DE60205448T2

DE60205448T2 - Steuerung für eine elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE60205448T2
Application number: DE60205448T
Authority: DE
Inventors: Akira Kariya-shi Itoh; Masahide Kariya-shi Iwazawa; Kiyotaka Kariya-shi Iwata; Yasushi Kariya-shi Yamada
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: EP1323619A3; JP2003182605A; US20030120407A1; DE60205448D1; US6795762B2; EP1323619A2; EP1323619B1; JP3946991B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie, welche einem Lenksystem eines Fahrzeugs durch einen Motor ein Hilfsdrehmoment bzw. Unterstützungsdrehmoment zuführt.
Eine typische Lenkvorrichtung elektrischer Energie verwendet Drehkraft eines elektrischen Motors, um eine Lenkung eines Lenkrades zu unterstützen. Bei einer derartigen Lenkvorrichtung elektrischer Energie führt ein elektrischer Motor einem Lenkmechanismus ein dem tatsächlichen Lenkdrehmoment entsprechendes Unterstützungsdrehmoment zu, wenn ein Fahrer das Lenkrad lenkt bzw. steuert.
Die Lenkvorrichtung elektrischer Energie umfasst eine Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung zur Steuerung der dem elektrischen Motor zugeführten Spannung (Motorantriebsspannung). Die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung weist ein Motorantriebsgerät zum Antrieb des elektrischen Motors und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) zum Senden von Befehlssignalen an das Motorantriebsgerät gemäß der Motorantriebsspannung auf.
Die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung berechnet einen Motorantriebsstromwert, welcher für den elektrischen Motor zur Erzeugung des gewünschten Unterstützungsdrehmoments erforderlich ist. Die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung erfasst den tatsächlich durch den elektrischen Motor fließenden Strom (tatsächlicher Strom) und führt eine Rückkopplungssteuerung aus, um die Motorantriebsspannung unter Bezugnahme auf den erfassten Wert des tatsächlichen Stroms zu bestimmen.
Bei der Rückkopplungssteuerung erhöht die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung, wenn beispielsweise der tatsächliche Stromerfassungswert bei konstantem Lenkdrehmoment aus gewissen Gründen abnimmt, die Motorantriebsspannung, um zu verhindern, dass das Unterstützungsdrehmoment abfällt. Die Rückkopplungssteuerung macht es möglich, dass das richtige Unterstützungsdrehmoment zuverlässig erlangt wird.
In dem Gerät zur Erfassung des tatsächlichen Stroms befindet sich im Allgemeinen ein Verstärker, welcher beispielsweise einen Operationsverstärker verwendet. Der Verstärker verstärkt ein von dem elektrischen Motor gesendetes winziges bzw. genaues Signal mit einer vorbestimmten Verstärkung bei dem Operationsverstärker und sendet das verstärkte Signal an die CPU. Für den Operationsverstärker zur Verstärkung des winzigen Signals erforderliche Energie wird dem Operationsverstärker von der Energiequelle zugeführt. Die Verstärkung des Verstärkers wird aufgrund des strukturellen Merkmals des Operationsverstärkers auf einem vorbestimmten Wert gehalten, indem die dem Operationsverstärker zugeführte Spannung oder die Sensorantriebsspannung auf einem vorbestimmten Wert aufrecht erhalten wird.
Wenn die Sensorantriebsspannung aus einigen Gründen geringer als der vorbestimmte Pegel wird, wird es jedoch schwierig, die Verstärkung auf dem vorbestimmten Wert aufrecht zu erhalten, und die Verstärkung könnte sich vermindern. In diesem Fall wird ein in 6 gezeigtes Phänomen induziert.
6 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment 101, der Sensorantriebsspannung 102, dem tatsächlichen Stromerfassungswert 103, der Motorantriebsspannung 104, und dem tatsächlichen Stromwert 105, welcher tatsächlich durch den Motor fließt. In 6 ist das Lenkdrehmoment 101 in Bezug auf den zeitlichen Verlauf konstant.
Wie in 6 gezeigt, nimmt der tatsächliche Stromerfassungswert 103, wenn die Sensorantriebsspannung 102 sich aus gewissen Gründen anfängt zu vermindern und geringer als eine vorbestimmte Spannung Vp wird, gemäß der Verminderung der Verstärkung des Operationsverstärkers ab (t10 bis t20), auch wenn das Lenkdrehmoment nicht geändert wird. Die Spannung Vp ist minimaler Spannungswert, welcher zur Verstärkung des Signals mit der normalen Verstärkung bei dem Operationsverstärker erforderlich ist.
Wenn der tatsächliche Stromerfassungswert 103 abnimmt, erhöht die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung die Motorantriebsspannung 104, um zu verhindern, dass das Unterstützungsdrehmoment abfällt. Dies erhöht den tatsächlichen Stromwert 105.
