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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkvorrichtung
und insbesondere auf eine elektrische Servolenkvorrichtung, die
in der Lage ist, kontinuierlich betrieben zu werden, auch wenn ein
Stromdetektor, der zur Erfassung des Motorstroms dient, ausfällt.
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2. Vorherige Erfindung
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Elektrische
Servolenkvorrichtungen, die eine Lenkanlage von Autos und anderen
Fahrzeugen mithilfe des Drehmoments der Motoren unterstützen, tragen
die treibenden Kräfte
von Motoren mithilfe von Getriebemechanismen wie Zahnrädern oder
einem Riemen über
Untersetzungsgetriebe als Hilfskräfte auf Lenkwellen oder Zahnstangenwellen
auf. Da solche herkömmlichen
elektrischen Servolenkvorrichtungen das Hilfsdrehmoment (Drehmoment
der Lenkhilfe) genau generieren, wird der Motorstrom so gesteuert,
dass er rückgeführt wird.
Die Rückführungsregelung
dient zur Einstellung der Motorspannung, so dass der Unterschied
zwischen einem Stromkontrollwert und einem erfassten Motorstromwert
niedrig oder null ist, und die Motorspannung wird allgemein durch
Einstellen eines Betriebsverhältnisses
der PWM-Steuerung (Pulsweitenmodulation) erzielt.
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Der
allgemeine Zustand der elektrischen Servolenkvorrichtung wird unter
Bezugnahme auf 1 erklärt. Eine Welle 102 eines
Lenkgriffs 101 wird an der Zugstange 106 eines
Lenkrads über
Untersetzungsgetriebe 103, Antriebsgelenke 104a und 104b und
einen Zahnstangenmechanismus 105 angeschlossen. Die Welle 102 ist
mit einem Drehmomentsensor 110 ausgestattet, der ein Lenkdrehmoment
des Lenkgriffs 101 erfasst, und ein Motor 120, der
die Lenkhilfskraft des Lenkgriffs 101 bereitstellt, ist über die
Untersetzungsgetriebe 103 an der Welle 102 angeschlossen.
Ein elektrischer Strom wird von einer Batterie 114 über einen
Zündschlüssel 111 und ein
Stromquellenrelais 113 an einem Steuergerät 130 bereitgestellt,
das die Servolenkvorrichtung steuert. Das Steuergerät 130 berechnet
einen Strombefehlswert Iref eines Hilfsbefehls, der auf einem Lenkdrehmoment
T basiert, das von dem Drehmomentsensor 110 erfasst wurde,
und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 112 erfasst
wurde, und steuert einen elektrischen Strom so, dass er an einem
Motor 108 auf der Basis des berechneten Strombefehlswerts
Iref bereitgestellt wird.
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Das
Steuergerät 130 besteht
hauptsächlich aus
einer ZVE (einschließlich
einer Mikroprozessoreinheit oder einer Mikrocontrollereinheit) und
besitzt eine allgemeine Funktion, die durch ein Programm in der
ZVE ausgeführt
wird, wie in 2 gezeigt. Zum Beispiel zeigt 2 keine
Strombefehlswert-Berechnungseinheit als Hardware-unabhängig von
einem Strombefehlswert-Berechnungsabschnitt 204 an, sondern
enthält
eine Strombefehlswert-Berechnungsfunktion, die in der ZVE ausgeführt werden muss.
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Die
Funktion und der Betrieb des Steuergerätes 130 werden hiermit
erklärt.
Das Lenkdrehmoment T, das von dem Drehmomentsensor 110 erfasst wird,
und die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 112 erfasst wird,
werden in den Strombefehlswert-Berechnungsabschnitt 204 eingegeben,
damit der Strombefehlswert Iref berechnet wird. Andererseits wird
der Motorstrom I, der von einem Stromdetektor 205 erfasst wird,
zu einem Subtrahierabschnitt 207 rückgeführt, und die Abweichung „ΔI = Iref – I" von dem Strombefehlswert
Iref wird berechnet. Die Abweichung ΔI wird in einen proportionell
integralen Kontrollabschnitt (PI-Kontrollabschnitt) 208 als
Beispiel eines Strom-Controllers eingegeben, und ein Spannungsbefehlwert
Vref wird berechnet. Ein PWM-Kontrollabschnitt 210 gibt
den Strombefehlswert Vref darin ein und überträgt ein PWM-Signal, das auf
der Basis des Strombefehlswerts Vref bestimmt wird, an einen Inverterkreis 211.
Der Inverterkreis 211 stellt am Motor 108 auf
der Basis des PWM-Signals
den Motorstrom I bereit.
