DE602005002275T2

DE602005002275T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines elektrischen Hilfsmotors unter Verwendung eines modifizierten Mischfilters

Info

Publication number: DE602005002275T2
Application number: DE602005002275T
Authority: DE
Inventors: Anthony Walter Burton; Axel De Pascal; Angel Luis Andres Fernandez
Original assignee: TRW Lucas Varity Electric Steering Ltd
Current assignee: TRW Lucas Varity Electric Steering Ltd
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2025-01-15
Also published as: GB0401965D0; ES2289662T3; US20100198461A1; EP1559633A1; JP4303689B2; DE602005002275D1; EP1559633B1; JP2005212778A; US20050251311A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Unterstützungsmotors. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Motors eines Lenksystems mit elektrischer Unterstützung unter Verwendung eines modifizierten Mischfilters.
Hintergrund der Erfindung
Lenksysteme mit elektrischer Unterstützung sind auf dem Gebiet weitläufig bekannt. Ein Beispiel wird von der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 01/124 92 , TRW Lucas Varity Electric Steering Ltd. bereitgestellt. Bei derartigen Lenksystemen mit elektrischer Unterstützung stellt ein elektrischer Unterstützungsmotor, wenn eingeschaltet, ein Lenkungsunterstützungs-Drehmoment, um den Fahrer beim Drehen von lenkbaren Rädern des Fahrzeugs zu unterstützen. Der elektrische Unterstützungsmotor wird typischerweise als Reaktion auf das auf das Fahrzeuglenkrad aufgebrachte Lenkungsdrehmoment und auf die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert. Eine Steuerung überwacht das Lenkungsdrehmoment und steuert eine Treiberschaltung, die ihrerseits elektrischen Strom an den elektrischen Unterstützungsmotor liefert. Derartige Treiberschaltungen umfassen typischerweise Feldeffekttransistoren ("FETs") oder andere Formen von Halbleiterschaltern, die wirksam zwischen der Fahrzeugbatterie und dem elektrischen Unterstützungsmotor gekoppelt sind. Der Motorstrom wird durch Pulsweitenmodulation ("PWM") der FETs gesteuert.
Der Geradeauslauf ist definiert als die Ansprechempfindlichkeit des Lenksystems für ein Fahrzeug, das im Wesentlichen geradeaus fährt. Ein guter Geradeauslauf findet statt, wenn der Fahrer die Querbeschleunigung für kleine Lenkradwinkeleingaben spürt und wenn das Fahrzeug bei minimalem Eingriff vom Fahrer geradeaus fährt. Einem Fahrzeug, das dazu neigt, von der gewünschten Geradeausfahrt abzuweichen oder zu wandern wird ein schlechter Geradeauslauf zugeschrieben.
Der Kurvenlauf ist die Ansprechempfindlichkeit des Lenksystems bei stabiler Kurvenfahrt. Ein guter Kurvenlauf findet statt, wenn der Fahrer bei stabiler Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit, z. B. auf einer gekrümmten Autobahnauffahrt, leicht kleine Änderungen des Lenkradwinkels vornehmen kann, die die Fahrzeugbahn deutlich ändern. Wenn es aufgrund starker Reibung oder Hysterese schwierig ist, Winkelkorrekturen vorzunehmen oder wenn die Korrekturen die Fahrzeugbahn nicht ursächlich verändern, wird dem Fahrzeug schlechter Kurvenlauf zugeschrieben.
Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ist es wünschenswert, sowohl gutes Ansprechen bei Kurvenfahrt als auch guten Geradeauslauf bereitzustellen. Um dies zu erreichen, wird bei der Wahl des Drehmomentsignals ein Kompromiss eingegangen, um akzeptablen Geradeauslauf und akzeptables Ansprechen bei Kurvenfahrt zu erhalten.
Bekannte Lenksysteme mit elektrischer Unterstützung haben ein dynamisches Verhalten, d.h. Systembandbreite, das sich als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Wenn der Fahrer des Fahrzeugs ein Lenkungsdrehmoment aufbringt und das Lenkrad hin und her dreht, wird der elektrische Unterstützungsmotor eingeschaltet, um Lenkungsunterstützung als Reaktion auf die abgefühlten Lenkungseingaben bereitzustellen. Das Ansprechen des Lenksystems bei einer bestimmten Frequenz der Hin- und Herbewegung des Lenkrads ist für das dynamische Verhalten des Systems indikativ. Der Frequenzbereich, in dem das Lenksystem zufriedenstellend anspricht ist die Bandbreite des Systems.
Der Betrag der örtlichen Änderung am elektrischen Unterstützungsmotor geteilt durch den Betrag der örtlichen Änderung des vom Fahrer aufgebrachten Lenkungsdrehmoments ist die Lenksystemverstärkung. Aufgrund der Steuerfunktion zum Verarbeiten des abgefühlten Drehmoments zu einem gewünschten Motorbefehl, gibt es zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Lenkungsdrehmoment aufgebracht wird und dem Zeitpunkt, zu dem der Unterstützungsmotor anspricht, eine Verzögerung. Diese Verzögerung ist eine Funktion der Frequenz, bei der der Eingabebefehl angewandt wird. Dies wird mit Systemansprechzeit bezeichnet. Die Systemverstärkung wird auf einen vorherbestimmten Wert eingestellt, um eine kurze Systemansprechzeit zu erreichen und dabei die Gesamtsystemstabilität zu erhalten. Die Systemansprechzeit und die Systemverstärkung sind Faktoren in der Lenksystembandbreite.