In diesem Fall verursacht die Erhöhung des Stromwerts des tatsächlichen Stroms, da das Lenkdrehmoment tatsächlich bzw. aktuell nicht geändert wird, das der elektrische Motor ein exzessives Unterstützungsdrehmoment erzeugt. Da das exzessive Unterstützungsdrehmoment das Lenkrad exzessiv bzw. übermäßig dreht, kann das Drehmoment beispielsweise dem das Lenkdrehmoment erfassenden Drehmomentsensor in der Richtung zugeführt werden, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in welcher der Fahrer das Lenkdrehmoment zugeführt hat. Wird das Lenkdrehmoment dem Drehmomentsensor in der entgegengesetzten Richtung zugeführt, kehrt die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung die Drehrichtung des elektrischen Motors um. Wenn dies wiederholt wird, verursacht der Lenkmechanismus Vibrationen, welche das Lenkgefühl verschlechtern.
In Dokument JP-A-11 217080 ist eine Steuereinrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie offenbart. Bei Auslieferung bzw. Versand einer Steuereinheit, wird ein Zündschlüssel eingeschaltet, und bei Schaltung in die Regelungsbetriebsart wird ein Relais ausgeschaltet, und der Versatzwert einer Motorstromerfassungseinrichtung mit einem Widerstand und einem Operationsverstärker wird in einer Speichereinrichtung gespeichert, während alle Feldeffekttransistoren ausgeschaltet sind. Das Erfassungssignal der Motorstromerfassungseinrichtung wird eine Vielzahl von Malen durch einen A/D-Wandler gelesen und in einer Speichereinrichtung gespeichert. Das Lesen wird wiederholt, bis der gespeicherte Wert gleich dem zuvor gelesenen Wert ist, und wenn er gleich ist, wird der Wert in der Speichereinrichtung als der Versatzwert gespeichert, der Zündschlüssel wird in diesem Zustand ausgeschaltet und die Steuereinheit wird ausgeliefert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung und ein entsprechendes Steuerverfahren für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie zur Verfügung zu stellen, welche eine Verschlechterung des Lenkgefühls aufgrund von Vibrationen eines Lenkmechanismus verhindert.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Steuerverfahren für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie nach Anspruch 5 erzielt.
Vorteilhafte weitere Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 4 dargelegt.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, welche anhand eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen am besten verstanden werden. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Steuervorrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Steuerblockschaltbild der Steuervorrichtung für die in 1 gezeigte Lenkvorrichtung elektrischer Energie;
3 ein Blockschaltbild der Motorantriebsschaltung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
4 ein Steuerflussdiagramm einer zentralen Verarbeitungseinheit gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
5 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen der Sensorantriebsspannung und mehreren Charakteristika einschließlich des tatsächlichen Stromwerts gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
6 einen Graphen, welcher mehrere Charakteristika einschließlich der Sensorantriebsspannung und dem tatsächlichen Strom gemäß einem Stand der Technik zeigt;
7 einen Graphen, welcher die Charakteristika der Motorantriebsspannung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt; und
8 einen Graphen, welcher die Charakteristika der Motorantriebsspannung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wiedergibt.
Nun wird eine Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 5, 7 und 8 beschrieben. Die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung wird für eine in einem Automobil montierte Lenkvorrichtung elektrischer Energie verwendet.
1 ist eine schematische Ansicht der Lenkvorrichtung elektrischer Energie und der Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung.
Die Lenkvorrichtung elektrischer Energie umfasst ein Lenkrad 1, eine Lenkwelle 2, welche mit dem Lenkrad 1 gekoppelt ist, und einen Torsionsriegel 3. An dem Torsionsriegel 3 ist ein Drehmomentsensor 4 angebracht. Wird die Lenkwelle 2 gedreht und dem Torsionsriegel 3 Kraft zugeführt, wird der Torsionsriegel 3 entsprechend der Stärke der Kraft verdrillt. Der Drehmomentsensor 4 erfasst die Verdrillung, oder dem Lenkrad 1 wird das Lenkdrehmoment Ts zugeführt. Der Drehmomentsensor 4 sendet ein das Lenkdrehmoment Ts repräsentierendes Signal an eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 20.
An der Lenkwelle 2 ist ein Untersetzungsgetriebe 5 angebracht. Das Untersetzungsgetriebe 5 greift in ein Antriebsritzel 7 ein, welches an einer drehbaren Welle eines elektrischen Motors M angebracht ist.
An dem Untersetzungsgetriebe 5 ist zudem eine Ritzelwelle 8 angebracht. An dem entfernten Ende der Ritzelwelle 8 ist ein Ritzel 9 gesichert. Das Ritzel 9 greift in ein Gestell 10 ein. Das Gestell 10 und das Ritzel 9 bilden einen Gestell-und-Ritzel-Mechanismus 11.
An jedem Ende des Gestells 10 ist eine Verbindungsstange 12 gesichert. An einem der entfernten Ende jeder Verbindungsstange 12 ist eine Gelenk 13 drehbar gekoppelt. Jedes Gelenk 13 ist an einem der Vorderräder 14 gesichert. Ein Ende jedes Gelenks 13 ist mit einem der Enden eines Kreuzbauteils 15 drehbar gekoppelt. Wird der Motor M gedreht, wird die Drehgeschwindigkeit des Motors M durch das Untersetzungsgetriebe 5 reduziert und auf das Gestell 10 übertragen. Dementsprechend ändert das Gestell 10 die Richtung der Vorderräder 14 über die Verbindungsstangen 12 und die Gelenke 13. Auf diese Weise wird die Fahrrichtung des Fahrzeugs geändert.