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Dadurch
wird ein grundlegendes Steuersystem der Rückführungsregelung bezüglich des
Motors der elektrischen Servolenkvorrichtung erklärt. Bei
der Rückführungsregelung
ist es eine wichtige Anforderung, dass der Motorstrom richtig erfasst
werden kann. Da Fahrzeuge immer größer werden, wird die Lenkung
mithilfe des Handgriffs durch menschliche Kraft jedoch schwieriger,
weshalb es auch bei einem Ausfall des Stromdetektors wünschenswert
ist, dass die Unterstützung
der Servolenkvorrichtung weiterhin erfolgt. Wenn der Stromdetektor
ausfällt,
wird somit ein Steuersystem eingesetzt, das die Steuerung in eine
Vorwärtsschubsteuerung
umschaltet, ohne dass der von dem Stromdetektor erfasste Motorstrom
verwendet wird, damit die Lenkhilfskraft des Lenkung mithilfe des
Handgriffs weitergeführt
wird, wie in der
japanischen
Patentanmeldung, veröffentlicht
unter Nr. 10-167086
A , der
japanischen
Patentanmeldung, veröffentlicht
unter Nr. 11-49002 A und der
japanischen Patentanmeldung, veröffentlicht
unter Nr. 2002-87304 A beschrieben.
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In
Dokument
JP-A-2003-319684 wird
ein System gemäß der Einleitung
von Anspruch 1 beschrieben.
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Das
herkömmliche
Steuersystem zur Fortsetzung der Lenkhilfe stellt jedoch die Rückführungsregelung
ein und schaltet auf die Vorwärtsschubsteuerung
um, wobei bei der Vorwärtsschubsteuerung
jedoch einige Probleme bestehen, d. h. das Lenkgefühl ist minderwertig,
und ein übermäßiger Strom,
der nicht geringer als der Nennstrom ist, könnte im Vergleich zur Rückführungsregelung
in den Motor oder Ähnliches
fließen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird auf der Basis des o. a. Standpunktes
aus entwickelt, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist,
eine sichere elektrische Servolenkvorrichtung bereitzustellen, mithilfe
der sogar bei einem Ausfall des Stromdetektors weiterhin eine Lenkhilfe
auf der Basis der sicheren Rückführungsregelung
mit einem guten Lenkgefühl bereitgestellt
werden kann, und auch wenn die Steuerung auf eine Vorwärtsschubsteuerung
umgeschaltet wird, fließt
kein elektrischer Strom, der geringer als der Nennstrom ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine elektrische Servolenkvorrichtung,
die einen Dreiphasenstrom, der einen Lenkhilfskraft für ein Fahrzeuglenksystem
bereitstellt, einen Drehmomentsensor, der eine Lenkhilfskraft erfasst,
der sich auf einen Handgriff auswirkt, und mindestens zwei Stromdetektoren,
die Phasenströme
von dem Dreiphasenmotor erfassen, beinhaltet, und die einen elektrischen
Strom von dem Dreiphasenmotor steuert, basierend auf einem Strombefehlswert,
der auf der Basis eines Ausgangswerts von dem Drehmomentsensor und
des elektrischen Stroms des Dreiphasenmotors bestimmt wird. Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird dadurch erzielt, wenn
man einen einen Ausfall des Stromdetektors spezifizierenden Abschnitt
hat, der einen Ausfallstromdetektor und einen Normalstromdetektor
spezifiziert, wenn der Stromdetektor ausfällt, und einen ersten Stromberechnungsabschnitt,
der die Phasenströme
des Dreiphasenmotors aus einem erfassten Strom für eine Phase berechnet, erfasst
von dem Normalstromdetektor, indem der elektrische Strom des Motors
weiterhin auf der Basis der berechneten Phasenströme gesteuert
wird.
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Der
o. a. Zweck wird effektiver erzielt, da der erste Stromberechnungsabschnitt
einen Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt beinhaltet, der
den erfassten Strom für
eine Phase, erfasst von dem Normalstromdetektor, und einen geschätzten Strom
für mindestens
eine Phase, die durch einen erfassten Strom des Ausfallstromdetektors
ersetzt wird, darin eingibt. Er beinhaltet auch zwei Tiefpassfilter,
die an einem Ausgang von dem Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt und
an einem Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt, der die Ausgänge von
den Tiefpassfiltern darin eingibt, angeordnet sind. Außerdem beinhaltet
er einen elektrischen Strom, der dem geschätzten Strom in den Dreiphasenströmen als
Ausgang von dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt entspricht
und als der geschätzte
Strom rückgeführt wird.