Die Bandbreite eines Lenksystems verändert sich als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn die dynamische Lenkfrequenz oder die Frequenz einer kurzzeitigen Lenkeingabe in ein Lenksystem mit elektrischer Unterstützung die System bandbreite bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt, wird das Lenkverhalten "träg" (was als "zögerndes Ansprechen" auf eine Lenkungseingabe wahrgenommen wird), da der Lenkungsunterstützungsmotor nicht schnell genug ansprechen kann. Die Lenksystemverstärkung und die Systembandbreite nehmen in einem Lenksystem mit elektrischer Verstärkung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab, was dazu führt, dass die Systemzögerung oder Trägheit mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit spürbarer wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern des Lenkverhaltens in einem elektrischen Motor in einem Lenksystem mit elektrischer Unterstützung bereit.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Unterstützungsmotors zum Bereitstellen von Lenkungsunterstützung als Reaktion auf ein abgefühltes Drehmomentsignal, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

– Filtern des abgefühlten Drehmomentsignals τ_s, um ein Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) und ein Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH) bereitzustellen;
– Bestimmen eines Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST LF}) als Funktion des Niederfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sL)
– Bestimmen eines Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) mittels einer zweidimensionalen, linear interpolierten Abbildungsfunktion, basierend auf dem abgefühlten Drehmomentsignal und einer abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit (v);
– Anwenden des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) auf das Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH), um ein Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal (τ_{ASSIST HF}) zu bestimmen;
– Bestimmen eines Drehmoment-Befehlssignals (τ_CMD) als Funktion des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST LF}) und des Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST HF}); und
– Anweisen des elektrischen Unterstützungsmotors, Lenkungsunterstützung gemäß einem Spannungsausgangsignal bereitzustellen, wobei das Spannungsausgangssignal funktional mit dem Drehmoment-Befehlssignal zusammenhängt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt es eine Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Unterstützungslenkmotors eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

– einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (104), der ein Geschwindigkeitssignal mit einem für die abgefühlte Fahrzeuggeschwindigkeit indikativen Wert bereitstellt;
– einen Sensor für das angewandte Lenkungsdrehmoment (30), der ein abgefühltes Drehmomentsignal (τ_s) bereitstellt, das für das angewandte Lenkungsdrehmoment indikativ ist;
– ein Mittel (200) zum Filtern des abgefühlten Drehmomentsignals, um ein Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) und ein Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH) bereitzustellen;
– ein Mittel (220) zum Bestimmen eines Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentwerts (τ_{ASSIST LF}) als Funktion des Niederfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sL) und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals;
– ein Mittel (290) zum Implementieren einer zweidimensionalen linear interpolierten Abbildungs-Verweisfunktion (350), um einen Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungswert (K_max) als Funktion des abgefühlten Drehmomentsignals (τ_s) und einer abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit (v) zu ermitteln und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals;
– ein Mittel (280) zum Bestimmen eines Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentwerts (τ_{ASSIST HF})_, der mit dem Produkt des Hochfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sH) und des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) zusammenhängt und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST HF});
– ein Mittel (284) zum Bestimmen eines Drehmoment-Befehlswerts (τ_CMD) als Funktion des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST LF}) und des Hoch frequent-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST HF}) und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Drehmoment-Befehlssignals (τ_CD); und
– ein Mittel zum Anweisen des elektrischen Unterstützungsmotors, Lenkungsunterstützung gemäß dem Drehmoment-Befehlssignal bereitzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Verweis auf die folgenden Zeichnungen weiter beschrieben, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems mit elektrischer Verstärkung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm einer Drehmoment-Steuerschleife des Lenksystems mit elektrischer Unterstützung von 1 ist;
3 ein Funktionsblockdiagramm einer Niederfrequenz-Unterstützungskurvenfunktion von 2 ist;
4 ein Graph ist, der die Hochfrequenz-Unterstützungskurven einer Hochfrequenzunterstützungs-Berechnungsfunktion von 2 zeigt;
5 ein Beispiel einer 2D-Abbildung zeigt; und
6 das Gesamtsystem unter Verwendung der in 5 gezeigten Abbildung zeigt.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Wie in 1 zu sehen, umfasst ein Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 ein Lenkrad 12, das mit einer Eingangswelle 14 verbunden ist. Die Eingangswelle (14) ist über einen Torsionsstab 16 wirksam mit einer Ausgangswelle 20 verbunden. Der Torsionsstab 16 verdreht sich als Reaktion auf aufgebrachtes Lenkungsdrehmoment und ermöglicht dadurch die relative Drehung zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20. Anschläge (nicht abgebildet) begrenzen den Betrag der relativen Drehung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle 14 und 20 auf eine auf dem Gebiet bekannte Weise. Der Torsionsstab 16 hat eine Federkonstante, die hierin als K_t bezeichnet wird. Der Betrag des aufgebrachten Lenkungsdrehmoments als Funktion der relativen Drehbewegung zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20 als Reaktion auf aufgebrachtes Lenkungsdrehmoment ist eine Funktion von K_t. Die Federkonstante K_t kann ausgedrückt werden in Einheiten von Newton-Meter (N·m) oder in lbs pro Grad Drehung zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20.
Ein Stellungssensor 22 ist wirksam mit der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20 verbunden. Der Stellungssensor 22 bildet zusammen mit dem Torsionsstab 16 einen Drehmomentsensor 30. Der Stellungssensor 22 bestimmt die relative Winkelstellung zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20. Der Drehmomentsensor 30 liefert ein Signal für das aufgebrachte Drehmoment τ_app, dargestellt unter 24, an einen Drehmomentsignalprozessor 32, Das Signal für das aufgebrachte Drehmoment τ_app ist indikativ für die relative Winkelstellung zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20.
Wenn das Lenkrad 12 gedreht wird, verändert sich der relative Winkel zwischen dieser Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20 als Funktion des auf das Lenkrad aufgebrachte Eingangsdrehmoment. Der Drehmomentsignalprozessor 32 überwacht den Winkel zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 20 über das Signal für das aufgebrachte Drehmoment τ_app und liefert, bei gegebener Federkonstante K_t des Torsionsstabs 16 ein unter 34 dargestelltes Signal, das für das aufgebrachte Lenkungsdrehmoment τ_s indikativ ist.
