DE60311391T2 - Fahrzeuglenkungs- Steuereinrichtung - Google Patents

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Toshihiro JTEKT CORPORATION Chuo-ku Takahashi
Shoji JTEKT CORPORATION Chuo-ku Ogawa
Hiroshi Toyota Chuo Kenkyusho K.K. Aichi-gun Aichi-ken Kuroyanagi
Shoji Toyota Chuo Kenkyusho K.K. Aichi-gun Aichi-ken Asai
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    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Description

  • Für die vorliegende Patentanmeldung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung 2002-349 893 vom 2. Dezember 2002 in Anspruch genommen.
  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung und bezieht sich insbesondere auf eine Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung des "steer-by-wire-Typs".
  • Aus dem Stand der Technik ist bereits eine erste Steuereinrichtung für eine Hilfskraftlenkung dieses "steer-by-wire-Typs" bekannt. Bei einem Fahrzeug mit einer solchen steer-by-wire-Hilfskraftlenkung besteht keine mechanische Verbindung des Lenkrads mit einem mit den Vorderrädern (den gelenkten Rädern) in Wirkverbindung stehenden Lenkgetriebe, sondern bei einer solchen Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung wird ein Elektromotor des Lenkgetriebes in Abhängigkeit von der Lenkstellung des Lenkrades (dem Lenkradwinkel) angetrieben.
  • Bei dieser bekannten Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung ist ein Sicherungssystem vorgesehen, durch das eine Weiterführung des Lenkvorgangs auch bei einem Ausfall oder Störzustand gewährleistet ist. Aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2002-37 112, der die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 zu entnehmen sind, ist eine zwei Steuer- oder Regelsysteme umfassende erste Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik bekannt. Eines der beiden Steuersysteme bildet hierbei ein Primärsteuersystem, während von dem anderen Steuersystem ein Sekundärsteuersystem gebildet wird, d.h., das Sicherungssystem dieser ersten Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik wird von einem redundanten Steuersystem gebildet.
  • Das Primärsteuersystem umfasst einen Primärelektromotor zum Antrieb einer mit den gelenkten Rädern in Wirkverbindung stehenden Lenkschubstange, eine Primärtreiberschaltung zur Ansteuerung eines Primärmotors, eine Primärsteuerschaltung zur Zuführung von Steuersignalen für die Ansteuerung des Primärelektromotors zu der Primärtreiberschaltung sowie verschiedene Arten von Sensoren. Der Aufbau des Sekundärsteuersystems ist mit dem Aufbau des Primärsteuersystems identisch. Wenn beide Steuersysteme normal arbeiten, erfolgt über das Primärsteuersystem und das Sekundärsteuersystem eine dahingehende Betätigung des Primärmotors und eines Sekundärmotors zum Antrieb der Lenkschubstange in Abhängigkeit von der Lenkstellung des Lenkrades (dem Lenkradwinkel), dass gegenseitige Interferenzen zwischen dem Primärmotor und dem Sekundärmotor vermieden werden.
  • Wenn dagegen ein Störzustand des Primärsteuersystems vorliegt, wird der Primärelektromotor durch die Primärsteuerschaltung außer Betrieb gesetzt, wobei die Lenkschubstange dann über die Sekundärsteuerschaltung nur mit Hilfe des Sekundär-Lenkantriebsmotors angetrieben wird.
  • Aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 10-218 000 (die der US-Patentschrift 6 523 637 entspricht) ist ferner eine zweite Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik bekannt, bei der ebenfalls zwei Lenkantriebsmotoren eingesetzt werden. Eine Steuereinheit dieser Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung verteilt hierbei die Antriebskräfte der beiden Lenkantriebsmotoren in einem vorgegebenen Verhältnis.
  • Bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik findet eine Steuerung bzw. Regelung von Elektromotoren auf der Basis der von einem Lenkradwinkelsensor erhaltenen Messwerte statt, der die Lenkstellung des Lenkrades in Form des Lenkradwinkels erfasst. Hierdurch entstehen bei den Drehmomenten der beiden Lenkantriebsmotoren gegenseitige Interferenzen.
  • Obwohl hierbei die Drehwinkel der Abtriebswellen der Elektromotoren jeweils von einem bei jedem Elektromotor vorgesehenen Drehwinkelsensor erfasst und unter Rückkopplung im Rahmen einer im geschlossenen Regelkreis erfolgenden Regelung verwendet werden, treten bei dieser Regelung dennoch abweichende Stellungen bei den Abtriebswellen der beiden Elektromotoren auf Grund von herstellungsbedingten Abweichungen bei den Elektromotoren und den Drehwinkelsensoren auf. Hierdurch kommt es zu Fehlanpassungen der Antriebsdrehmomentrichtung bei den beiden Lenkantriebsmotoren, sodass das gemeinsame Drehmoment unzureichend ist. Darüber hinaus treten eine höhere Geräuschentwicklung und Vibrationen in Verbindung mit einer übermäßigen Erwärmung der Elektromotoren auf.
  • Bei der ersten Lenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik ist ein Detektionsmechanismus zur Erfassung gegenseitiger Drehmomentinterferenzen bei den Lenkantriebsmotoren der beiden Steuersysteme vorgesehen. Wenn durch diesen Detektionsmechanismus gegenseitige Interferenzen festgestellt werden, wird der Betrieb eines der Steuersysteme (einschließlich der Betätigung des zugehörigen Elektromotors) unterbrochen bzw. beendet.