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Außerdem wird
der o. a. Zweck wirksamer erzielt, denn wenn der elektrische Strom
von dem Dreiphasenmotor auf der Basis der berechneten Ströme in dem
ersten Stromberechnungsabschnitt oder in dem zweiten Stromberechnungsabschnitt
gesteuert wird, werden die Phasenströme des Dreiphasenmotors von
den Stromdetektoren erfasst, und ein maximaler Ausgangsstromwert
des Dreiphasenmotors ist auf einen geringeren als den maximalen
Ausgangsstromwert des Motors beschränkt, wenn der elektrische Strom
des Motors auf der Basis der erfassten Ströme gesteuert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen:
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1 ist
ein Zustandsdiagramm einer herkömmlichen
elektrischen Servolenkvorrichtung;
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2 ist
ein Blockschaubild, das ein Beispiel eines Rückführungsregelungssystems der
elektrischen Servolenkvorrichtung enthält;
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3 ist
ein Blockschaubild, das jede Phase der Rückführungsregelung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ist
ein Charakteristikdiagramm, das einen Motorausgang vor und nach
dem Ausfall eines Stromdetektors gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ist
ein Blockschaubild, das die d-q-Steuerung des Rückführungsregelungssystems nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 ist
ein Blockschaubild, das ein Beispiel eines Rückführungsregelungssystems enthält, das keinen
Teil der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 ist
ein Blockschaubild, das ein Beispiel eines Vorwärtsschub-Steuerungssystems
enthält, das
keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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8 ist
ein Blockschaubild, das das Vorwärtsschub-Steuerungssystem
illustriert, zu dem ein Störungsmelder
gemäß einem
anderen Beispiel, das keinen Teil dieser Erfindung darstellt, hinzugefügt wurde.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sogar bei
einem Ausfall einiger Stromdetektoren der Phasenstrom von elektrischen Strömen, die
von den Ausfallstromdetektoren erfasst werden, berechnet werden
kann, und die Steuerung einer elektrischen Servolenkvorrichtung
wird auf der Basis der berechneten Phasenströme weiterhin aufrechterhalten.
Die Ausführungsformen
werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
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Ausführungsform
1:
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Eine
Ausführungsform
1 wird unter Bezugnahme auf 3 erklärt. Zuerst
wird die Grundlage der Rückführungsregelung
in der elektrischen Servolenkvorrichtung erklärt, woraufhin der Hauptteil
der vorliegenden Erfindung erklärt
wird.
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Ein
Drehmoment T, das von dem Drehmomentsensor 110 erfasst
wird, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 112 erfasst
wird, werden in einen Strombefehlswert-Berechnungsabschnitt 204 eingegeben,
und die Strombefehlswerte der entsprechenden Phasen Iaref, Ibref
und Icref werden berechnet. Andererseits stellt ein Stromdetektor 205-1 einen a-Phasen-Strom
Ia eines Dreiphasenmotors 108 fest, und ein Stromdetektor 205-2 stellt
einen c-Phasen-Strom Ic fest. Wenn die Stromdetektoren 205-1 und 205-2 nicht
ausfallen, wird ein b-Phasen-Strom Ib als Ib = –(Ia + Ic) berechnet, und die
erfassten Ströme
Ia, Ib und Ic werden zu den Subtrahierabschnitten 207-1, 207-2 bzw. 207-3 rückgeführt, damit
sie als Abweichungen ΔIa
= Iaref – Ia, ΔIb = Iaref – Ib and ΔIc = Icref – Ic berechnet
werden.
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Die
Phasenabweichungen ΔIa, ΔIb und ΔIc werden
in einen PI-Kontrollabschnitt 208 eingegeben, und die Phasenspannungsbefehlswerte
Varef, Vbref und Vcref werden ausgegeben. Ein PWM-Kontrollabschnitt 210 gibt
die Phasenspannungsbefehlswerte Varef, Vbref und Vcref darin ein
und überträgt PWM-Signale,
die auf der Basis der Phasenspannungsbefehlswerte Varef, Vbref und
Vcref bestimmt werden, an einen Inverterkreis 211. Der
Inverterkreis 211 stellt am Dreiphasenmotor 108 auf
der Basis des PWM-Signals die Motorströme Ia, Ib und Ic bereit.
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Ein
elektrischer Strom wird von einer Batteriestromquelle 114 am
Inverterkreis 211 bereitgestellt, und ein Batteriestrom
Idc wird von einem Batteriestromdetektor 18 erfasst. In 3 sind
hier ein Batteriestromdetektor 18-2, der an einer Ausgangsseite
der Batteriestromquelle 114 bereitgestellt wird, und ein
Batteriestromdetektor 18-1, der an einer Eingangsseite
der Batteriestromquelle 114 bereitgestellt wird, vorhanden,
aber es könnten
beliebige davon bereitgestellt werden. In dieser Ausführungsform
1 wird der Fall, bei dem der Batteriestromdetektor 18-1 bereitgestellt
wird, erklärt.
Die Erklärung
bezieht sich auf das Grundlegende der Rückführungsregelung in der elektrischen
Servolenkvorrichtung.
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Die
Rückführungsregelung
wird hier in dem Fall, in dem der c-Phasen-Stromdetektor
205-2 ausfällt, als
Beispiel erklärt.