An einem der Vorderräder 14 ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 angeordnet. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 sendet Erfassungssignale entsprechend der Drehgeschwindigkeit der Vorderräder 14 an die CPU 20. Die Erfassungssignale repräsentieren die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfasst die CPU 20 einen an eine Motorantriebsschaltung 21 zu sendenden Antriebsspannungsbefehlswert Va auf der Grundlage von Signalen, welche das Lenkdrehmoment Ts und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs repräsentieren, welche von dem Drehmomentsensor 4 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 gesendet sind. Die Motorantriebsschaltung 21 sendet den Antriebsstrom entsprechend dem von der CPU 20 gesendeten Antriebsspannungsbefehlswert Va an den Motor M. Der Motor M erzeugt ein Drehmoment zur Unterstützung eines Fahrers das Lenkrad 1 zu lenken.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Motorantriebsschaltung 21 einen Stromsensor 22 (vgl. 3) zur Erfassung des tatsächlich durch den Motor M fließenden Antriebsstroms. An die CPU 20 wird ein den tatsächlichen Stromerfassungswert Im repräsentierendes Signal gesendet. Von der CPU 20 wird auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des tatsächlichen Stromerfassungswerts Im des Motors M der Antriebsspannungsbefehlswert Va oder die dem Motor M zugeführte Spannung (Motorantriebsspannung) rückkopplungsgesteuert.
Wenn beispielsweise der tatsächliche Stromerfassungswert Im aus gewissen Gründen abnimmt, wobei das Lenkdrehmoment Ts konstant ist, erhöht die CPU 20 die Motorantriebsspannung, um zu verhindern, dass das Unterstützungsdrehmoment abfällt.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden die CPU 20 und die Motorantriebsschaltung 21 die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung.
Nun werden die Funktionen und Operationen der Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung unter Bezugnahme auf in 2 und 3 beschriebene Blockschaltbilder beschrieben. Die CPU führt ein in einem nicht gezeigten Nur-Lese-Speicher (ROM) gespeichertes Programm aus, welcher sich in der Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung befindet. Das Programm kann auf ein Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise eine magnetische Scheibe, aufgezeichnet sein.
Wie in 2 gezeigt, empfängt die CPU 20 das Lenkdrehmoment Ts und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, welche von dem Drehmomentsensor 4 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 gesendet werden. Die CPU 20 berechnet durch eine Strombefehlswertberechnungseinrichtung 23 auf der Grundlage des Lenkdrehmoments Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs einen an den Motor M zu sendenden tatsächlichen Strombefehlswert Ia und sendet den tatsächlichen Strombefehlswert Ia an eine Stromsteuereinrichtung 24.
Die CPU 20 empfängt den von der Motorantriebsschaltung 21 gesendeten tatsächlichen Stromerfassungswert Im und berechnet den Strombefehlswert Ib des normalen Zustands auf der Grundlage des gegenwärtigen Strombefehlswerts Ia und des tatsächlichen Stromerfassungswerts Im, um das für das Lenkdrehmoment Ts und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs geeignete bzw. richtige Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen. Die CPU 20 sendet dann den berechneten Strombefehlswert Ib an eine Impulsbreitenmodulations-Berechnungseinrichtung (PWM-Berechnungseinrichtung) 25. Zu dieser Zeit speichert die CPU den Strombefehlswert Ib in einem (nicht abgebildeten) RAM, welches sich in der Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung befindet.
Bei dem Empfang des Strombefehlswerts Ib des normalen Zustands führt die CPU 20 eine PWM-Berechnung auf der Grundlage des Strombefehlswerts Ib bei der PWM-Berechnungseinrichtung 25 durch. Die CPU 20 sendet das Berechnungsergebnis als den Antriebsspannungsbefehlswert Va an die Motorantriebsschaltung 21. Als ein Ergebnis wird der Motor M über die Motorantriebsschaltung 21 gesteuert. Auf diese Weise übt der Motor M ein richtiges bzw. geeignetes Unterstützungsdrehmoment gemäß dem erfassten Lenkdrehmoment Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs aus.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Motorantriebsschaltung 21 eine Gate-Antriebsschaltung bzw. Gatter-Antriebsschaltung 26 und eine Brückenschaltung 27. Die Gatterantriebsschaltung 26 empfängt den von der PWM-Berechnungseinrichtung 25 der CPU 20 gesendeten Antriebsspannungsbefehlswert Va.
Die Brückenschaltung 27 umfasst einen ersten bis vierten Transistor Tr1, Tr2, Tr3, und Tr4, welche jeweils aus MOS-FETs (Feldeffekttransistoren) gebildet sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der erste Transistor Tr1 und der zweite Transistor Tr2 seriell miteinander verbunden und der dritte Transistor Tr3 und der vierte Transistor Tr4 sind seriell miteinander verbunden. Beide Gruppen von seriellen Transistoren sind parallel geschaltet.