  • Wenn jedoch gegenseitige Drehmomentinterferenzen auftreten, wird hierbei ein Steuersystem außer Betrieb gesetzt und die mit den gelenkten Rädern in Wirkverbindung stehende Lenkschubstange nur von dem Elektromotor des anderen Steuersystems angetrieben, obwohl eigentlich beide Steuersysteme normal arbeiten. Dieses Verfahren erweist sich somit als unzweckmäßig, wenn sich beide Steuersysteme in einem normalen Betriebszustand befinden.
  • Bei der zweiten Lenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik sind dagegen ein Primär-Lenkantriebsmotor und ein Sekundär-Lenkantriebsmotor mit unterschiedlichem Aufbau und unterschiedlicher Leistung in verschiedenen Positionen angeordnet. Da die Leistung (die Kennwerte) der beiden Lenkantriebsmotoren unterschiedlich ist, kann eine Drehmomentverteilung bei diesen beiden Lenkantriebsmotoren nur in ziemlich begrenztem Umfang erfolgen. Außerdem ergeben sich vor und nach dem Auftreten einer Störung Unterschiede in Bezug auf die Lenkempfindlichkeit, und zwar unabhängig davon, bei welchem Motor eine Störung auftritt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung anzugeben, durch die die Wärme-, Vibrations- und Geräuschentwicklung sowie Drehmomentinterferenzen zwischen mehreren Elektromotoren ohne eine Verringerung des Drehmoments herabgesetzt werden können.
  • Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeuglenkungs-Steuereinrichtung anzugeben, durch die eine Abnahme der Fahrzeug-Lenkempfindlichkeit bei Vorliegen einer Störung in der Steuereinrichtung verhindert wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Lenkungs-Steuereinrichtung angegeben, die einen Rad-Lenkantriebsmechanismus mit mehreren koaxial angeordneten, im wesentlichen die gleiche Leistung aufweisenden und gleichzeitig angetriebenen Motoren zum Lenkantrieb eines gelenkten Rades, mehrere Steuereinrichtungen, die jeweils einen zugehörigen Motor steuern, und mehrere Systeme, die von den mehreren Motoren und den mehreren Steuereinrichtungen gebildet werden, aufweist, wobei die Steuereinrichtung eines der Systeme einen ein Drehmoment zur Verstellung des gelenkten Rades repräsentierenden ersten Drehmomentbefehl auf der Basis der Lenkstellung eines Lenkrades und einer Stellungsinformation des diesem System zugeordneten Motors erzeugt, den ersten Drehmomentbefehl in Abhängigkeit von der Anzahl der Systeme zur Erzeugung eines oder mehrerer unterteilter Drehmomentbefehle verteilt, die jeweils einem zugeordneten System zugeführt werden, und das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem diesem System zugeteilten Drehmomentbefehl steuert, und die Steuereinrichtung zumindest eines weiteren der Systeme das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem dem zumindest einen weiteren System zugeteilten Drehmomentbefehl steuert.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt und das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • Die Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich am besten aus der nachstehenden Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung eines Rad-Lenkantriebsmechanismus,
  • 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 gemäß 2,
  • 4 ein elektrisches Schaltbild einer ersten Antriebsschaltung,
  • 5 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung in einem Normalsteuermodus,
  • 6 ein Blockschaltbild einer Stromregeleinheit,
  • 7 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung in einem Störungssteuermodus,
  • 8 ein Ablaufdiagramm einer von einer ersten elektronischen Steuereinheit (ECU) ausgeführten Steuerung,
  • 9 eine schematische Darstellung einer Lenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik,
  • 10 den Betrieb einer Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Normalsteuermodus,
  • 11 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß 10 in einem Störungssteuermodus,
  • 12 eine schematische Darstellung einer Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 13 ein Ablaufdiagramm einer von einer ersten elektronischen Steuereinheit (ECU) gemäß 12 ausgeführten Steuerung,
  • 14 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß 12 in einem Normalsteuermodus,
  • 15 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß 12 in einem ersten Störungssteuermodus,
  • 16 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß 12 in einem zweiten Störungssteuermodus,
  • 17 den Betrieb der Lenkungs-Steuereinrichtung gemäß 12 in einem zweiten Störungssteuermodus, und
  • 18 den Betrieb einer Lenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik.
  • Nachstehend wird eine Lenkungs-Steuereinrichtung 1 des steer-by-wire-Typs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Betätigungsmechanismus 100 mit einem Lenkrad 10, einen Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 und eine Steuereinheit 300.
  • Der Betätigungsmechanismus 100 umfasst seinerseits eine Lenkspindel 11, die in Bezug auf das (nicht dargestellte) Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug drehbar angeordnet ist, sowie das mit der Lenkspindel 11 in Wirkverbindung stehende Lenkrad 10.
  • An der Lenkspindel 11 sind ein erster Lenkradwinkelsensor 14 und ein zweiter Lenkradwinkelsensor 15 zur Erfassung des Drehwinkels der Lenkspindel 11 bzw. der Lenkstellung des Lenkrads 10 angeordnet.
  • Der erste Lenkradwinkelsensor 14 ist mit einer ersten Steuereinheit (ECU) 21 eines ersten Systems Y1 verbunden, während der zweite Lenkradwinkelsensor 15 mit einer zweiten Steuereinheit (ECU) 22 eines zweiten Systems Y2 verbunden ist.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 2 zunächst auf den Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 näher eingegangen.
  • Der Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 umfasst ein erstes Lenkschubstangengehäuse 30, ein zweites Lenkschubstangengehäuse 31 und ein Motorgehäuse 32. Die drei Gehäuse 30, 31 und 32 stellen rohrartige Gehäuse dar, die mit Hilfe von Schrauben 33 und 34 an der (nicht dargestellten) Fahrzeugkarosserie derart angebracht sind, dass sie die gleiche Achse aufweisen und zusammen ein rohrartiges Gehäuse bilden.