Der erfasste Strom Ia von dem Stromdetektor
205-1, der
erfasste Strom Ic von dem Stromdetektor
205-2 und die elektrischen
Ströme
Ia, Ic und Idc, die von dem Batteriestromdetektor
18-1 erfasst
wurden, werden in einen einen Ausfall des Stromdetektors spezifizierenden
Abschnitt
10 eingegeben, so dass einer der Stromdetektoren
205-1,
205-2 und
18-1,
der ausfällt,
spezifiziert wird. Das Spezifizierungsverfahren beinhaltet zum Beispiel
ein Verfahren zum Vergleichen eines Motorstromwerts, der von dem
Stromdetektortor erfasst wurde, mit einem Motorstromwert, der von
einem Strombefehlswert für
jede Phase berechnet wurde, um einen Ausfall oder Fehler zu spezifizieren,
wie in der
japanischen
Patentanmeldung, veröffentlicht
unter Nr. 2002-234457 A , beschrieben.
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In
einem anderen Verfahren kann der Stromdetektor, der ausfällt oder
einen Fehler aufweist, jedoch durch Nutzung der Eigenschaft, dass
der Batteriestrom Idc von der Batteriestromquelle 114 über einen
beliebigen Durchgang des Phasenmotorstroms Ia, Ib und Ic bereitgestellt
wird, genau spezifiziert werden. Wenn zum Beispiel der Batteriestrom
Idc als a-Phasen-Strom Ia in den Dreiphasenmotor 108 fließt und als
c-Phasen-Strom Ic zur Batteriestromquelle 114 zurückgeleitet
wird, wird die Gleichung Idc = Ia = –Ic in einem bestimmten Modus
des Schaltmodus des Inverterkreises 211 erstellt. Wenn
der Batteriestrom Idc anderenfalls als a-Phasen-Strom Ia in den
Dreiphasenmotor 108 fließt und zur Batteriestromquelle 114 über den
b-Phasen-Strom Ib und den c-Phasenstrom Ic zurückgeleitet wird, wird die Gleichung
Idc = Ia = –(Ib
+ Ic) erstellt. Der Stromdetektor, der ausfallt oder einen Fehler
aufweist, kann durch Nutzung dieser Gleichungen spezifiziert werden.
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Bei
einem anderen einfachen Verfahren kann dieser Stromdetektor als
Ausfalldetektor spezifiziert werden, wenn die erfassten Ströme so aufrechterhalten
werden, dass sie auf lange Zeit die maximalen Stromwerte oder „0"-Ströme darstellen,
und somit ändern
sie sich nicht. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Bestimmungszeit
zur Spezifizierung eines Ausfallstromdetektors länger wird.
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Es
folgt eine Erklärung
für eine
Einheit, die Phasenströme
ia, ib und ic berechnet, basierend auf dem a-Phasen-Strom Ia, der
von einem a-Phasen-Stromdetektor 205-1 erfasst wird, wenn
der c-Phasen-Stromdetektor 205-2 ausfällt und somit den c-Phasen-Strom
Ic nicht genau erfassen kann. Als Erstes spezifiziert der den Stromdetektor
spezifizierende Abschnitt 10, dass der Stromdetektor 205-2 ausfällt.
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Der
a-Phasen-Strom Ia, der von dem a-Phasen-Stromdetektor 205-1 erfasst
wird, der von dem einen Ausfall des Stromdetektors spezifizierenden Abschnitt 10 als
normal spezifiziert wurde, basierend auf einem spezifischen Signal
von der einen Ausfall des Stromdetektors spezifizierenden Einheit 10,
wird in einen ersten Stromberechnungsabschnitt A eingegeben, der
in 3 von einer gestrichelten Linie 3 umgeben
ist. Die entsprechenden Phasenströme ia, ib und ic werden auf
der Basis des a-Phasen-Stroms Ia berechnet.
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Der
erste Stromberechnungsabschnitt A ist so beschaffen, dass ein Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 12 als
ein Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsmittel, das den a-Phasen-Strom
Ia, der von dem Stromdetektor 205-1 darin erfasst wird,
hierin angeordnet ist. Ein anfänglicher
Wert des b-Phasen-Stroms Ib als restlicher Eingang von dem Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 12 und
ein anfänglicher
Wert von ic als der geschätzte
Strom des c-Phasen-Stroms Ic sind auf den vorläufigen Stromwert Null eingestellt.
Anfängliche
Werte von Id und Iq sind ebenfalls auf Null eingestellt. Tiefpassfilter
(LPF) 14-1 und 14-2, in die ein q-Achsen-Strom
Iq und ein d-Achsen-Strom Id als Ausgang von dem Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 12 eingegeben
werden, werden arrangiert. Der q-Achsen-Strom Iq und der d-Achsen-Strom
Id werden über
die Tiefpassfilter 14-1 und 14-2 in einen Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 16 als Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsmittel
eingegeben, und die entsprechend berechneten Phasenströme ia, ib
und ic werden ausgegeben. Der berechnete c-Phasen-Strom ic wird
als der geschätzte Strom
rückgeführt, so
dass er in den Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsabschnitt 12 eingegeben
werden kann, und der geschätzte
Strom ic wird anstatt dem erfassten c-Phasen-Strom Ic eingegeben.