Mit dem Knoten zwischen dem ersten Transistor Tr1 und dem dritten Transistor Tr3 ist eine Motorenergiequelle 28 verbunden. Der Knoten zwischen dem zweiten Transistor Tr2 und dem vierten Transistor Tr4 ist über einen Widerstand 29 mit Masse verbunden. Ferner ist der Motor M mit der Brückenschaltung 27 zwischen dem Knoten zwischen dem ersten und zweiten Transistor Tr1, Tr2 und dem Knoten zwischen dem ersten und vierten Transistors Tr3, Tr4 verbunden. Der Knoten zwischen dem dritten Transistor Tr3 und dem vierten Transistor Tr4 ist über ein Energieunterbrechungsgerät, welches ein Motorrelais 30 ist, mit dem Motor M verbunden. Das Motorrelais 30 ist mit der CPU 20 über eine nicht abgebildete Relaisantriebsschaltung verbunden, welche sich in der Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung befindet.
Die Gatter-Antriebsschaltung 26 wird beispielsweise durch eine Impulsbreitenmodulationsschaltung, eine Logikschaltung, und dergleichen gebildet. Die Gatter-Antriebsschaltung 26 führt jedem der Transistoren Tr1 bis Tr4 gemäß dem von der CPU 20 gesendeten Antriebsspannungsbefehlswert Va eine Spannung zu, um den Antriebsstrom zu dem Motor M, oder die Drehrichtung und das Antriebsdrehmoment (Drehwinkel) des Motors M zu steuern.
Die Gatter-Antriebsschaltung 26 führt beispielsweise den Gatter-Anschlüssen des zweiten und dritten Transistors Tr2 und Tr3 eine Spannung zu, wenn der Antriebsspannungsbefehlswert Va zugewiesen wird, wenn die Drehrichtung des Motors M gleich dem Uhrzeigersinn ist. Dementsprechend fließt Strom durch den dritten Transistor Tr3, den Motor M und den zweiten Transistor Tr2 in dieser Reihenfolge, wodurch der Motor M sich im Uhrzeigersinn dreht.
Im Gegensatz dazu führt die Gatterantriebsschaltung 26 den Gatteranschlüssen des ersten und vierten Transistors Tr1 und Tr4 eine Spannung zu, wenn die Drehrichtung des Motors M entgegengesetzt zu dem Uhrzeigersinn ist. Dementsprechend fließt Strom durch den ersten Transistor Tr1, den Motor M, und den vierten Transistor Tr4 in dieser Richtung, wodurch sich der Motor M entgegengesetzt zu dem Uhrzeigersinn dreht.
Wie zuvor beschrieben, steuert die CPU 20 die Richtung und den Pegel eines durch den Motor M fließenden Stroms, um die Drehrichtung und das Antriebsdrehmoment des Motors M zu steuern. In dem Fall von einer der beiden Drehrichtungen fließt die Strommenge, welche die selbe wie der tatsächlich durch den Motor M fließende Strom ist, durch den Widerstand 29, während der Motor M durch die Spannungszufuhr von der Gatterantriebsschaltung 26 gedreht wird.
Zusätzlich zum Stoppen der Stromzufuhr durch den Motor M von der Motorantriebsschaltung 21 kann der Pfad zwischen der Brückenschaltung 27 und dem Motor M durch das Motorrelais 30 zum Stoppen des Motors M unterbrochen werden. Wird der Pfad durch das Motorrelais 30 unterbrochen, wird die Verursachung des entgegengesetzten Flusses eines Stromes zu der Brückenschaltung 27 durch die entgegengesetzte elektromotorische Kraft des Motors verhindert.
Der Stromsensor 22 weist einen Verstärker 22a auf, welcher beispielsweise einen Operationsverstärker zur Verstärkung von Eingangssignalen von Anschlüssen verwendet, die mit beiden Enden des Widerstands 29 verbunden sind. Der Stromsensor 22 verstärkt die Signale von den Anschlüssen mit einer vorbestimmten Verstärkung bei dem Verstärker 22a und sendet die verstärkten Signale als den tatsächlichen Stromerfassungswert Im an die CPU 20.
Der Stromsensor 22 ist mit einer Sensorenergiequelle 31 verbunden, welche einen Energiequelle ist, um es dem Verstärker 22a zu ermöglichen, Signale zu verstärken oder um den Stromsensor 22 anzutreiben. Die Verstärkung des Stromsensors 22 wird aufgrund des strukturellen Merkmals des in dem Verstärker 22a verwendeten Operationsverstärkers auf einem vorbestimmten Wert aufrechterhalten, indem die Energiequellenspannung (Sensorantriebsspannung Vb) auf einem vorbestimmten Pegel oder auf einer Bezugsspannung Vd gehalten wird.
Die Sensorenergiequelle 31 weist einen Spannungssensor 31a zur Erfassung der Spannung der Sensorenergiequelle 31 auf. Der Spannungssensor 31a sendet Signale betreffend der Sensorantriebsspannung Vb an die CPU 20.