  • Eine Lenkschubstange 35 ist in diesem rohrartigen Gehäuse derart angeordnet, dass sie nicht drehbar, jedoch in Längsrichtung bewegbar ist. Die beiden Enden der Lenkschubstange 35 sind hierbei über eine Spurstange 35a (1) jeweils mechanisch mit einem linken und einem rechten Vorderrad T (einem gelenkten Rad) verbunden.
  • In dem Motorgehäuse 32 sind zwei Elektromotoren (Lenkantriebsmotoren) 36 und 37 angeordnet, wobei der erste Motor 36 und der zweite Motor 37 vorzugsweise von dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrom-Synchronmotoren gebildet werden.
  • Der erste Motor 36 und der zweite Motor 37 umfassen hierbei einen gemeinsamen Stator 38 und einen Rotor bzw. eine Motorwelle 39. Demzufolge sind der erste Motor 36 und der zweite Motor 37 koaxial zueinander angeordnet.
  • Der Stator 38 umfasst eine Anzahl von Einzelpolen 40 (3), die in gleichen Winkelintervallen in die Innenseite des Motorgehäuses 32 eingepasst sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind 12 Einzelpole 40 vorgesehen. An jedem Einzelpol 40 ist ein isolierender Wicklungskörper 44 angeordnet, auf den eine dem ersten Motor 36 entsprechende erste Motor-Feldwicklung 41 und eine dem zweiten Motor 37 entsprechende zweite Motor-Feldwicklung 42 gewickelt sind. Die erste Motor-Feldwicklung 41 ist hierbei näher am Motorgehäuse 32 angeordnet, während die zweite Motor-Feldwicklung 42 näher an der Motorwelle 39 angeordnet ist.
  • Die erste Motor-Feldwicklung 41 und die zweite Motor-Feldwicklung 42 sind mit Hilfe einer isolierenden Kunstharz-Vergussmasse in integrierter Bauweise angebracht, wobei die erste Motor-Feldwicklung 41 und die zweite Motor-Feldwicklung 42 eines jeden Einzelpols 40 derart gewickelt sind, dass jeder Einzelpol 40 die gleiche Phase und Polarität aufweist. Die Zuführung eines Erregerstroms zu der ersten Motor-Feldwicklung 41 und der zweiten Motor-Feldwicklung 42 wird hierbei jeweils von einer ersten Ansteuerschaltung 55 und einer zweiten Ansteuerschaltung 57 gesteuert.
  • So ist z.B. eine zweite Motor-Feldwicklung 42 mit einer U-Phase auf einen Einzelpol 40 gewickelt, auf den auch eine erste Motor-Feldwicklung 41 mit einer U-Phase gewickelt ist. In ähnlicher Weise ist eine zweite Motor-Feldwicklung 42 mit einer V-Phase auf einen Einzelpol 40 gewickelt, auf den auch eine erste Motor-Feldwicklung 41 mit einer V-Phase gewickelt ist, während eine zweite Motor-Feldwicklung 42 mit einer W-Phase auf einen Einzelpol 40 gewickelt ist, auf den auch eine erste Motor-Feldwicklung 41 mit einer W-Phase gewickelt ist. In ähnlicher Weise ist eine Anzahl von zweiten Motor-Feldwicklungen 42 mit einer jeweiligen /U-Phase, /V-Phase und /W-Phase auf eine entsprechende Anzahl von Einzelpolen 40 gewickelt, die mit einer entsprechenden Anzahl von ersten Motor-Feldwicklungen 41 mit einer jeweiligen /U-Phase, /V-Phase und /W-Phase versehen sind. Durch die Phasen mit dem hinzugefügten Schrägstrichsymbol "/" und die Phasen ohne dieses Schrägstrichsymbol "/" wird angegeben, dass entgegengesetzte Wicklungsrichtungen vorliegen, sodass Einzelpole 40 mit entgegengesetzter Polarität erhalten werden. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung sind Wicklungen mit einer U-Phase und einer /U-Phase vereinfacht als U-Phasenwicklungen bezeichnet, wobei dies bei V-Phasenwicklungen und W-Phasenwicklungen ebenfalls der Fall ist.
  • Die Feldwicklungen auf jedem Einzelpol 40 sind in der Motordrehrichtung in der Reihenfolge U1, /U1, V1, /V1, W1, /W1, U2, /U2, V2, /V2, W2, /W2 angeordnet, wobei mit U1 und U2 U-Phasen mit identischer Polarität und mit /U1 und /U2 ebenfalls U-Phasen mit identischer Polarität bezeichnet sind. Dies gilt gleichermaßen auch für die V- und W-Phasen.
  • Die Ausgangsleistung des ersten Motors 36 und des zweiten Motors 37 ist hierbei identisch. Da die jeweilige Ausgangsleistung der beiden Motoren 36 und 37 gleich ist, ist auf jedem Einzelpol 40 die gleiche Anzahl von ersten Motor-Feldwicklungen 41 und zweiten Motor-Feldwicklungen 42 vorgesehen, d.h., den ersten Motor-Feldwicklungen 41 und den zweiten Motor-Feldwicklungen 42 eines jeden Einzelpols 40 werden betragsmäßig identische Erregerströme zugeführt. Wenn somit die beiden Motoren 36 und 37 gleichzeitig betrieben werden, entspricht ihr gemeinsames Abtriebsmoment dem doppelten Abtriebsmoment eines einzelnen Motors.