Andererseits wird der b-Phasen-Strom Ib durch einen Addierabschnitt 11 zur
Code-Rücksetzung
gemäß der Gleichung
(Ib = –(Ia
+ Ic)) berechnet.
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Der
Grund, warum der erste Stromberechnungsabschnitt A die Phasenströme ia, ib
und ic richtig berechnen kann, ist, dass die Dreiphasenmotorströme Ia, Ib
und Ic Signale mit demselben Frequenzband wie eine elektrische Winkelgeschwindigkeit
des Motors 108 sind, aber die d-q-Achsen-Ströme Id und Iq
sind Direktströme,
die ungeachtet des elektrischen Winkels ähnlich wie ein Gleichstrommotor
behandelt werden können
und dasselbe Frequenzband wie ein Drehmomentbefehlswert Tref haben.
Der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom Iq verändern sich
langsamer als die Dreiphasenströme
und können
somit so betrachtet werden, als hätten sie auf kurze Zeit konstante
Werte. Der a-Phasen-Strom Ia als erfasster Wert und der c-Phasen-Strom
ic als berechneter Wert vor einer Probe (zum Beispiel 250 μs) werden
deshalb so eingegeben, dass der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom
Iq berechnet werden, und sie können
durch die Tiefpassfilter gehen, damit sie geglättet und in die Dreiphasenströme umgewandelt
werden, so dass die entsprechenden Phasenströme ia, ib und ic berechnet
werden können.
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Unmittelbar
nach dem Umschalten auf eine alternative Steuerung erfolgt ein transitorisches
Phänomen,
aber wenn sich der Motor ein Mal mit dem elektrischen Winkel dreht
(ca. 3° bei
der Lenkung mit dem Handgriff), treffen die erfassten Werte ungefähr mit den
berechneten Werten zusammen. Aus diesem Grund treten bei der Steuerung
der elektrischen Stromlenkvorrichtung keine Probleme auf. Anstatt der
erfassten Ströme
Ia, Ib und Ic, wenn der Stromdetektor 205-2 normal ist,
werden die Phasenströme Ia,
Ib und Ic, die auf diese Weise berechnet wurden, entsprechend in
die Subtrahierabschnitte 207-1, 207-2 bzw. 207-3 eingegeben,
und somit kann die Rückführungsregelung
weitergeführt
werden.
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Die
Steuerung des Ausgangs von dem Motor, wenn der c-Phasen-Stromdetektor 205-2 ausfällt und
die Rückführungsregelung
nur durch den erfassten Strom Ia des a-Phasen-Stromdetektors erfolgt, wird unter Bezugnahme
auf 4 erklärt.
In 4 ist der Ausgang von dem Motor zum Beispiel ca.
50% des maximalen Ausgangs, bis der Stromdetektor 205-2 ausfällt; wenn
der Stromdetektor 205-I ausfällt, wird der Ausgang aus Sicherheitsgründen auf
Null eingestellt, und ein Ausfallstromdetektor ist für diese Zeit
spezifiziert. Wenn der Stromdetektor 205-2 als Ausfallstromdetektor
spezifiziert werden kann, berechnet der erste Stromberechnungsabschnitt
A die Phasenströme
auf der Basis des erfassten Stroms Ia von dem Stromdetektor 205-1 als
Normalstromdetektor, so dass die Rückführungsregelung erneut gestartet
wird.
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In
diesem Fall wird der Ausgang allmählich erhöht. Da die Lenkhilfskraft der
elektrischen Servolenkvorrichtung ein Mal gestoppt wurde, ist es
für die Lenkung
mithilfe des Lenkgriffs gefährlich,
wenn die große
Lenkhilfe plötzlich
aufgetragen wird. Wenn die Rückführungsregelung
mithilfe der berechneten Phasenströme durchgeführt wird, oder wenn der c-Phasen-Stromdetektor 205-2 ausfällt und
der c-Phasen-Strom Ic ebenfalls zum Überstromschutz verwendet wird,
fehlt ein Teil eines Schutzmittels, was gefährlich ist. Wenn die maximale
Ausgang auf ca. 80% beschränkt
ist, als ein Beispiel im Vergleich zu 100% Ausgang, wenn der Stromdetektor
normal ist, kann aus diesem Grund ein Überstrom verhindert werden,
was einen sicheren Zustand darstellt.
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Als
Ergebnis davon kann sogar bei einem Ausfall des c-Phasen-Stromdetektors,
wenn der a-Phasen-Stromdetektor normal ist, die Rückführungsregelung
weitergeführt
werden, und die sichere elektrische Servolenkvorrichtung mit einem
verhältnismäßig zufriedenstellenden
Lenkgefühl
kann bereitgestellt wird.