Die Ausgangswelle 20 ist mit einem Ritzel 40 verbunden. Das Ritzel 40 hat, wie auf dem Gebiet weitläufig bekannt, Spiralzähne, die mit gerade gefrästen Zähnen an einer Zahnstange oder Linearlenkung Nummer 42 im Eingriff oder verzahnt sind. Das Ritzel 40 bildet zusammen mit den Zähnen an der Zahnstange 42 ein Zahnstangengetriebe 44. Die Zahnstange 42 ist über ein Lenkgestänge (nicht abgebildet) auf bekannte Weise wirksam mit den lenkbaren Rädern 46 des Fahrzeugs gekoppelt. Wenn das Lenkrad 12 gedreht wird, wandelt das Zahnstangengetriebe 44 die Drehbewegung des Lenkrads 12 in eine Linearbewegung der Zahnstange 42, Wenn sich die Zahnstange 42 in einer linearen Richtung bewegt, drehen sich die lenkbaren Räder 46 um ihre zugehörigen Lenkachsen.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist ein elektrischer Unterstützungsmotor 50 über eine Kugelmuttereinheit (nicht abgebildet) auf bekannte Weise oder über eine andere gewünschte Getriebeanordnung (wie beispielsweise ein durch Schnecke und Rad, Kegelrad oder Riemen angetriebenes System) wirksam mit der Zahnstange 42 verbunden. Zum Zweck der Erklärung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass die wirksame Verbindung des Elekt romotors mit der Lenkmutter über eine Kugelmuttereinheit erfolgt, obwohl die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf andere Anordnungen anwendbar ist, die den Elektromotor wirksam mit dem Lenkgetriebe verbinden. Der Fachmann wird einsehen, dass der elektrische Unterstützungsmotor 50 zum Zweck der Bereitstellung von Lenkungsunterstützung eine alternative Verbindung zu den Lenkungselementen haben kann. Beispielsweise könnte der elektrische Unterstützungsmotor 50 wirksam mit der Ausgangswelle 20, mit einer getrennten Ritzelantriebsanordnung usw. verbunden sein. Wenn eingeschaltet, liefert der elektrische Unterstützungsmotor 50 Hilfskraft, um die Drehung des Fahrzeuglenkrads 12 durch den Fahrer des Fahrzeugs zu unterstützen.
Der Elektromotor 50 der beispielhaften Ausführungsform kann von beliebiger bekannter Art sein, die für den Einsatz im Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 geeignet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Elektromotor 50 um einen geschalteten Reluktanzmotor, einen Permanentmagnet-Wechselstrommotor (PMAC-Motor) oder einen bürstenlosen Gleichstrommotor handeln. In der beispielhaften Ausführungsform wird der Elektromotor 50 hierin mit der speziellen Aufgabe beschrieben, Hilfskraft im Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen anwendbar auf andere Motorkonfigurationen und andere Motoraufgaben, wie beispielsweise das Bereitstellen von mechanischer Kraft für Werkzeugmaschinen.
Der Grundbetrieb eines elektrischen Unterstützungsmotors in einem Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 ist auf dem Gebiet weitläufig bekannt. Im Prinzip werden die Statorpole erregt, um einen gewünschten Betrage Motordrehmoment in einer gewünschten Drehrichtung zu erhalten. Die Richtung der Motordrehung wird in gewissen Motortypen als Reaktion auf die Reihenfolge, in der die Statorwicklungen erregt werden, gesteuert und in anderen Motortypen als Reaktion auf die Richtung des Stromflusses. Das vom Motor erzeugte Drehmoment wird durch den Betrag des durch die Statorwicklungen fließenden Stroms gesteuert. Zum Zweck der Erklärung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass es sich bei dem elektrischen Unterstützungsmotor 50 um einen PMAC-Motor handelt.
Wenn der Elektromotor 50 eingeschaltet wird, dreht sich der Motorläufer, der seinerseits den Mutterabschnitt der Kugelmutter-Antriebsanordnung dreht, mit der der Läufer verbunden ist. Wenn sich die Mutter dreht, überträgt die Kugel eine lineare Kraft auf die Zahnstange 42. Die Richtung der Bewegung der Zahnstange 50 hängt von der Drehrichtung des Elektromotors 50 ab.
Ein Läuferstellungssensor 60 ist wirksam mit dem Motor 50 verbunden und fühlt die Stellung des Läufers relativ zum Stator. Der Stellungssensor 60 liefert ein Läuferstellungssignal Θ, das unter 62 dargestellt ist, mit einem Wert, der diese relative Stellung zwischen Läufer und Stator angibt. Aufbau und Funktion eines Läuferstellungssensors sind auf dem Gebiet bekannt und werden daher hierin nicht im Einzelnen beschrieben. Die Stellung des Läufers relativ zum Stator muss bekannt sein, um die gewünschte Drehrichtung und das gewünschte Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 50 erreichen zu können.
Das Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 umfasst ein elektronisches Steuergerät (ECU) 70. Bei dem ECU 70 handelt es sich vorzugsweise um einen Mikrocomputer mit geeignetem Speicher. Man wird einsehen, dass das ECU 70 andere geeignete Konfigurationen haben kann. Das ECU 70 ist mit Steueralgorithmen programmiert, die wirksam sind, den Elektromotor 50 auf vorherbestimmte Weise als Reaktion auf abgefühlte Parameter zu steuern.