  • Die Motorwelle 39 stellt hierbei eine Hohlwelle dar, die im mittleren Bereich der Lenkschubstange 35 auf deren Außenseite in Längsrichtung angeordnet ist. Ein Ende der Motorwelle 39 (das rechte Ende in 2) ist in dem Motorgehäuse 32 und dem ersten Lenkschubstangengehäuse 30 in einem ersten Lager 45 gelagert. Am anderen Ende der Motorwelle 39 (dem linken Ende in 2) ist eine hohlzylinderartige Lenkmutterhalterung 47 ausgebildet, wobei der Durchmesser dieser Lenkmutterhalterung 47 größer als der Durchmesser des mittleren Teils der Motorwelle 39 ist. Die Lenkmutterhalterung 47 ist ihrerseits in dem Motorgehäuse 32 und dem zweiten Lenkschubstangengehäuse 31 in einem zweiten Lager 46 gelagert.
  • Die Motorwelle 39 ist somit in dem ersten Lager 45 und dem zweiten Lager 46 in Bezug auf das erste Lenkschubstangengehäuse 30, das zweite Lenkschubstangengehäuse 31 und das Motorgehäuse 32 drehbar gelagert.
  • In einer dem Stator 38 gegenüberliegenden Position ist an der Außenseite der Motorwelle 39 ein Permanentmagnet 48 angebracht. Wenn zumindest entweder der ersten Motor-Feldwicklung 41 oder der zweiten Motor-Feldwicklung 42 ein Erregerstrom zugeführt wird, wird somit die Motorwelle 39 durch das Zusammenwirken des Stators 38 mit dem Permanentmagneten 48 in Drehung versetzt.
  • An der Innenseite der Lenkmutterhalterung 47 ist koaxial zu der Motorwelle 39 eine Kugelmutter oder Lenkmutter 49 angebracht, an deren Innenseite ein Kugelumlaufkanal 50 ausgebildet ist.
  • Die Lenkschubstange 35 weist ihrerseits einen Kugelumlaufkanal 51 auf, der an ihrer Außenseite in einem vorgegebenen Bereich in Längsrichtung ausgebildet ist. Zwischen dem Kugelumlaufkanal 51 der Lenkschubstange 35 und dem Kugelumlaufkanal 50 der Kugelmutter bzw. Lenkmutter 49 ist eine Anzahl von (nicht dargestellten) Kugeln angeordnet. Von der Kugelmutter bzw. Lenkmutter 49 und dem Kugelumlaufkanal 51 der Lenkschubstange 35 wird somit ein Kugelumlaufmechanismus gebildet, der als Umsetzungseinrichtung zur Umsetzung des Abtriebsmoments der Motorwelle 39 in der Normaldrehrichtung und der Rückwärtsdrehrichtung in eine in Längsrichtung wirkende Schubkraft einer Hin- und Herbewegung der Lenkschubstange 35 wirkt.
  • Ein erster Drehwinkelsensor 52 und ein zweiter Drehwinkelsensor 53 sind in der Längsrichtung der Motorwelle 39 benachbart zueinander zwischen dem Stator 38 und dem ersten Lager 45 angeordnet. Der erste Drehwinkelsensor 52 und der zweite Drehwinkelsensor 53 werden vorzugsweise von Drehstellungsgebern gebildet.
  • Der erste Drehwinkelsensor 52 und der zweite Drehwinkelsensor 53 sind mit beiden elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 verbunden und erzeugen in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Motorwelle 39 Zweiphasen-Impulssignale und eine Standard-Drehstellung repräsentierende Nullphasen-Impulssignale, die den beiden elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 in vorgegebenen Abtastintervallen zugeführt werden. Die Phase der von dem ersten Drehwinkelsensor 53 abgegebenen Zweiphasen-Impulssignale unterscheidet sich in Bezug auf die Phase des zweiten Drehwinkelsensors 53 nur um π/2. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung werden die von jedem Drehwinkelsensor abgegebenen Zweiphasen-Impulssignale und Nullphasen-Impulssignale vereinfacht als Detektionssignale bezeichnet.
  • Die erste elektronische Steuereinheit (ECU) 21 und die zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22 bestimmen hierbei den Drehwinkel der Motorwelle 39 in Relation zu dem Stator 38 auf der Basis der erhaltenen Detektionssignale.
  • Nachstehend wird die Steuereinheit 300 näher beschrieben.
  • Die Steuereinheit 300 umfasst die erste elektronische Steuereinheit (ECU) 21, die zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22, die erste Ansteuerschaltung 55 sowie die zweite Ansteuerschaltung 57, wobei die erste Ansteuerschaltung 55 eine erste Treiber- oder Ansteuereinrichtung und die zweite Ansteuerschaltung 57 eine zweite Treiber- oder Ansteuereinrichtung bilden.
  • 1. Erste elektronische Steuereinheit (ECU) 21
  • Wie in 5 veranschaulicht ist, umfasst die erste elektronische Steuereinheit 21 einen Stellungsregler 21A, eine Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B sowie einen Stromregler 21C und wird von einem Mikrocomputer gebildet, der Rechenoperationen, Verarbeitungsoperationen und Speicheroperationen ausführt.
  • Die Steuerbetriebsarten der ersten elektronischen Steuereinheit 21 umfassen einen Start-Steuermodus, der beim Starten einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, sowie einen Normal-Steuermodus, der zu allen anderen Zeiten ausgeführt wird.