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Außerdem ist
der Grund, warum der Ausgang der elektrischen Servolenkvorrichtung
einmal auf Null eingestellt wird, dass der Fehler an der elektrischen
Servolenkvorrichtung einem Fahrer durch ein unbequemes Gefühl des Lenkgriffs
zu einem Zeitpunkt, an dem die Ausgang null ist, vermittelt wird, und
der Fahrer wird somit dringend aufgefordert, dass er die fehlerhafte
elektrische Servolenkvorrichtung in einer Werkstatt reparieren lässt.
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Diese
Ausführungsform
1 beschreibt den Fall, bei dem der c-Phasen-Stromdetektor 205-2 ausfällt, aber
es ist selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen bei einem Fall angewandt
werden kann, bei dem der a-Phasen-Stromdetektor 205-1 ausfällt. Wenn
ein Detektor ausfällt,
werden in diesem Fall drei Stromdetektoren für die entsprechenden Phasen
von dem Dreiphasenmotor bereitgestellt, wobei die anderen beiden
erfassten Phasenströme
gemäß der relationalen
Gleichung (Ia + Ib + Ic = 0) berechnet werden, so dass die Steuerung weitergeführt wird.
Wenn zwei Stromdetektoren ausfallen und ein Normalstromdetektor
verbleibt, wird die vorliegende Erfindung so angewandt, dass die
Steuerung weitergeführt
werden kann.
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Als
modifiziertes Beispiel der Ausführungsform
1 kann die vorliegende Erfindung auf die d-q-Achsen-Steuerung angewandt
werden, mit Ausnahme eines Falles, bei dem der Dreiphasenmotor den
entsprechenden Phasen gemäß gesteuert
wird. 5 enthält
ein Schaubild, das das modifizierte Beispiel darstellt. In 5 berechnet
ein Strombefehlswert-Berechnungsabschnitt 204-1 die
d-q-Achsen-Strombefehlswerte Igref und Idref. Andererseits berechnen
die Tiefpassfilter 14-1 und 14-2 den q-Achsenstrom
Iq und den d-Achsenstrom Id, und die Subtrahierabschnitte 207-1 und 207-2 berechnen
die Abweichungen ΔIq
und ΔId.
Der PI-Kontrollabschnitt 208 gibt die Abweichungen ΔIq und ΔId darin
ein, um die Spannungsbefehlswerte Vqref und Vdref zu berechnen.
Die Spannungsbefehlswerte Vqref und Vdref werden von dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 16-2 umgewandelt,
so dass die Phasenspannungsbefehlswerte Vcref, Vbref und Vcref berechnet
werden. Der Inverterkreis 211 wird auf der Basis der Phasenspannungsbefehlswerte
Varef, Vbref and Vcref PWM-gesteuert.
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Auf
diese Weise kann die vorliegende Erfindung auf den Fall der d-q-Achsen-Steuerung angewandt
werden und erzielt dieselbe Auswirkung.
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Ausführungsform-2:
(kein Bestandteil der beanspruchten Erfindung):
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Unten
wird ein Fall beschrieben, bei dem die Rückführungsregelung unter Bezugnahme
auf 6 durch Einsatz des Batteriestroms weitergeführt wird. In 6 wird
der Batteriestrom Idc, der von dem Batteriestromdetektor 18-1 erfasst
wird, in einen zweiten Stromberechnungsabschnitt B eingegeben, der
von einer gestrichelten Linie umgeben ist. Der zweite Stromberechnungsabschnitt
B besteht aus einem q-Achsen-Stromberechnungsabschnitt 17,
der den q-Achsen-Strom Iq durch Kodierung des Batteriestroms Idc,
nämlich
Iq = Zeichen (ω)·I Idc
I berechnet, und dem Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 16 als
dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsmittel, das Iq und den d-Achsen-Strom
Id von „0" (Id = 0) eingibt.
Der q-Achsen-Stromberechnungsabschnitt 17 enthält den Batteriestrom
Idc, der gemäß einer
Drehungsrichtung des Motors 108 kodiert ist, und nach Berechnen
eines Codezeichens (ω),
das die Drehrichtung des Motors und einen Wert I Idc I des Batteriestroms
Idc darstellt, werden sie so multipliziert, dass der q-Achsen-Strom
Iq = Zeichen (ω)·I Idc
I ausgegeben wird. Die Drehrichtung des Motors 108 könnte auf
eine solche Weise erhalten werden, dass die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors 108 von
einem Drehmelder (Resolver) 19 als Drehgeschwindigkeitsermittlungsmittel
(oder Lochsensor, Loch-IC oder Ähnliches)
erfasst wird, und das Codezeichen (ω) wird erhalten. Der Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 16,
der den q-Achsen-Strom Iq und den d-Achsen-Strom Id darin eingibt,
kalkuliert die berechneten Phasenströme ia, ib und ic.
