwertbestimmungsabschnitt 21 angewendet. Der Hilfsdrehmomentzielwertbestimmungsabschnitt 21 bestimmt einen suchorientierten Lenkdrehmomentwert T* (T* = T – ΔT) und durchsucht das Grundhilfskennfeld, das in dem Hilfscharakteristikabschnitt 22 gespeichert ist, auf der Grundlage des suchorientierten Lenkdrehmomentwertes T* (Schritt S12).
Somit wird ein Hilfsdrehmomentzielwert Ta aus dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 gemäß einer virtuellen veränderten Hilfscharakteristik ausgelesen, die bereitgestellt wird durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik um den Verschiebungswert ΔT entlang der Koordinatenachse des Lenkdrehmomentes. Auf der Grundlage des so ausgelesenen Hilfscharakteristikzielwertes Ta wird der Motortreiber 30 gesteuert, derart, dass eine Antriebskraft, die entsprechend von dem Motor M erzeugt wird, an den Lenkmechanismus 3 angelegt wird.
8 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verarbeitungsbetriebes, der in einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen ist. Zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform wird erneut Bezug genommen auf die 1 bis 6. In 8 sind Schritte, die jenen der 7 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen wie in 7.
Bei dieser Ausführungsform werden die Schritte S5 und S6 weggelassen, so dass der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ in Echtzeit bzw. auf der Grundlage von Echtzeit variiert, und zwar gemäß dem Lenkdrehmoment T, das in jedem Steuerzyklus erfasst wird. Demzufolge wird der Verschiebungswert variabel gemäß der Lenkkraft bei der Lenkhaltebetätigung und bei der Rücklenkbetätigung eingestellt. Demzufolge kann das Lenkgefühl weiter verbessert werden.
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung somit beschrieben worden sind, kann die Erfindung auch in jeder beliebigen anderen Art und Weise ausgeführt werden. Obgleich zur Bestimmung des Verschiebungswertes ΔT der Hilfscharakteristik bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Fahrzeuggeschwindigkeit V berücksichtigt wird, ist die variable Einstellung des Verschiebungswertes in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht notwendigerweise erforderlich. D. h., der Verschiebungswert ΔT kann bestimmt werden durch Multiplizieren des Grundverschiebungswertes ΔT_B alleine mit der Drehmomentverstärkung G_T, und zwar ohne die Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G. Alternativ hierzu kann der Grundverschiebungswert ΔT_B als der Verschiebungswert ΔT ohne die Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V und der Drehmomentverstärkung G_T verwendet werden. Ferner kann der Verschiebungswert ΔT bestimmt werden, indem der Grundverschiebungswert ΔT_B alleine mit der Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V multipliziert wird, und zwar ohne die Verwendung der Drehmomentverstärkung G_T.
Ferner können die Drehmomentverstärkung G_T und der Verschiebungsbasiswert ΔT₀ in Kombination verwendet werden, um eine Karte bzw. ein Kennfeld bereitzustellen, das eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment T und G_T × ΔT₀ angibt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Hilfskarte bzw. das Hilfskennfeld für die Grundhilfscharakteristik in dem Hilfscharakteristikspeicherabschnitt 22 gespeichert, und der Hilfsdrehmomentzielwert Ta wird aus dem Hilfskennfeld ausgelesen. Der Hilfsdrehmomentzielwert Ta für den suchorientierten Lenkdrehmoment T* kann jedoch auch durch eine funktionsbasierte Berechnung bestimmt werden.
In ähnlicher Weise kann der Verschiebungswertberechnungsabschnitt 24 dazu ausgelegt sein, die Charakteristik des Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktors k_ω, für die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω und die Charakteristik des Verschiebungsbasiswert ΔT₀ für das Lenkdrehmoment T vorab in einem Speicher hiervon zu speichern, oder kann dazu ausgelegt sein, den Lenkwinkelgeschwindigkeitsfaktor k_ω für die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω und den Verschiebungsbasiswert ΔT₀ für das Lenkdrehmoment T durch funktionsbasierte Berechnung zu bestimmen. Die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeitsverstärkung G_V für die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Drehmomentverstärkung G_T für das Lenkdrehmoment T kann auf ähnliche Art und Weise erzielt werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Hilfsdrehmomentzielwert als der Motoransteuerungszielwert definiert, und die Charakteristik des Hilfsdrehmomentzielwertes für das Lenkdrehmoment ist als die Hilfscharakteristik defi niert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Ein Motorstromzielwert oder ein Motorspannungssollwert können als der Motorantriebszielwert definiert werden, und eine Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Motorstromzielwert oder dem Motorspannungszielwert kann als die Hilfscharakteristik definiert werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Lenkwinkelgeschwindigkeit durch zeitbasierte Differenzierung des Lenkwinkels berechnet, die von dem Lenkwinkelsensor 7 erfasst wird. Wenn jedoch ein Bürstenmotor als der elektrische Motor M verwendet wird, kann eine gegenelektromotorische Kraft („counter-electromotive force"), die zwischen Anschlüssen des elektrischen Motors M zu erzeugen ist, auf der Grundlage eines Ausganges einer Motorstromerfassungsschaltung, die einen Motorstrom des elektrischen Motors M bestimmt, und auf der Grundlage eines Ausganges einer Anschlussspannungerfassungsschaltung („inter-terminal voltage detection circuit") bestimmt werden, die eine Zwischenanschlussspannung bzw. Spannung zwischen den Anschlüssen des elektrischen Motors M erfasst, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit kann auf der Grundlage der gegenelektromotorischen Kraft abgeschätzt werden, und zwar ohne die Verwendung des Lenkwinkelsensors.