  • Bei dem Start-Steuermodus und dem Normal-Steuermodus betätigt die erste elektronische Steuereinheit 21 den ersten Motor 36 über die erste Ansteuerschaltung 55 dahingehend, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T auf einen der von dem ersten Lenkradwinkelsensor 14 erfassten Lenkstellung (Lenkradwinkel) des Lenkrades 10 entsprechenden Soll-Lenkwinkel eingestellt wird, indem die zur Einstellung des Soll-Lenkwinkels erforderliche Schubkraft (Längskraft) erzeugt wird.
  • Hierbei wird dem Stellungsregler 21A z.B. der von dem ersten Lenkradwinkelsensor 14 erfasste Lenkradwinkel des Lenkrades 10 zugeführt, der einen Wert darstellt, durch den der Solldrehwinkel der Motorwelle 39 bestimmt wird. Außerdem erhält der Stellungsregler 21A von dem Drehwinkelsensor 52 ein eine Stellungsinformation in Bezug auf den Elektromotor enthaltendes Detektionssignal und berechnet auf der Basis dieses Detektionssignals den Ist-Drehwinkel der Motorwelle 39 in Relation zu dem Stator 38.
  • Der Stellungsregler 21A berechnet sodann die Differenz zwischen dem Ist-Drehwinkel des ersten Motors 36 (der Motorwelle 39) und dem dem Lenkradwinkel des Lenkrades 10 entsprechenden Solldrehwinkel der Motorwelle 39 und berechnet hierbei einen Drehmomentbefehl ΔP durch Multiplikation dieser Differenz mit einem vorgegebenen Verstärkungsfaktor für den Lenkwinkel der gelenkten Räder T, d.h., für die Stellungsregelung der Lenkschubstange 35, woraufhin dieser Drehmomentbefehl ΔP der Drehmoment- Verteilungseinrichtung 21B zugeführt wird. Der Drehmomentbefehl ΔP entspricht hierbei einem ersten Drehmomentbefehl, der als Ergebnis der Stellungsregelverarbeitung erzeugt wird.
  • Der Stellungsregler 21A führt somit eine Stellungsregelung durch, bei der die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Solldrehwinkel der Motorwelle 39) und dem rückgekoppelten Istwert bzw. Regelwert (dem Istdrehwinkel der Motorwelle 39 des ersten Motors 36) auf Null eingeregelt wird.
  • Die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B verteilt dann den Drehmomentbefehl ΔP auf die beiden Systeme, d.h., die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B unterteilt den Drehmomentbefehl ΔP in einen Drehmomentbefehl ΔP1 für das erste System SY1 und einen Drehmomentbefehl ΔP2 für das zweite System SY2 und führt die geteilten Drehmomentbefehle ΔP1 und ΔP2 jeweils dem Stromregler 21C des ersten Systems SY1 sowie dem Stromregler 22C des zweiten Systems SY2 zu. Das Verhältnis (Drehmoment-Verteilungsverhältnis) zwischen den beiden Drehmomentbefehlen ΔP1 und ΔP2 wird hierbei von der Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B festgelegt.
  • Wenn sich die beiden Systeme SY1 und SY2 im Normalzustand befinden, ändert die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B vorzugsweise das Drehmoment-Verteilungsverhältnis dahingehend, dass beim Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ein unterschiedliches Drehmoment-Verteilungsverhältnis im Vergleich zu allen anderen Fällen vorliegt.
  • So beträgt z.B. im Start-Steuermodus das Drehmoment-Verteilungsverhältnis 50 : 0 (ΔP1 : ΔP2), während im Normal-Steuermodus das Drehmoment-Verteilungsverhältnis 50 : 50 (ΔP1 : ΔP2) beträgt.
  • Die von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 ausgeführte Antriebssteuerung des ersten Motors 26 umfasst eine Stellungsregelung zur Regelung des Lenkwinkels der gelenkten Räder T in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel des Lenkrades 10 sowie eine Drehmomentregelung in Bezug auf das Abtriebsmoment des Elektromotors, um die für die Stellungsregelung erforderliche Schubkraft zu erhalten.
  • Wie in 6 veranschaulicht ist, umfasst der Stromregler 21C einen Drehmoment-Strom-Umsetzer 61, zwei PI-Regler 64 und 65, einen d/q-Wechselrichter 66, einen Pulsdauermodulator (PWM) 67, einen d/q-Umsetzer 68 und einen Winkeldetektor 69.
  • Im Normal-Steuermodus erhält der Stromregler 21C den Drehmomentbefehl ΔP1, das Detektionssignal des ersten Drehwinkelsensors 52 und von den Stromsensoren 71 und 72 Strommesssignale, die sich auf die beiden Erregerströme iu und iv der Dreiphasen-Erregerströme iu, iv und iw des ersten Motors 36 beziehen.
  • Der Winkeldetektor 69 berechnet den Drehwinkel θ der Motorwelle 39 aus dem Detektionssignal des ersten Drehwinkelsensor 52 und führt den berechneten Drehwinkel θ dem d/q-Umsetzer 68 zu. Ein Rechner 70 berechnet den Erregerstrom iw auf der Basis der die Erregerströme iu und iv betreffenden Strommesssignale und führt ein den Erregerstrom iw betreffendes Strommesssignal dem d/q-Umsetzer 68 zu.
  • Die Erregerströme iu, iv und iw sind hierbei Ist-Erregerströme, die dem ersten Motor 36 zugeführt werden.
  • Der d/q-Umsetzer 68 unterzieht die drei Strommesssignale (iu, iv, iw) unter Verwendung des Drehwinkels θ einer d/q-Umsetzung zur Erzeugung von Stromwerten id und iq, die jeweils zwei Abweichungsrechnern 62 und 63 zugeführt werden.