Das ECU 70 ist wirksam mit einer Treiberschaltung 80 verbunden. Die Treiberschaltung 80 ist über ein Relais 82 wirksam mit einer Stromversorgung 84 verbunden. Die Stromversorgung 84 ist wirksam mit einer Fahrzeugbatterie 86 verbunden und regelt die elektrische Leistung, die an die Treiberschaltung 80 geliefert wird. Das ECU 70 liefert ein Spannungssteuerungs-Ausgangssignal ν_out, dargestellt unter 90, an die Treiberschaltung 80. Das Spannungssteuerungs-Ausgangssignal ν_out ist indikativ für die an jede Phase des Elektromotors 50 zu liefernde Spannung, wie sie von den Steueralgorithmen bestimmt wird, die im ECU 70 programmiert und nachfolgend im Einzelnen beschrieben sind:
Die Treiberschaltung 80 umfasst FETs oder andere geeignete Formen steuerbarer Halbleiterschalter, die wirksam sind, Motorstrom ι_m, dargestellt unter 92, an die Phasen des Elektromotors 50 zu liefern. Motorstrom ι_m für jede Phase des Elektromotors 50 wird durch PWM der FETs anhand des Spannungssteuerungs-Ausgangssignals ν_out gesteuert.
Eine Spannungs-/Stromüberwachungsvorrichtung 100 überwacht den an den Elektromotor 50 gelieferten Motorstrom ι_m und liefert ein Signal für den gemessenen Motorstrom ι_meas jeder Phase an das ECU 70. Diese Signale für den gemessenen Motorstrom ι_meas sind unter 102 dargestellt. Der Läuferstellungssensor 60 und der Drehmomentsignalsprozessor 32 liefern das Läuferstellungssignal Θ bzw. das abgefühlte Drehmomentsignal τ_s an das ECU 70. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 104 liefert ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v, dargestellt unter 106, an das ECU 70. Weitere Eingaben, allgemein unter 114 dargestellt, können zu Steuerungs-, Sicherheits-, oder Systemüberwachungszwecken ebenfalls an das ECU 70 geliefert werden.
Die im ECU 70 gespeicherten Steueralgorithmen umfassen eine Drehmoment-Steuerschleife 120, eine Motorsteuerschleife 130 und eine Stromsteuerschleife 140. Die Drehmoment-Steuerschleife 120 ist wirksam, ein angefordertes Drehmomentsignal τ_cmd, das unter 126 dargestellt ist, zu bestimmen. Das Drehmoment-Befehlssignal τ_cmd ist indikativ für den Betrag des vom Elektromotor 50 benötigten Lenkungsunterstützungs-Drehmoments, basierend mindestens teilweise auf dem abgefühlten aufgebrachten Lenkungsdrehmoment τ_s und der abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit v. Die Drehmoment-Steuerschleife 120 liefert das Drehmoment-Befehlssignal τ_cmd an die Motorsteuerschleife 130.
Die Motorsteuerschleife 130 ist wirksam, einen unter 132 dargestellten Motorstrombefehl ι_cmd und einen unter 134 dargestellten dq-Stromvoreilwinkel γ zu bestimmen. Eine dq-Stromsteuerschleife wird verwendet, um den Strom im Elektromotor 50 zu steuern. Das Strombefehlssignal ι_cmd gibt den Betrag des an den Elektromotor 50 zu liefernden Stroms an. Der dq-Stromvoreilwinkel γ gibt den Drehwinkel des Motorstroms gegenüber der q-Achse an, auf den der Motor befohlen werden soll. Der dq-Stromvoreilwinkel γ wird als Funktion der Motordrehzahl bestimmt und ist nur für hohe Motordrehzahlen nicht null. Das Strombefehlssignal ι_cmd und der dq-Stromvoreilwinkel γ werden basierend auf dem Drehmomentbefehl τ_cmd und der abgefühlten Läufergeschwindigkeit ω bestimmt. Der gemessene Motorstrom ι_meas und die abgefühlte Läuferstellung Θ werden der Motorsteuerschleife 130 zu Rückmeldungs- und Überwachungszwecken geliefert. Die Motorsteuerschleife 130 liefert den Motorstrombefehl ι_cmd und den dq-Stromvoreilwinkel γ an die Stromsteuerschleife 140.
Die Stromsteuerschleife 140 ist wirksam, das Spannungsausgangssignal ν_out zu bestimmen. Wie vorangehend erwähnt, ist das Spannungsausgangssignal ν_out indikativ für die an jede Phase des elektrischen PMAC-Unterstützungsmotors 50 zuzuführende Spannung. Das Spannungsausgangssignal ν_out wird mindestens teilweise basierend auf dem Strombefehl ι_cmd, dem dq-Stromvoreilwinkel γ und der abgefühlten Läuferstellung Θ bestimmt. Das Spannungsausgangssignal ν_out wird formatiert, um die PWM der FETs in der Treiberschaltung 80 zu steuern, so dass angemessene Beträge von Motorstrom ι_m an jede Phase des Elektromotors 50 zugeführt werden. Der gemessene Motorstrom ι_meas wird an die Motorsteuerschleife 130 und die Stromsteuerschleife 140 geliefert.
Die Drehmoment-Steuerschleife 320 ist in 2 dargestellt. In dieser Erklärung werden einige der vom ECU 70 ausgeübten Funktionen austauschbar als Funktionen oder Schaltungen bezeichnet. Das abgefühlte Drehmomentsignal τ_s wird an einen Mischfilter 200 der Drehmoment-Steuerschleife 120 geliefert. Der Mischfilter 200 wird ausgelegt durch Messen der Open-loop-Übertragungsfunktion G_p als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Mischfilter 200 ist dazu ausgelegt, Stabilitäts- und Leistungsvorgaben für alle Fahrzeuggeschwindigkeiten v zu erfüllen. Der Mischfilter 200 ist außerdem dazu ausgelegt, gewünschte Leistungsziele, Verstärkungsstabilitätsmargen und Phasenstabilitätsmargen zu erfüllen.