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Der
Grund, warum die Phasenströme
von dem zweiten Stromberechnungsabschnitt B berechnet werden können, die
eine solchen Zustand haben, dass der Batteriestrom Idc ein Gleichstrom
und der q-Achsen-Strom Iq ein Strom zum Bilden eines Ausgangsdrehmoments
des Motors ist. Da der d-Axialstrom ein Nullstrom ist, so lange
keine schwache Feldsteuerung oder Ähnliches gemacht wird, können Idc
= Iq und Id = 0 verwandt sein.
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Die
Phasenströme
ia, ib und ic, die von dem Zweiphasen-(Dreiphasen-Umwandlungsabschnitt 16 berechnet
werden, werden anstatt der erfassten Ströme Ia, Ib und Ic, wenn der
Stromdetektor 205-2 normal ist, in die Subtrahierabschnitte 207-1, 207-2 und 207-3 eingegeben,
so dass die Rückführungsregelung
weitergeführt
werden kann.
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Wenn
die Rückführungsregelung
unter Verwendung des Batteriestroms erfolgt, besonders wenn die
Steuerung auf die Rückführungsregelung unter
Verwendung des Batteriestroms aufgrund des Ausfallstromdetektors 205-1 oder 205-2 geschaltet wird,
wird die Ausgang nach Stoppen des Ausgangs allmählich erhöht, so dass ein maximaler Strom
beschränkt
wird, wie in dem Steuersystem in 4 gezeigt.
In diesem Fall kann die Sicherheit der elektrischen Lenkvorrichtung
weiterhin gewährleistet
werden.
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Ausführungsform-3:
(kein Bestandteil der beanspruchten Erfindung)
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Wenn
alle Phasenstromdetektoren 205-1 und 205-2 des
Motors und der Batteriestromdetektor 18-1 als abnormal
bestimmt werden, kann die Rückführungsregelung
nicht weitergeführt
werden. In diesem Fall wird die Steuerung auf Vorwärtsschubsteuerung
umgeschaltet. Diese Ausführungsform
3 wird unter Bezugnahme auf 7 erklärt. In 7 wird der
Strombefehlswert Iref in einen führenden/verzögernden
Berechnungsabschnitt 20 eingegeben, und der Spannungsbefehlswert
Vref wird berechnet. Als Beispiel dieser Funktion wird (L·s + R)/(T·s + a)
verwendet. Das Zeichen „L" bedeutet einen Induktivitätswert des
Motors 108, „R" bedeutet den Widerstand
des Motors 108, „1/T" bedeutet eine Unterbrechungsfrequenz,
und „a" bedeutet eine Konstante. Wenn
alle Phasenstromdetektoren 205-1 und 205-2 des
Motors und der Batteriestromdetektor 18-1 ausfallen, wird
ein Schalter 22 durch ein spezifisches Signal von dem einen
Ausfall des Stromdetektors spezifizierenden Abschnitt 10 so
gedreht, dass die Rückführungsregelung
auf Vorwärtsschubsteuerung
umgeschaltet wird.
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Bei
einem solchen Zustand kann im Fall der Vorwärtsschubsteuerung die Unterstützung weitergeführt werden,
da die Steuerung erfolgen kann, ohne dass die Lenkhilfskraft des
Stromdetektors erforderlich ist. Da die entsprechenden Ströme jedoch nicht überwacht
werden, sollten die Ausgangseigenschaften vom Standpunkt der Sicherheit
der Vorrichtung aus wie in 4 gezeigt
sein. Das heißt,
wenn die Rückführungsregelung
auf Vorwärtsschubsteuerung
eingestellt ist, wird der Ausgang einmal auf Null gestellt und dann
allmählich
erhöht,
und die maximale Ausgang sollte im Vergleich zur maximalen Ausgang,
wenn die Stromdetektoren normal sind, beschränkt sein.
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Ausführungsform-4:
(kein Bestandteil der beanspruchten Erfindung):
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung, die eine Vorwärtsschubsteuerung
und einen Störungsmelder
wie in 8 gezeigt hat, wird bei der Bestimmung, dass alle Stromdetektoren
nicht normal sind, ein Störungsmelder
getrennt, damit die Steuerung weitergeführt werden kann.