Wie in 2 gezeigt, weist die CPU 20 einen Anormalitätssensor 32 auf. Der Anormalitätssensor 32 und der Spannungssensor 31a bilden eine Anormalitätserfassungseinrichtung für die Sensorantriebsspannung. Empfängt der Anormalitätssensor 32 die von dem Spannungssensor 31a gesendete Sensorantriebsspannung Vb, vergleicht die CPU 20 die Sensorantriebsspannung Vb mit der Bezugsspannung Vd. Dann sendet die CPU 20 ein Signal C betreffend des Vergleichsergebnisses an die Stromsteuereinrichtung 24.
Repräsentiert das Signal C, dass die Sensorantriebsspannung Vb geringer als die Bezugsspannung Vd ist, wird es bei der Stromsteuereinrichtung 24 als anormal bestimmt, und die CPU 20 führt eine Steuerung aus, welche sich von der bei dem normalen Zustand ausgeführten Rückkopplungssteuerung unterscheidet, bei welcher die Sensorantriebsspannung Vb größer als oder gleich der Bezugsspannung Vd ist. Das heißt, die CPU 20 steuert den Pegel der dem Motor M zugeführten Spannung derart, dass er auf dem Pegel aufrecht erhalten wird, "bevor die Anormalität auftritt, und wenn die Antriebsspannung Vd normal ist. Die CPU 20 tauscht den an die PWM-Berechnungseinrichtung 25 zu sendenden Strombefehlswert Ib durch den Strombefehlswert Ib aus, welcher in dem RAM bei einer vorbestimmten Zeit in dem normalen Zustand gespeichert ist, bevor die Anormalität auftritt. Auf diese Weise wird der Strombefehlswert Ib konstant aufrecht erhalten. Dies verhindert, dass das Unterstützungsdrehmoment aufgrund der Verminderung bzw. Senkung der Verstärkung des Stromsensors 22 exzessiv zunimmt.
Die Stromsteuereinrichtung 24, die PWM-Berechnungseinrichtung 25, und die Motorantriebsschaltung 21 bilden eine Spannungssteuereinrichtung.
Die CPU 20 umfasst einen (nicht abgebildeten) Anormalitätserfassungszeitgeber und einen (nicht abgebildeten) Normalitätserfassungszeitgeber. Der Anormalitätserfassungszeitgeber berechnet die Zeit, welche verstrichen ist, seitdem die Anormalität der Antriebsspannung des Stromsensors 22 verursacht ist. Der Normalitätserfassungszeitgeber berechnet die Zeit, welche werstrichen bzw. abgelaufen ist, seitdem die Antriebsspannung des Stromsensors von dem anormalen Zustand in den normalen Zustand wiederhergestellt ist.
Nun werden die Operationen der zuvor beschriebenen Lenkvorrichtung elektrischer Energie unter Bezugnahme auf die Programmverarbeitungsoperation der CPU 20 unter Bezugnahme auf ein in 4 gezeigtes Flussdiagramm beschrieben.
Bei Schritt S1 vergleicht die CPU 20 die Sensorantriebsspannung Vb mit der Bezugsspannung Vd. Wird es bestimmt, dass die Sensorantriebsspannung Vb geringer als die Bezugsspannung Vd ist, bestimmt die CPU 20, dass dies anormal ist, und setzt sich mit Schritt S2 fort.
Bei Schritt S2 setzt die CPU 20 den Anormalitätserfassungszeitgeber herauf. Bei Schritt S3 löscht die CPU 20 den Normalitätserfassungszeitgeber und setzt die verstrichene bzw. abgelaufene Zeit auf null.
Bei Schritt S4 bestimmt die CPU 20, ob eine Anormalitätserfassungskennung eingeschaltet ist. Wird es bestimmt, dass die Anormalitätserfassungskennung ausgeschaltet ist, geht die CPU 20 zu Schritt S5 über.
Bei Schritt 55 hält die CPU 20 den Pegel der Motorantriebsspannung auf dem Pegel bei der vorbestimmten Zeit in dem normalen Zustand aufrecht, bevor die Anormalität auftritt.
Bei Schritt S6 vergleicht die CPU 20, ob die gezählte Zeit des Anormalitätserfassungszeitgebers größer als eine vorbestimmte Zeit ta ist. Wird es bestimmt, dass die gezählte Zeit geringer als oder gleich der vorbestimmten Zeit ta ist, beendet die CPU 20 die Routine, um zu Schritt S1 zurückzukehren. Wird es andererseits bestimmt, dass die gezählte Zeit größer als die vorbestimmte Zeit ta ist, geht die CPU 20 zu Schritt S7 über. Bei Schritt S7 schaltet die CPU 20 die Anormalitätserfassungskennung ein und speichert das Ergebnis in dem RAM.
Wird es andererseits bestimmt, dass die Anormalitätserfassungskennung bei Schritt S4 eingeschaltet ist, bestimmt die CPU 20, dass bei der vorangehenden Routine bereits ein allmählicher Verminderungsvorgang der Motorantriebsspannung durchgeführt worden ist. Folglich überspringt die CPU 20 die Schritte S5 bis S7 und setzt sich mit Schritt S8 fort. Bei Schritt S8 startet die CPU den allmählichen Verminderungsvorgang der Motorantriebsspannung für diese Routine. Bei dem allmählichen Verminderungsvorgang berechnet und sendet die Stromsteuereinrichtung 24 den Strombefehlswert Ib an die PWM-Berechnungseinrichtung 25 derart, dass die Motorantriebsspannung allmählich vermindert wird.