Insbesondere umfasst der Mischfilter 200 einen Tiefpassfilter (G_L) 202 und einen Hochpassfilter (G_H) 204. Der Tief- und der Hochpassfilter 202 und 204 sind so ausgelegt, dass die Addition der beiden Filter für alle Frequenzen gleich eins ist. Der Tiefpassfilter 202 lässt den gesamten Anteil des abgefühlten Drehmomentsignals τ_s mit einer Frequenz unter einer Mischfrequenz ω_B durch und sperrt den gesamten Hochfrequenzanteil des Signals. Der Hochpassfilter 204 lässt den gesamten Anteil des abgefühlten Drehmomentsignals τ_s mit einer Frequenz über der Mischfrequenz ω_B durch und sperrt den gesamten Niederfrequenzanteil des Signals. Die unter 212 dargestellte Mischfilterfrequenz ω_B wird von einer Mischfilterbestimmungsfunktion 210 als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v bestimmt. Die Bestimmung von ω_B kann durch Verwendung einer Verweisfunktion im ECU 70 erreicht werden oder kann durch Ausführen einer Berechnung nach einer vorherbestimmten Gleichung erreicht werden.
Die Mischfilter werden so gewählt, das die Summe des Tiefpassfilters G_L(S) und des Hochpassfilters G_H(S) immer gleich eins ist: GL(S) + GH(S) = 1 (1)
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird der Tiefpassfilter 202 als Filter erster Ordnung mit einem Pol bei der Mischfrequenz ω_B gewählt. Der Hochpassfilter 204 ist eindeutig durch die vorangehende Randbedingung definiert, dass die Summe der beiden Filter eins sein muss. Daher lauten der Tiefpass- und der Hochpassfilter:
Der Fachmann wird einsehen, dass es beim Realisieren eines Satzes von Mischfiltern in einem digitalen Computer nicht notwendig ist, getrennte Hoch- und Tiefpassfilterstufen zu erstellen. Statt dessen lässt man das in die Mischfilter eingegebene abgefühlte Drehmomentsignal τ_s den Tiefpassfilter durchlaufen, um das tiefgepasste Drehmomentsignal τ_sL zu erhalten Das hochgepasste Drehmomentsignal ist das abgefühlte Drehmoment τ_s minus dem tiefgepassten Drehmomentsignal τ_sL. Der Niederfrequenzanteil τ_sL wird also vom abgefühlten Drehmomentsignal τ_s abgezogen: TsH = τs – τsL (4)
Das Ergebnis ist ein Signal mit nur Hochfrequenzinformationen. Man wird einsehen, dass Mischfilter höherer Ordnung verwendet werden können.
Der Tiefpassfilter 202 liefert ein unter 206 dargestelltes tiefgepasstes Drehmomentsignal τ_sL, an eine Niederfrequenzschaltung für zwei Unterstützungskurven 220. Die Schaltung für zwei Unterstützungskurven 220 liefert ein Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLF mit einem Werkt der funktional mit dem tiefgepassten Drehmomentsignal τ_sL und der abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit v zusammenhängt. Die Funktion für zwei Unterstützungskurven 220 ist in 3 abgebildet. Die Schaltung für zwei Unterstützungskurven 220 veranschaulicht ein Verfahren zum Bestimmen des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmoments T_assistLF basierend auf dem tiefgepassten Drehmomentsignal τ_sL _. Der Fachmann wird einsehen, dass es andere Verfahren zum Bestimmen des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmoments τ_assistLF basierend auf dem tiefgepassten Drehmomentsignal τ_sL gibt.
Man wird einsehen, dass derartige andere Verfahren die Schaltung für zwei Unterstützungskurven 220 der Drehmoment-Steuerschleife 120 ersetzen könnten, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist eine zweifache Unterstützungskurve, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, in U.S. Patent 5,568,389 , erteilt an McLaughlin et al., beschrieben, auf das hiermit verwiesen wird.
Das tiefgepasste Drehmomentsignal τ_sL wird an eine Niedergeschwindigkeits-Unterstützungskurvenfunktion 230 geliefert, die ein unter 234 dargestelltes Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLS liefert. Das Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLS repräsentiert einen Unterstützungsdrehmomentwert, der für Situationen mit niedriger Geschwindigkeit oder einer Geschwindigkeit von null bestimmt ist, beispielsweise beim Parken des Fahrzeugs. Das Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLS wird als Funktion des tiefgepassten Drehmomentsignals τ_sL bestimmt, was unter Verwendung einer im ECU 70 gespeicherten Verweistabelle erreicht werden kann oder durch Ausführen einer Berechnung nach einer vorherbestimmten Gleichung erreicht werden kann. Die Niedergeschwindigkeits-Unterstützungskurve hat typischerweise einen Unempfindlichkeitsbereich, in dem keine Unterstützung bereitgestellt wird, bis das Lenkraddrehmoment ein vorherbestimmtes Niveau übersteigt. Der Unempfindlichkeitsbereich wird benötigt, damit das Lenkrad zur Mittelstellung zurückkehrt, wenn es vom Fahrer losgelassen wird.
Das tiefgepasste Drehmomentsignal τ_sL wird außerdem an eine Hochgeschwindigkeits-Unterstützungskurvenfunktion 232 geliefert, die ein unter 236 dargestelltes Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistHS liefert. Das Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistHS repräsentiert einen Unterstützungsdrehmomentwert, der für den Fahrzeugbetrieb bei hoher Geschwindigkeit bestimmt ist, beispielsweise beim Fahren auf der Autobahn. Das Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistHS wird als Funktion des tiefgepassten Drehmomentsignals τ_sL bestimmt, was unter Verwendung einer im ECU 70 gespeicherten Verweistabelle erreicht werden kann oder durch Ausführen einer Berechnung nach einer vorherbestimmten Gleichung erreicht werden kann.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v wird an eine Mischverstärkungskurvenschaltung 240 geliefert, die einen unter 242 dargestellten geschwindigkeitsproportionalen Mischausdruck oder -wert S_p liefert. Der geschwindigkeitsproportionale Mischausdruck S_p schwankt zwischen null und eins als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. In der beispielhaften Ausführungsform schwankt der geschwindigkeitsproportionale Mischausdruck S_p zwischen null bei hohen oder maximalen Fahrzeuggeschwindigkeiten und eins bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder Fahrzeuggeschwindigkeiten von null. Der geschwindigkeitsproportionale Mischausdruck S_p wird verwendet, um das Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmoment τ_assistLS mit dem Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmoment τ_assistHS zu mischen.