  • Die d/q-Umsetzung stellt ein bekanntes Verfahren zur Umsetzung eines Wechselstroms in einen Gleichstrom durch Zuordnung bzw. Abbildung von Vektoren des Wechselstroms einer jeden Phase in einem Koordinatensystem dar, bei dem eine mit dem magnetischen Induktionsfluss des Elektromotors identische Richtung die d-Achse bildet, während die senkrecht zu der d-Achse verlaufende Richtung die q-Achse bildet.
  • Der Drehmoment-Strom-Umsetzer 61 setzt den Drehmomentbefehl ΔP1 in einen q-Achsen-Strombefehlswert iq* um und führt diesen q-Achsen-Strombefehlswert iq* dem Abweichungsrechner 63 zu, der dann die Differenz ΔIq zwischen dem q-Achsen-Strombefehlswert iq* und dem Stromwert iq berechnet.
  • Der Abweichungsrechner 62 berechnet seinerseits die Differenz ΔId zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert id* und dem Stromwert id. Bei dem im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels verwendeten bürstenlosen Gleichstrommotor ist der Rotor ein Permanentmagnet, sodass kein Erregerstrom erforderlich ist. Demzufolge hat der d-Achsen-Strombefehlswert id* normalerweise den Wert Null.
  • Der PI-Regler 64 führt eine Proportional- und Integral-Verarbeitung der Differenz ΔId durch und berechnet einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* unter Verwendung einer Spannungsgleichung. Der PI-Regler 65 berechnet seinerseits proportionale Integrale der Differenz ΔIq und damit einen q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* unter Verwendung einer Spannungsgleichung.
  • Der d/q-Wechselrichter 66 berechnet Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* unter Verwendung des d-Achsen-Spannungsbefehlswertes Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswertes Vq* und führt diese Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* dem Pulsdauermodulator 67 zu. Der Pulsdauermodulator 67 führt wiederum eine Vielzahl von Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) mit einer den Spannungsbefehlswerten Vu*, Vv* und Vw* jeweils entsprechenden Impulsdauer der ersten Ansteuerschaltung 55 zu, die wiederum Treiberspannungen für jede Phase des Motors 36 in Abhängigkeit von diesen Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) anlegt.
  • Auf diese Weise regelt der Stromregler 21C die Stromrückkopplung dahingehend, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehmomentbefehl ΔP1) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (Stromwert iq und Stromwert id des ersten Motors 36) den Wert Null annimmt. Diese Regelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • Wenn bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, unterbricht die erste elektronische Steuereinheit 21 die Steuerung des ersten Motors 36 in der in 7 veranschaulichten Weise.
  • 2. Zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22
  • Die zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22 wird ebenfalls von einem Mikrocomputer mit Rechenfunktionen, Verarbeitungsfunktionen und Speicherfunktionen gebildet, wobei ein Start-Steuermodus, ein Normal-Steuermodus und ein Störungs-Steuermodus vorgesehen sind.
  • Die zweite elektronische Steuereinheit 22 umfasst einen Stromregler 22C, der im Start-Steuermodus und im Normal-Steuermodus (5) aktiviert wird, und einen Stellungsregler 22A, der in Verbindung mit dem Stromregler 22C im Störungs-Steuermodus aktiviert wird.
  • Im Start-Steuermodus und im Normal-Steuermodus erhält der Stromregler 22C den Drehmomentbefehl ΔP2, das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 und von den Stromsensoren 71 und 72 gemäß 5 Strommesssignale, die sich auf die beiden Erregerströme iu und iv der Dreiphasen-Erregerströme iu, iv und iw des zweiten Motors 37 beziehen.
  • Der Stromregler 22C umfasst wie der in 6 veranschaulichte Stromregler 21C einen Drehmoment-Strom-Umsetzer 61, zwei PI-Regler 64 und 65, einen d/q-Wechselrichter 66, einen Pulsdauermodulator 67, einen d/q-Umsetzer 68 sowie einen Winkeldetektor 69.
  • In Bezug auf Betrieb und Arbeitsweise entspricht hierbei der Stromregler 22C im Normal-Steuermodus dem Stromregler 21C.
  • Die verschiedenen Elemente des Stromreglers 22C verarbeiten somit in der gleichen Weise wie die verschiedenen Elemente des Stromreglers 21C den Drehmomentbefehl ΔP2, das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 und die von den Stromsensoren 71 und 72 zugeführten und sich auf die Erregerströme iu und iv beziehenden Strommesssignale. Die im Rahmen dieser Verarbeitung erzeugten Impulssignale (PDM-Steuersignale) werden dann von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der zweiten Ansteuerschaltung 57 zugeführt, die einer jeden Phase des zweiten Motors 37 eine in Abhängigkeit von diesen Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) erzeugte Treiberspannung zugeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird durch den Stromregler 22C die Stromrückkopplung dahingehend geregelt, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (Drehmomentbefehl ΔP2) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (Stromwert iq und Stromwert id des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt. Diese Regelung entspricht ebenfalls einer Drehmomentregelung.
  • Da im Start-Steuermodus das Verteilungsverhältnis ΔP1 : ΔP2 durch 50 : 0 (ΔP1 : ΔP2) gegeben ist, hat der dem Stromregler 22C zugeführte Drehmomentbefehl ΔP2 den Wert Null, sodass im Start-Steuermodus der zweite Motor 37 von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 nicht betätigt wird.