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In 8 werden
die Strombefehlswerte Iaref, Ibref und Icref von dem Strombefehlswert-Berechnungsabschnitt 204 in
den führenden/verzögernden
Berechnungsabschnitt 20 eingegeben. Andererseits werden
bezüglich
des Störungsmelders
die Motorströme
Ia, Ib und Ic, die von den Stromdetektoren 205-1 und 205-2 erfasst
werden, als Phasenmotorspannung Vm von einem Übertragungsfunktionsabschnitt 30 ausgegeben,
der eine Übertragungsfunktion
(L·s
+ R) hat und aus einem Wickeldraht mit Widerstand R und einer Induktivität L als
Modell des Motors 108 besteht. Der Subtrahierabschnitt 32 gibt Phasenabweichungen ΔV zwischen
den Phasenspannungsbefehlswerten Varef, Vbref und Vcref, die unten
erwähnt
werden, und der Phasenmotorspannung Vm aus. Die Phasenabweichungen ΔV werden in
einen Übertragungsfunktionsabschnitt 34 eingegeben,
der eine primäre
Verzögerungsfunktion „1/(T2·s + 1)" hat, und diese Phasenausgänge werden
zu einem Addierabschnitt 38 über einen Schalter 36 gesandt,
um von einem spezifischen Signal von dem einen Ausfall des Stromdetektors
spezifizierenden Abschnitt 10 eingegeben zu werden. Der
Addierabschnitt 38 addiert die Phasenausgänge von
dem Übertragungsfunktionsabschnitt 34 und
die Phasenausgänge
von dem führenden/verzögernden
Berechnungsabschnitt 20, um die Phasenspannungsbefehlswerte
Varef, Vbref und Vcref zu berechnen. Der Inverterkreis 211,
der eine PWM-Steuerung auf der Basis der Phasenspannungsbefehlswerte
Varef, Vbref und Vcref hat, stellt den Motorstrom am Motor 108 bereit.
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Im
Blockschaubild der Steuerung, das einen solchen Zustand darstellt,
werden die Phasenströme ia,
ib und ic bei einem Ausfall des Stromdetektors 205-1 oder 205-2 auf
der Basis der Ausführungsform 1
berechnet, so dass die Störungsmeldersteuerung weitergeführt werden
kann. Auch wenn der Stromdetektor 205-1 oder 205-2 ausfällt, können beim
Normalstromdetektor 18-1 oder 18-2 die Phasenströme auf der
Basis der Ausführungsform
2 berechnet werden, so dass die Störungsmeldersteuerung unter Verwendung
der berechneten Ströme
weitergeführt werden
kann. Wenn alle Stromdetektoren 205-1, 205-2, 18-1 und 18-2 ausfallen,
wird der Schalter 36 losgelassen und die Störungsmeldersteuerung
so eingestellt, dass nur eine Vorwärtsschubsteuerung weitergeführt wird.
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Auf
diese Weise kann das vorliegende System auch auf eine Kombination
aus der Vorwärtsschubsteuerung
und der Störungsmeldersteuerung angewandt
werden. Auch wenn einige Stromdetektoren ausfallen, werden die Phasenströme so berechnet,
dass die Steuerung unter Verwendung der Phasenströme weitergeführt werden
kann.
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Wie
oben erklärt
werden die Phasenströme auch
bei einem Ausfall einiger Stromdetektoren von den Strömen berechnet,
die von den restlichen Normalstromdetektoren erfasst werden, so
dass die elektrische Servolenkvorrichtung weiterhin gesteuert werden
kann. Aus diesem Grund kann die elektrische Servolenkvorrichtung
bereitgestellt werden, die ein verhältnismäßig gutes Lenkgefühl bietet
und sicher ist. Wenn eine Rückführungsregelung
erfolgt und bestimmt wird, dass nicht alle Stromdetektoren normal sind,
auch wenn die Steuerung von der Rückführungsregelung auf die Vorwärtsschubsteuerung
umgestellt wird, ist ein maximaler Ausgangsstrom beschränkt. Aus
diesem Grund fließt
kein übermäßiger Strom
in den Motor oder Ähnliches,
und somit kann eine sichere elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt
werden.
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Gemäß der elektrischen
Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die Phasenströme von dem
Dreiphasenmotor von einem Phasenstrom für eine Phase berechnet, erfasst
von dem Normalstromdetektor, und die Steuerung der elektrischen
Servolenkvorrichtung kann weitergeführt werden. Aus diesem Grund
kann eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt werden,
die ein verhältnismäßig gutes
Lenkgefühl
bietet und sicher ist.
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Die
Phasenströme
von dem Dreiphasenmotor können
von dem Batteriestrom berechnet werden, und die Steuerung der elektrischen
Servolenkvorrichtung kann weitergeführt werden. Die elektrische
Servolenkvorrichtung, die ein verhältnismäßig gutes Lenkgefühl bietet
und sicher ist, kann bereitgestellt werden.
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Wenn
bestimmt wird, dass nicht alle Stromdetektoren normal sind, auch
wenn die Rückführungsregelung
auf die Vorwärtsschubsteuerung
geschaltet ist, ist ein maximaler Ausgangsstrom eingeschränkt. Aus
diesem Grund fließt
kein übermäßiger Strom
in den Motor oder Ähnliches,
und somit kann eine sichere elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt
werden.