Der geschwindigkeitsproportionale Mischausdruck S_p und das Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmoment τ_assistLS werden an eine Niedergeschwindigkeits-Mischverstärkungsschaltung 250 geliefert, die ein unter 252 dargestelltes gemischtes Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLS' liefert. Die Niedergeschwindigkeits-Mischverstärkungsschaltung 250 multipliziert das Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmoment τ_assistLS mit einem Niedergeschwindigkeits-Mischverstärkungswert, der gleich dem geschwindigkeitsproportionalen Mischausdruck S_p ist.
Der geschwindigkeitsproportionale Mischausdruck S_p wird in einer Summierungsschaltung 254 von eins abgezogen, um einen unter 256 dargestellten Hochgeschwindigkeits-Mischverstärkungswert 1 – S_P zu bestimmen. Der Hochgeschwindigkeits-Mischverstärkungswert 1 – S_P und das Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmoment τ_assistHS werden an eine Hochgeschwindigkeits-Mischverstärkungsschaltung 260 geliefert, die ein unter 262 dargestelltes gemischtes Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistHS' liefert. Die Hochgeschwindigkeits-Mischverstärkungsschaltung 260 multipliziert das Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmoment τ_assistHS mit dem Hochgeschwindigkeits-Mischverstärkungswert 1 – S_P. Die Summe des Nieder- und des Hochgeschwindigkeits-Mischverstärkungswerts ist daher immer gleich eins.
Das gemischte Niedergeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLS' und das gemischte Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistHS' werden in einer Summierschaltung 264 summiert, um ein unter 266 dargestelltes Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLF zu liefern. Das Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLF wird daher bestimmt nach: τassistLF = (SP × τassistLS) + ((1 – SP) × τassistHS) (5)und liefert daher mit sich ändernder Fahrzeuggeschwindigkeit v eine glatte Interpolation der Nieder- und Hochgeschwindigkeits-Unterstützungsdrehmomentwerte τ_assistLS und τ_assistHS.
Wie in 2 zu sehen, wird das hochgepasste Drehmomentsignal τ_sH an eine Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungsschaltung 280 geliefert, die ein unter 282 dargestelltes Hochfrequenz-Unterstützungssignal τ_assistHF bestimmt. Das Hochfrequenz-Unterstützungssignal τ_assistHF wird in einer Summierschaltung 284 zum Niederfre quenz-Unterstützungsdrehmomentsignal τ_assistLF addiert, um ein unter 122 dargestelltes Drehmoment-Unterstützungssignal τ_assist zu bestimmen.
Das Drehmoment-Unterstützungssignal τ_assist kann durch einen unter 124 dargestellten adaptiven Drehmomentfilter G_f gefiltert werden, um das Motorbefehlssignal τ_cmd zu bestimmen. Ein Beispiel eines derartigen adaptiven Drehmomentfilters G_f wird in U.S. Patent 5,473,231 , erteilt an McLaughlin et al., beschrieben, auf das hiermit verwiesen wird.
Das Hochfrequenz-Unterstützungssignal τ_assistHF wird bestimmt als das Produkt des hochgepassten Drehmomentsignals τ_sH und einer Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max. Die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max hilft, die Bandbreite des Lenksystems mit elektrischer Unterstützung 10 zu bestimmen. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ist es erwünscht, einen relativ hohen Wert für die Hochfrequenzverstärkung K_max zu verwenden, um für gute Spurführung bei Kurvenfahrten zu sorgen. Es ist jedoch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ebenfalls erwünscht, einen relativ niedrigen Wert für die Hochfrequenz-Verstärkung K_max zu verwenden, um für guten Geradeauslauf zu sorgen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hochfrequenzverstärkung K_max nach einem Algorithmus bestimmt, der bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten für gute Spurführung bei Kurvenfahrten und guten Geradeauslauf sorgt.
Die unter 292 dargestellte Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max wird in einer K_max-Berechnungsfunktion 290 bestimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und des abgefühlten Drehmomentsignals τ_s bestimmt. In der beispielhaften Ausführungsform von 2 wird die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und des tiefgepassten Drehmomentsignals τ_sL bestimmt. Die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max könnte jedoch als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und des abgefühlten Drehmomentsignals τ_s bestimmt werden, wie durch die mit 294 gekennzeichnete gestrichelte Linie in 2 gezeigt. In diesem Fall wäre es natürlich nicht nötig, das tiefgepasste Drehmomentsignal τ_sL an die K_max-Berechnungsschaltung 290 zu liefern.
Der Graph von 4 zeigt ein Beispiel in dem die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v und des Eingangsdrehmoments bestimmt wird. Man wird einsehen, dass sich dieser Graph abhängig von der jeweiligen Fahrzeugplattform und/oder dem jeweiligen Lenkungsansprechverhal ten ändern kann. Wie vorangehend erwähnt, kann es sich bei dem Eingangsdrehmoment um das abgefühlte Drehmomentsignal τ_s oder das tiefgepasste Drehmomentsignal τ_sL handeln.
Wie in 4 zu sehen, ist die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max für niedrige Geschwindigkeit oder eine Geschwindigkeit von null durch die unter 300 dargestellte Kurve definiert. Die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max für hohe oder Maximalgeschwindigkeit ist durch die unter 302 dargestellte Kurve definiert. Die zwischen den Niedergeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Hochfrequenz-Unterstützungskurven 300 und 302 in Abständen angeordneten Kurven geben die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max bei vorherbestimmten inkrementellen Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit an.