  • Nachstehend wird der von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 bei Vorliegen eines Ausfalls bzw. Störzustands des ersten Systems SY1 durchgeführte Störungs-Steuermodus näher beschrieben. Bei diesem Störungs-Steuermodus umfasst die von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 ausgeführte Antriebssteuerung des zweiten Motors 37 eine Positionsregelung zur Regelung des Lenkwinkels der gelenkten Räder T in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel des Lenkrades 10 sowie eine Drehmomentregelung, um das für die Stellungsregelung erforderliche Abtriebsmoment des Elektromotors bzw. eine entsprechende Schubkraft zu erhalten.
  • Im Störungs-Steuermodus betätigt die zweite elektronische Steuereinheit 22 den zweiten Motor 37 über die zweite Ansteuerschaltung 57 dahingehend, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T mit einem Solllenkwinkel in Übereinstimmung gebracht wird, der dem von dem zweiten Lenkradwinkelsensor 15 erfassten Lenkradwinkel entspricht, bzw. die zur Einregelung des Solllenkwinkels erforderliche Schubkraft erzeugt wird.
  • Der Stellungsregler 22A erhält hierbei z.B. den von dem zweiten Lenkradwinkelsensor 15 erfassten Lenkradwinkel, durch den ein Solldrehwinkel für die Motorwelle 39 vorgegeben wird. Außerdem erhält der Stellungsregler 22A von dem zweiten Drehwinkelsensor 53 ein Detektionssignal und berechnet den Drehwinkel der Motorwelle 39 in Relation zu dem Stator 38 auf der Basis dieses Detektionssignals.
  • Das von dem zweiten Drehwinkelsensor 53 abgegebene Detektionssignal umfasst hierbei eine Positionsinformation (den Drehwinkel der Motorwelle 39) des zweiten Motors 37.
  • Der Stellungsregler 22A berechnet sodann die Differenz zwischen dem Istdrehwinkel der Motorwelle 39 und dem dem Lenkradwinkel des Lenkrades 10 entsprechenden Solldrehwinkel der Motorwelle 39 und erzeugt durch Multiplikation dieser Differenz mit einem für die Stellungssteuerung der Lenkschubstange 35 bzw. den Lenkwinkel der gelenkten Räder T erforderlichen vorgegebenen Verstärkungsfaktor einen Drehmomentbefehl ΔP3, der sodann dem Stromregler 22C zugeführt wird. Dieser Drehmomentbefehl ΔP3 entspricht einem zweiten Drehmomentbefehl.
  • Der Stellungsregler 22A führt hierbei eine dahingehende Stellungsregelung durch, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Solldrehwinkel der Motorwelle 39) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (dem Istdrehwinkel der Motorwelle des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt.
  • Nachstehend wird der Drehmomentbefehl ΔP3 näher beschrieben.
  • Der Lenkwinkel der gelenkten Räder T wird in erheblichem Maße von der Fahrbahnreaktion beeinflusst. Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet und die Fahrbahnreaktion relativ gering ist, wird ein dahingehender Drehmomentbefehl ΔP3 erzeugt, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T, deren Lenkantrieb nur durch das Drehmoment des in Abhängigkeit von dem Drehmomentbefehl ΔP3 betätigten zweiten Motors 37 erfolgt, mit dem Lenkwinkel der gelenkten Räder T identisch ist, deren Lenkantrieb durch das im Normalbetrieb der beiden Systeme SY1 und SY2 von beiden Motoren 36 und 37 erhaltene Drehmoment erfolgt.
  • Wenn ein Lenkeinschlag erfolgt, während sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und die Fahrbahnreaktion demzufolge vergleichsweise groß ist, wird ein dahingehender Drehmomentbefehl ΔP3 erzeugt, dass die gelenkten Räder T durch das Drehmoment des in Abhängigkeit von dem Drehmomentbefehl ΔP3 allein betätigten zweiten Motors 37 auf einen Lenkwinkel eingestellt werden, der im Vergleich zu dem entsprechenden Lenkwinkel im Normalzustand der beiden Systeme SY1 und SY2 kleiner ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Drehmomentbefehl ΔP3 den gleichen Wert wie der Drehmomentbefehl ΔP2 im Normal-Steuermodus.
  • Die Arbeitsweise des Stromreglers 22C im Störungs-Steuermodus ist hierbei identisch mit der Arbeitsweise des Stromreglers 22C im Normal-Steuermodus (6).
  • Die Stromschleifenverstärkung der PI-Regler 64 und 65 des Stromreglers 22C im Störungs-Steuermodus wird vorzugsweise in Bezug auf den Normal-Steuermodus unterschiedlich eingestellt. Die Stromschleifenverstärkung stellt hierbei die Integralverstärkung und Proportionalverstärkung der PI-Regler 64 und 65 dar. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die Verstärkungen im Störungs-Steuermodus größer als die Verstärkungen im Normal-Steuermodus. Wenn nämlich die Stromschleifenverstärkung im Störungs-Steuermodus höher als im Normal-Steuermodus eingestellt wird, tritt keine Verschlechterung des Ansprechverhaltens des Motors auf eine Betätigung des Lenkrades 10 ein, sodass sich auch die Nachführung der gelenkten Räder T nicht verschlechtert.
  • Die verschiedenen Elemente des Stromreglers 22C verarbeiten den Drehmomentbefehl ΔP3, das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 sowie die von den Stromsensoren 71 und 72 zugeführten Strommesssignale in Bezug auf die Erregerströme iu und iv. Die im Rahmen dieser Verarbeitung erzeugten Impulssignale (PDM-Steuersignale) werden von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der zweiten Ansteuerschaltung 57 zugeführt, die wiederum für jede Phase des zweiten Motors 37 in Abhängigkeit von diesen Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) eine Treiberspannung erzeugt.