Als elektrischer Motor M kann ein bürstenloser Motor verwendet werden. In diesem Fall kann der Ausgang eines Resolvers bzw. Drehmelders, der dem bürstenlosen Motor zugeordnet ist, verwendet werden, um die Lenkwinkelgeschwindigkeit zu berechnen, und zwar ohne die Verwendung des Lenkwinkelsensors. Genauer gesagt wird ein mechanischer Motorwinkel berechnet auf der Grundlage des Ausgangs des Resolvers, und die Motorwinkelgeschwindigkeit wird berechnet durch zeitbasierte Differenzierung des mechanischen Motorwinkels. Die Motorwinkelgeschwindigkeit wird dann im Hinblick auf die Lenkwelle umgewandelt, um die Lenkwinkelgeschwindigkeit zu erhalten.
Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail anhand von Ausführungsformen hiervon beschrieben worden ist, versteht sich, dass die vorstehende Offenbarung für die technischen Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft sein soll und diese nicht begrenzen soll.

Claims

Elektrische Servolenkvorrichtung, die eine Antriebskraft eines elektrischen Motors (M) als Lenkhilfe an einen Lenkmechanismus (3) überträgt, mit: einem Drehmomentsensor (5), der ein Lenkmoment (T) erfasst, das zum Lenken eines Fahrzeugs an ein Betätigungselement (1) angelegt wird; Grundhilfscharakteristikbestimmungsmitteln (22), die eine Grundhilfscharakteristik (L0) bestimmen, die eine Grundcharakteristik eines Motorantriebszielwertes (T_a) für das Lenkmoment (T) definiert, das durch den Lenkmomentsensor (5) erfasst wird; Motorantriebszielwertbestimmungsmitteln (21), die den Motorantriebszielwert (T_a) für das Lenkmoment (T), das von dem Lenkmomentsensor (5) erfasst wird, gemäß einer veränderten Hilfscharakteristik (L₁₁; L₁₂) bestimmen, die durch Verschieben der Grundhilfscharakteristik (L0), die durch die Grundhilfscharakteristikbestimmungsmittel (22) bestimmt wird, entlang einer Lenkmomentkoordinatenachse bereitgestellt wird; Verschiebungsgrößenbestimmungsmitteln (24), die eine Größe (ΔT) der Verschiebung von der Grundhilfscharakteristik (L0) zu der veränderten Hilfscharakteristik (L₁₁, L₁₂) auf der Grundlage des Lenkmoments (T) bestimmt, das durch den Lenkmomentsensor (5) erfasst wird; Motorsteuerungsmittein (20, 30), die den elektrischen Motor (M) auf der Grundlage des Motorantriebszielwertes ansteuern, der bestimmt wird durch die Motorantriebszielwertbestimmungsmittel (21); wobei die Verschiebungsgrößenbestimmungsmittel (24) die Verschiebungsgröße (ΔT) so bestimmen, dass ein absoluter Wert der Verschiebungsgröße reduziert ist, wenn ein absoluter Wert (|T|) des Lenkmomentes (T) in einem Bereich größer als ein vorbestimmter Schwellenwert zunimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verschiebungsgrößenbestimmungsmittel (24) die Größe (ΔT) der Verschiebung von der Grundhilfscharakteristik (L0) zu der veränderten Hilfscharakteristik (L₁₁; L₁₂) bei einem Einlenken, bei dem das Betätigungselement (1) von einem Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt wird, auf Null einstellen, und die Größe (ΔT) der Verschiebung von der Grundhilfscharakteristik (L0) zu der veränderten Hilfscharakteristik (L₁₁; L₁₂) bei einer Lenkhaltebetätigung und bei einer Rücklenkbetätigung, bei der das Betätigungselement (1) zu dem Lenkwinkelmittelpunkt hin betätigt wird, auf einen Wert einstellen, so dass der Motorantriebszielwert für das Lenkmoment, das von dem Lenkmomentsensor (5) erfasst wird, einen erhöhten absoluten Wert in der veränderten Hilfscharakteristik hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verschiebungsgrößenbestimmungsmittel (24) die Verschiebungsgröße (ΔT) für die Lenkhaltebetätigung und die Rücklenkbetätigung auf der Grundlage des Lenkmoments (T), das durch den Lenkmomentsensor (5) erfasst wird, berechnen, wenn das Einlenken in die Lenkhaltebetätigung oder in die Rücklenkbetätigung übergeht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit Lenkgeschwindigkeitserfassungsmitteln (23), die eine Lenkgeschwindigkeit (ω) des Betätigungselements (1) erfassen, wobei die Verschiebungsgrößenbestimmungsmittel (24) eine Verschiebungsrichtung und eine Verschiebungsgröße (ΔT) der Grundhilfscharakteristik (L0) variabel einstellen (S4, S8), und zwar gemäß einer Richtung und einem absoluten Wert der Lenkgeschwindigkeit (ω), die durch die Lenkgeschwindigkeitserfassungsmittel (23) erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmitteln (6), die eine Fahrgeschwindigkeit (V) des Fahrzeugs erfassen, das mit der elektrischen Servolenkvorrichtung ausgerüstet ist, wobei die Verschiebungsgrößenbestimmungsmittel (24) fahrzeuggeschwindigkeitsadaptive Verschiebungsgrößenbestimmungsmittel (24) aufweist, die die Größe (ΔT) der Verschiebung von der Grundhilfscharakteristik (L0) zu der veränderten Hilfscharakteristik (L₁₁; L₁₂) gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) variabel einstellt (S9, S11), die von den Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmitteln (6) erfasst wird.