Wie durch die Niedergeschwindigkeits-K_max-Kurve 300 angedeutet, ist bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max konstant, d.h. immer gleich, unabhängig vom Betrag des Eingangsdrehmoments. Niedergeschwindigkeits-K_max-Kurve 300 könnte jedoch dazu angepasst werden, eine Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max zu liefern, die sich mit dem Betrag des Eingangsdrehmoments verändert. Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v verändert sich Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Eingangsdrehmoment, d.h. dem tiefgepassten Drehmoment τ_sL. Allgemein nimmt die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Minimalwert aus zu, wenn das Eingangsdrehmoment von null N·m ansteigt. Die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max nimmt mit allgemein niedriger Geschwindigkeit oder Steigung von null N·m auf ungefähr 0,3 N·m zu. Bei ungefähr 0,3 N·m nimmt die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max mit einer höheren Geschwindigkeit oder Steigung von 0,3 N·m auf knapp über 1,0 N·m zu. Bei knapp über 1,0 N·m bleibt die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max unabhängig vom Betrag des Eingangsdrehmoments konstant.
Die K_max-Berechnungsschaltung 290 bestimmt die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max anhand der in 4 abgebildeten Kurven. Die Berechnung kann unter Verwendung einer im ECU 70 gespeicherten Verweistabelle erreicht werden. Es können Interpolationsverfahren verwendet werden, um die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max zu bestimmen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v zwischen den durch die beiden nächstliegenden Geschwindigkeitskurven definierten vorherbestimmten Geschwindigkeiten liegt. Die K_max-Berechnungsschaltung 290 könnte die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max alternativ durch Ausführen einer Berechnung nach einer vorherbestimmten Gleichung bestimmen, die anhand der K_max-Kurven in 4 ausgewählt wird.
Die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Eingangsdrehmoment τ_sL bestimmt. Wie durch die K_max-Kurven in 4 und 5 veranschaulicht, nimmt die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max allgemein mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit v zu. Außerdem ändert sich die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max bei einer gegebenen Geschwindigkeit als Funktion des Eingangsdrehmoments τ_sL. Allgemein ist für die speziellen, in 4 dargestellten K_max-Kurven bei einer beliebigen gegebenen Geschwindigkeit (außer bei einer Geschwindigkeit von null, wenn K_max konstant ist) in [sic] Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max für niedrige Eingangsdrehmomentwerte niedriger und für höhere Eingangsdrehmomentwerte höher. Daher ist bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten v die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max dazu angepasst, sowohl für gute Spurführung bei Kurvenfahrten als auch für guten Geradeauslauf zu sorgen.
Bei Eingangsfrequenzen über der Mischfrequenz ω_b wird die Drehmoment-Steuerschleife 120 vom Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungsabschnitt 280 der Schleife dominiert. Die Stabilität lässt sich einfach analysieren und prüfen, da sich das System in der Nähe der Nulldurchgangsfrequenz wie ein lineares System verhält. Da die Mischfrequenz ω_b und die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max beide Funktionen der Fahrzeuggeschwindigkeit v sind, kann die Systembandbreite des Lenksystems mit elektrischer Unterstützung 10 als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert werden. Das kann erfolgen, indem die Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max über den geschwindigkeitsproportionalen Mischausdruck S_p1 modifiziert wird. Die Bandbreite nimmt mit abnehmender Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkung K_max ebenfalls ab. Daher definiert der Hochfrequenzabschnitt der Drehmoment-Steuerschleife 120 das kurzzeitige Ansprech- und Stabilitätsverhalten des Lenksystems mit elektrischer Unterstützung 10.
Bei Frequenzen unter der Mischfrequenz ω_b wird die Drehmoment-Steuerschleife vom Niederfrequenz-Zweifach-Unterstützungskurvenabschnitt 220 der Schleife dominiert. Dieser Niederfrequenzabschnitt der Drehmoment-Steuerschleife 120 bestimmt, wie sich das Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 bei langsamen, gleichmäßigen Eingaben dem Fahrer anfühlt.
Die zweifachen Unterstützungskurven können so abgestimmt werden, dass das Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 ein gewünschtes Lenkgefühl bereitstellt.
Der Betrag des vom Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 gelieferten Unterstützungsdrehmoments nimmt allmählich zu, wenn das Eingangsdrehmoment (τ_meas) vom Lenkraddrehmoment-Unempfindlichkeitsbereich aus zunimmt. Beim Verlassen des Unempfindlichkeitsbereichs ist die örtliche Verstärkung des Lenksystems mit elektrischer Unterstützung 10 allgemein sehr niedrig, d.h. es ist eine große Änderung des Eingangsdrehmoments erforderlich, um eine kleine Änderung des Lenkungsunterstützungs-Drehmoments zu erzeugen. Ohne den Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungsabschnitt 280 der Drehmoment-Steuerschleife 120 würde die Gesamtsystembandbreite bei geringem Eingangsdrehmoment reduziert und das Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 würde sich träg anfühlen. Die Aufnahme des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungsabschnitts 280 der Drehmoment-Steuerschleife 120 lässt jedoch zu, dass die Systembandbreite wählbar ist und veranlasst das System, beim Verlassen des Unempfindlichkeitsbereichs gleichmäßig anzusprechen.