Bei Schritt S9 bestimmt die CPU 20, ob die gezählte Zeit des Anormalitätserfassungszeitgebers größer als eine vorbestimmte Zeit tb (ta < tb) ist. Wird es bestimmt, dass die gezählte Zeit geringer als oder gleich der vorbestimmten Zeit tb ist, beendet die CPU 20 die Routine, um zu Schritt S1 zurückzukehren. Wird es andererseits bestimmt, dass die gezählte Zeit größer als die vorbestimmte Zeit tb ist, setzt sich die CPU 20 mit Schritt S10 fort.
Bei Schritt S10 schaltet die CPU 20 das Motorrelais 30 aus und unterbricht den Pfad zwischen der Motorantriebsschaltung 21 und dem Motor M.
Bei Schritt S11 schaltet die CPU 20 eine Anormalitätsbestätigungskennung ein und speichert das Ergebnis in dem RAM, und beendet dann die Steuerprozedur des Motors M.
Wird es bestimmt, dass die Sensorantriebsspannung Vb größer als oder gleich der Bezugsspannung Vd bei Schritt S1 ist, bestimmt die CPU 20, dass dies normal ist und setzt sich mit Schritt S12 fort.
Bei Schritt S12 bestimmt die CPU 20, ob die Anormalitätserfassungskennung eingeschaltet ist. Wird es bestimmt, dass die Anormalitätserfassungskennung eingeschaltet ist, bestimmt die CPU 20, dass die Sensorantriebsspannung Vb von dem anormalen Zustand zu dem normalen Zustand wiederhergestellt ist, und geht zu Schritt S13 über. Bei Schritt S13 setzt die CPU 20 den Normalitätserfassungszeitgeber herauf.
Bei Schritt S14 bestimmt die CPU 20, ob die gezählte Zeit des Normalitätserfassungszeitgebers größer als eine vorbestimmte Zeit tc ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die vorbestimmte Zeit tc geringer als die vorbestimmte Zeit ta (tc < ta). Wird es bestimmt, dass die gezählte Zeit größer als die vorbestimmte Zeit tc ist, setzt sich die CPU 20 mit Schritt S15 fort. Bei Schritt S15 löscht die CPU 20 den Anormalitätserfassungszeitgeber. Dann löscht die CPU 20 bei Schritt S16 den Normalitätserfassungszeitgeber. Bei Schritt S17 schaltet die CPU 20 die Anormalitätserfassungskennung aus und speichert das Ergebnis in dem RAM.
Wird es andererseits bestimmt, dass die gezählte Zeit geringer als oder gleich der vorbestimmten Zeit tc bei Schritt S14 ist, geht die CPU 20 zu Schritt S18 über und erhöht allmählich die Motorantriebsspannung. Bei diesem Vorgang berechnet und sendet die Stromsteuereinrichtung 24 den Strombefehlswert Ib derart an die PWM-Berechnungseinrichtung 25, dass die Motorantriebsspannung allmählich erhöht wird. Der obere Grenzwert des Strombefehlswert Ib, welcher bei dieser Steuerprozedur für eine allmählichen Erhöhung der Motorantriebsspannung berechnet wird, wird auf den von der Strombefehlswert-Berechnungseinrichtung 23 gesendeten Strombefehlswert Ia gesetzt.
Wird es bei Schritt S12 bestimmt, dass die Anormalitätserfassungskennung ausgeschaltet ist, geht die CPU 20 zu Schritt S19 über und löscht den Anormalitätserfassungszeitgeber. Bei Schritt S20 stoppt die CPU 20 eine Aufrechterhaltung der Motorantriebsspannung. Bei Schritt S21 führt die CPU 20 die normale Rückkopplungssteuerung aus.
5 zeigt die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment Ts, der Sensorantriebsspannung Vb, dem tatsächlichen Stromerfassungswert Im, der Motorantriebsspannung, und dem tatsächlich durch den Motor M fließenden Strom (tatsächlicher Stromwert) während der Steuerprozedur zur Aufrechterhaltung der Motorantriebsspannung. Das Lenkdrehmoment Ts und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs sind im Bezug auf den zeitlichen Ablauf konstant.
Wie in 5 gezeigt, beginnt der tatsächliche Stromerfassungswert Im gemäß der Verminderung der Verstärkung des Verstärkers 22a sich zu vermindern bzw. abzunehmen, wenn sich die Sensorantriebsspannung Vb aus gewissen Gründen beginnt zu vermindern und geringer als die Bezugsspannung Vd wird (Zeit t1). Zu dieser Zeit bestimmt die CPU 20, auch wenn sich der tatsächliche Stromerfassungswert Im vermindert, dass die Sensorantriebsspannung Vb geringer als die Bezugsspannung Vd wird. Folglich wird die Motorantriebsspannung gesteuert, dass sie auf einem Wert bei einer vorbestimmten Zeit (beispielsweise der Zeit t0) bei dem normalen Zustand vor der Zeit t1 aufrecht erhalten wird. Dementsprechend wird der tatsächliche Stromwert auf einem Wert bei der vorbestimmten Zeit aufrecht erhalten, wodurch es verhindert wird, dass sich das Unterstützungsdrehmoment exzessiv bzw. übermäßig über den erforderlichen Betrag bzw. die erforderliche Menge erhöht.