Wenn die Mischfrequenz ω_b eine Dekade niedriger gewählt wird als die Unempfindlichkeitsbereichs-Nulldurchgangsfrequenz, ist der nichtlineare Niederfrequenz-Zweifach-Unterstützungskurvenabschnitt 220 der Drehmoment-Steuerschleife 120 im Vergleich zur Dynamik des Lenksystems ein sich langsam änderndes Phänomen. Im Wesentlichen ist der nichtlineare Niederfrequenzabschnitt dynamisch vom linearen Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungsabschnitt 280 der Drehmoment-Steuerschleife 120 entkoppelt. Das Lenksystem mit elektrischer Unterstützung 10 verhält sich daher bei niederfrequenten Eingaben auf nichtlineare Weise und bei hochfrequenten Eingaben auf lineare Weise.
5 zeigt eine zweidimensionale Verweistabelle 350 mit zwei Eingaben, und zwar Fahrzeuggeschwindigkeit und Niederfrequenz-Drehmoment, und einer Ausgabe, K_max.
Ein Blockdiagramm des Gesamtsystems mit der zweidimensionalen Verweisfunktion von 5 ist in 6 gezeigt.

Claims

Verfahren zum Steuern eines elektrischen Unterstützungsmotors zum Bereitstellen von Lenkungsunterstützung als Reaktion auf ein abgefühltes Drehmomentsignal, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Filtern des abgefühlten Drehmomentsignals (τ_s), um ein Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) und ein Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH) bereitzustellen; – Bestimmen eines Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST LF}) als Funktion des Niederfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sL) – Bestimmen eines Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) mittels einer zweidimensionalen, linear interpolierten Abbildungsfunktion, basierend auf dem abgefühlten Drehmomentsignal und einer abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit (v); – Anwenden des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) auf das Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH), um ein Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal (τ_{ASSIST HF}) zu bestimmen; – Bestimmen eines Drehmoment-Befehlssignals (τ_CMD) als Funktion des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST LF}) und des Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST HF}); und – Anweisen des elektrischen Unterstützungsmotors, Lenkungsunterstützung gemäß einem Spannungsausgangsignal bereitzustellen, wobei das Spannungsausgangssignal funktional mit dem Drehmoment-Befehlssignal zusammenhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweidimensionale, linear interpolierte Abbildungsfunktion als ihre Eingaben das Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) und die abgefühlte Fahrzeuggeschwindigkeit (v) empfängt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Schritt des Filterns das Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) mit Frequenzen unter einer Mischfrequenz bereitstellt und das Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH) mit Frequenzen über dieser Mischfrequenz bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 3, das weiter den Schritt des Bestimmens der Mischfrequenz als Funktion der abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit (v) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Bestimmens eines Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_ASSIST
LF) die Schritte des Bereitstellens von zwei Unterstützungskurven und des Ausführens eines Mischalgorithmus zum Mischen der zwei Unterstützungskurven, um das Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmoment (τ_{ASSIST LF}) bereitzustellen, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des Anwendens des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) den Schritt des Bestimmens eines Produkts des Hochfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sH) und des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schritt des Bestimmens eines Drehmoment-Befehlssignals (τ_CMD) folgende Schritte umfasst: – Bestimmen einer Summe des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST LF}) und des Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_ASSIST
HF); und – Filtern der Summe des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals und des Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals durch einen adaptiven Drehmomentfilter (124).
Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Unterstützungslenkmotors eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: – einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (103), der ein Geschwindigkeitssignal mit einem für die abgefühlte Fahrzeuggeschwindigkeit indikativen Wert bereitstellt; – einen Sensor für das angewandte Lenkungsdrehmoment (30), der ein abgefühltes Drehmomentsignal (τ_s) bereitstellt, das für das angewandte Lenkungsdrehmoment indikativ ist; – ein Mittel (200) zum Filtern des abgefühlten Drehmomentsignals, um ein Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) und ein Hochfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sH) bereitzustellen; – ein Mittel (220) zum Bestimmen eines Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentwerts (τ_{ASSIST LF}) als Funktion des Niederfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sL) und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals; – ein Mittel (290) zum Implementieren einer zweidimensionalen linear interpolierten Abbildungs-Verweisfunktion (350), um einen Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungswert (K_max) als Funktion des abgefühlten Drehmomentsignals (τ_s) und einer abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit (v) zu ermitteln und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals; – ein Mittel (280) zum Bestimmen eines Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentwerts (τ_{ASSIST HF}), der mit dem Produkt des Hochfrequenz-Drehmomentsignals (τ_sH) und des Hochfrequenz-Unterstützungsverstärkungssignals (K_max) zusammenhängt und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_{ASSIST HF}); – ein Mittel (284) zum Bestimmen eines Drehmoment-Befehlswerts (τ_CMD) als Funktion des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_ASSIST
LF) und des Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_ASSIST
HF) und zum Bereitstellen eines dafür indikativen Drehmoment-Befehlssignals (τ_CD); und – ein Mittel zum Anweisen des elektrischen Unterstützungsmotors, Lenkungsunterstützung gemäß dem Drehmoment-Befehlssignal bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Mittel zum Filtern ein Mittel zum Filtern des abgefühlten Drehmomentsignals mit einem Tiefpassfilter zum Durchlassen von Frequenzen unter einer Mischfrequenz und ein Mittel zum Filtern mit einem Hochpassfilter zum Durchlassen von Frequenzen über dieser Mischfrequenz umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Mischfrequenz als Funktion der abgefühlten Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Mittel zum Bestimmen eines Drehmoment-Befehlswerts Folgendes umfasst: – ein Mittel (284) zum Bestimmen einer Summe des Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_ASSIST
LF) und des Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignals (τ_ASSIST
HF); und – ein adaptives Drehmomentfiltermittel (124) zum Filtern der Summe von Niederfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal und Hochfrequenz-Unterstützungsdrehmomentsignal.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, die eine elektrische Steuerungseinheit umfasst, die die zweidimensionale Abbildung (350) speichert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die zweidimensionale, linear interpolierte Abbildungsfunktion als ihre Eingaben das Niederfrequenz-Drehmomentsignal (τ_sL) und die abgefühlte Fahrzeuggeschwindigkeit (v) empfängt.