Die Motorantriebsspannung Vx erhöht sich geringfügig während einer kurzen Zeit von der Zeit t1 bis zu einer Zeit t2, bei welcher die Motorantriebsspannung Vx auf einem Wert bei der vorbestimmten Zeit in dem normalen Zustand durch die CPU 20 aufrecht erhalten wird, und der tatsächliche Stromwert Ix erhöht sich dementsprechend geringfügig, wie in 5 dargestellt. Jedoch ist die Erhöhung des Unterstützungsdrehmoments nicht ausreichend, um die Verschlechterung des Lenkgefühls zu induzieren.
7 zeigt die Charakteristika des Lenkdrehmoments Ts und der Motorantriebsspannung Vx während der Steuerprozedur der CPU 20 zur allmählichen Verminderung bzw. Senkung der Motorantriebsspannung Vx. 8 zeigt die Charakteristika des Lenkdrehmoments Ts und der Motorantriebsspannung Vx während der Steuerprozeduren der CPU 20 zur allmählichen Verminderung und allmählichen Erhöhung der Motorantriebsspannung Vx. Das Lenkdrehmoment Ts und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs sind in Bezug auf den zeitlichen Ablauf konstant.
Wird es bestimmt, dass die Sensorantriebsspannung Vb geringer als die Bezugsspannung Vd ist, und dass die gezählte Zeit des Anormalitätserfassungszeitgebers größer als die vorbestimmte Zeit ta ist, vermindert die CPU allmählich die Motorantriebsspannung (während der Zeit t5 bis t6), indem sie wiederholt den allmählichen Verminderungsvorgang der Motorantriebsspannung durchführt. 7 zeigt einen Zustand bei welchem die Motorantriebsspannung auf Null vermindert wird, bevor die gezählte Zeit des Anormalitätserfassungszeitgebers die vorbestimmte Zeit tb überschreitet oder bevor das Motorrelais 30 ausgeschaltet ist.
Aus 8 ist ersichtlich, dass durch Wiederholen des allmählichen Verminderungsvorgangs der Motorantriebsspannung sich die Motorantriebsspannung Vx während der Zeit t7 und der Zeit t8 allmählich vermindert. Wird die Sensorantriebsspannung Vb größer als oder gleich dem Bezugsspannungswert Vd, wird die Motorantriebsspannung Vx während der Zeit t8 bis t9 allmählich erhöht, indem der allmähliche Erhöhungsvorgang wiederholt wird. Der allmähliche Erhöhungsvorgang der Motorantriebsspannung Vx wird wiederholt, bis der von dem allmählichen Erhöhungsvorgang berechnete Strombefehlswert Ib gleich dem Strombefehlswert Ia wird.
Die vorliegende Erfindung stellt die folgenden Vorteile zur Verfügung.

(1) Erfasst der Anormalitätssensor 32 eine anormale Verminderung der Sensorantriebsspannung Vb, wird die dem Motor M zugeführte Spannung (Motorantriebsspannung Vx) auf der Spannung bei der vorbestimmten Zeit aufrecht erhalten, bevor die anormale Verminderung auftritt. In diesem Fall erfasst der Anormalitätssensor 32 die anormale Verminderung der Sensorantriebsspannung Vb, auch wenn sich der tatsächliche Stromerfassungswert Im aufgrund der anormalen Verminderung der Sensorantriebsspannung Vb vermindert. Folglich wird die Motorantriebsspannung Vx auf der Spannung bei der vorbestimmten Zeit aufrecht erhalten, bevor die anormale Verminderung auftritt. Das heißt, da es verhindert wird, dass die Motorantriebsspannung Vx durch die Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage des tatsächlichen Stromerfassungswerts Im erhöht wird, wird es verhindert, dass der Motor M ein exzessives Unterstützungsdrehmoment erzeugt. Daher wird es verhindert, dass sich das Lenkgefühl aufgrund der exzessiven Erhöhung des Unterstützungsdrehmoments verschlechtert. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, wenn die gezählte Zeit des Anormalitätserfassungszeitgebers die vorbestimmte Zeit tb überschreitet, oder wenn die anormale Verminderung bzw. Senkung der Sensorantriebsspannung Vb über die vorbestimmte Zeit fortgesetzt wird, das Motorrelais 30 ausgeschaltet, während es verhindert wird, dass die Motorantriebsspannung Vx durch die Rückkopplungssteuerung erhöht wird. Das heißt, es wird verhindert, dass sich das Lenkgefühl verschlechtert, seitdem die Anormalität auftritt, bis dass das Motorrelais 30 ausgeschaltet wird.
(2) Wenn die Motorantriebsspannung für eine vorbestimmte Zeitdauer konstant aufrecht erhalten wird, vermindert die Spannungssteuereinrichtung allmählich die Motorantriebsspannung. Das heißt, der Motor M wird gestoppt, ohne dass das Unterstützungsdrehmoment rapide geändert wird.
(3) Wird die Sensorantriebsspannung Vb von dem anormalen verminderten Zustand zu dem normalen Zustand wiederhergestellt, während die Motorantriebsspannung allmählich vermindert wird, erhöht die Spannungssteuereinrichtung allmählich die Motorantriebsspannung. Das heißt die Steuerprozedur des Motors M wird in die normale Rückkopplungssteuerung geschaltet, ohne dass das Unterstützungsdrehmoment rapide geändert wird.
(4) Über das Motorrelais 30 wird dem Motor M Energie zugeführt. In diesem Fall wird der Gegenfluss eines Stroms verhindert, welcher durch eine elektromotorische Gegenkraft des Motors M verursacht wird.

Es ist zu verstehen, dass die Erfindung auf die folgenden Weisen ausgeführt werden kann.
Die Spannung der Sensorenergiequelle 31 muss nicht direkt von dem Spannungssensor 31a erfasst werden.
Die Transistoren Tr1 bis Tr4 der Brückenschaltung 27 müssen nicht von MOS-FETs gebildet werden. Es können andere Schaltelemente Verwendung finden, so lange wie die Elemente zur Steuerung der Drehrichtung oder Antriebskraft des Motors M Verwendung finden können.
Der Motor M muss kein Gleichstrommotor sein. Beispielsweise kann ein bürstenloser Motor oder ein linearer Motor Verwendung finden.
Die Spannungssteuereinrichtung kann derart gestaltet sein, dass in dem Fall, bei welchem die Sensorantriebsspannung Vb von dem anormalen verminderten Zustand in den normalen Zustand wiederhergestellt wird, während die Motorantriebsspannung allmählich vermindert wird, die Motorantriebsspannung allmählich erhöht wird, wenn der normale Zustand für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger fortgesetzt wird.
Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht beschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hierin vorgestellten Einzelheiten beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Geltungsbereichs und der Äquivalenz der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie, mit einer CPU (20) und einer Spannungssteuereinrichtung (21, 24, 25), wobei die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung eine Rückkopplungssteuerung einer an einen elektrischen Motor (M) angelegten Spannung ausführt, wobei der elektrische Motor (M) ein Unterstützungsdrehmoment zur Unterstützung eines Lenkens eines Lenkrades (1) erzeugt, wobei die Rückkopplung auf einem Erfassungsergebnis eines durch den elektrischen Motor (M) fließenden tatsächlichen Stroms (Im) basiert, wobei der tatsächliche Strom (Im) durch einen Stromsensor (22) erfasst wird, wobei die Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung gekennzeichnet ist durch eine Anormalitätserfassungseinrichtung (32) mit einem mit einer Sensorenergiequelle (31) verbundenen Spannungssensor (31a), wobei der Spannungssensor (31a) an die CPU (20) Signale betreffend der Sensorantriebsspannung (Vb) sendet, wobei, wenn die Anormalitätserfassungseinrichtung (32) eine anormale Verminderung der Sensorantriebsspannung (Vb) erfasst, die Spannungssteuereinrichtung die an den elektrischen Motor (M) angelegte Spannung auf einem Pegel bei einer vorbestimmten Zeit, bevor die Sensorantriebsspannung (Vb) anormal vermindert wurde, aufrechterhält.
Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die an den elektrischen Motor (M) angelegte Spannung für eine vorbestimmte Zeitdauer konstant aufrechterhalten wird, die Spannungssteuereinrichtung allmählich die angelegte Spannung vermindert.
Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Antriebsspannung des Sensors (22) von einem anormalen verminderten Zustand auf einen normalen Zustand wiederhergestellt wird, während die an den elektrischen Motor (M) angelegte Spannung allmählich vermindert wird, die Spannungssteuereinrichtung allmählich die angelegte Spannung erhöht.
Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektrischen Motor über eine Energieunterbrechungsvorrichtung (30) Energie zugeführt wird.
Steuerverfahren für eine Lenkvorrichtung elektrischer Energie, wobei eine Lenkvorrichtungs-Steuereinrichtung eine Rückkopplungssteuerung einer an einen elektrischen Motor (M) angelegten Spannung, welcher elektrische Motor (M) ein Unterstützungsdrehmoment zur Unterstützung eines Lenkens eines Lenkrades (1) erzeugt, auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses eines durch den elektrischen Motor (M) fließenden tatsächlichen Stroms ausführt, wobei der erfasste tatsächliche Strom (Im) durch einen Sensor (22) erfasst wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Erfassen einer anormalen Verminderung einer Antriebsspannung des Sensors (22), und wobei, wenn eine anormale Verminderung der Antriebsspannung des Sensors (22) erfasst wird, die an den elektrischen Motor (M) angelegte Antriebsspannung auf einem Pegel bei einer vorbestimmten Zeit, bevor die Antriebsspannung anormal vermindert wurde, aufrechterhalten wird.