  • Wie vorstehend beschrieben, erfolgt somit im Störungs-Steuermodus durch den Stromregler 22C eine dahingehende Stromregelung, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehmomentbefehl ΔP3) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (den Stromwerten iq und id des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • Die Lenkungs-Steuereinheit 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel besitzt somit einen redundanten Aufbau in Form der beiden Systeme SY1 und SY2. Das erste System SY1 umfasst hierbei die erste elektronische Steuereinheit 21, den ersten Lenkradwinkelsensor 14, die erste Ansteuerschaltung 55 und den ersten Motor 36, während das zweite System SY2 die zweite elektronische Steuereinheit 22, den zweiten Lenkradwinkelsensor 15, die zweite Ansteuerschaltung 57 und den zweiten Motor 37 umfasst.
  • Nachstehend wird die erste Ansteuerschaltung 55 unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben. Die zweite Ansteuerschaltung 57 besitzt in Bezug auf die erste Ansteuerschaltung 55 einen identischen Aufbau, wobei die Bezugszahlen der zweiten Ansteuerschaltung 57 in 4 in Klammern wiedergegeben sind.
  • Die erste Ansteuerschaltung 55 umfasst eine U-Phasen-Reihenschaltung aus Feldeffekttransistoren 81U und 82U, eine V-Phasen-Reihenschaltung aus Feldeffekttransistoren 81V und 82V sowie eine W-Phasen-Reihenschaltung aus Feldeffekttransistoren 81W und 82W. Diese drei Reihenschaltungen sind einander parallel geschaltet. Jede Reihenschaltung ist mit einer in dem Fahrzeug angeordneten Batterie B verbunden, sodass die Reihenschaltungen von der Batterie B mit einer Spannung versorgt werden. Anstelle der Batterie B kann auch ein Generator Verwendung finden. Ein zwischen den Feldeffekttransistoren 81U und 82U angeordneter Knotenpunkt 83U ist mit der U-Phasenwicklung der ersten Motor-Feldwicklung 41 verbunden, während ein zwischen den Feldeffekttransistoren 81V und 82V angeordneter Knotenpunkt 83V mit der V-Phasenwicklung der ersten Motor-Feldspule 41 und ein zwischen den Feldeffekttransistoren 81W und 82W angeordneter Knotenpunkt 83W mit der W-Phasenwicklung der ersten Motor-Feldwicklung 41 verbunden sind.
  • In zwei Dreiphasen-Erregerstromkreisen (z.B. bei der U-Phase und der V-Phase) sind zwei Stromsensoren 71 und 72 angeordnet, die jeweils zwei Erregerströme iu und iv der Dreiphasen-Erregerströme iu, iv und iw des ersten Motors 36 erfassen und diese Stromwerte der ersten elektronischen Steuereinheit 21 zuführen.
  • Die erste elektronische Steuereinheit 21 führt wiederum PDM-Steuersignale den Feldeffekttransistoren 81U, 82U, 81V, 82V, 81W und 82W zu.
  • Die erste Ansteuerschaltung 55 erzeugt somit Dreiphasen-Erregerströme in Abhängigkeit von den PDM-Steuersignalen und führt diese Dreiphasen-Erregerströme jeweils dem ersten Motor 36 über die Dreiphasen-Erregerstromkreise zu.
  • Wie in den 1 und 4 veranschaulicht ist, ist zwischen der Batterie B (oder dem Generator) und einem Knotenpunkt Q1 ein Stromversorgungsrelais 90 angeordnet, das normalerweise geschlossen ist, jedoch in Abhängigkeit von einem von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 zugeführten Steuersignal geöffnet wird und hierbei die Verbindung zwischen der ersten Ansteuerschaltung 55 und der Batterie B unterbricht.
  • Zwischen dem Knotenpunkt 83U und dem ersten Motor 36 ist ein Phasenunterbrechungsrelais 210 angeordnet, während ein Phasenunterbrechungsrelais 220 zwischen dem Knotenpunkt 83W und dem ersten Motor 36 angeordnet ist. Obwohl die Phasenunterbrechungsrelais 210 und 220 normalerweise geschlossen sind, werden sie in Abhängigkeit von einem von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 zugeführten Steuersignal geöffnet und unterbrechen hierbei die Verbindung zwischen der ersten Ansteuerschaltung 55 und dem Motor 36.
  • Außerdem sind die erste elektronische Steuereinheit 21 und die zweite elektronische Steuereinheit 22 mit gegenseitigen Überwachungsfunktionen (einer Überwachungslogik) in Bezug auf eine normale gegenseitige Kommunikation und den Austausch des Ist-Drehwinkels des zugehörigen Motors (des Rechenwertes), der Messwerte von zugehörigen Sensoren verschiedener Art, von Informationen verschiedener Art für die Motorsteuerung bzw. Motorregelung und einer Abweichungsinformation (eines Störzustandsfeststellungssignals) ausgestattet. Wenn z.B. der von den beiden elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 jeweils berechnete Drehwinkel der Motorwellen 39 übereinstimmt, wird von den elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 die Feststellung getroffen, dass sich das jeweils andere System SY1 oder SY2 (bzw. die elektronische Steuereinheit 22 oder 21) im Normalzustand befindet. Wenn jedoch keine Übereinstimmung zwischen den von den elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 jeweils berechneten Drehwinkeln der Motorwelle 39 vorliegt, wird von den elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 die Feststellung getroffen, dass bei dem jeweils anderen System SY1 oder SY2 (bzw. der elektronischen Steuereinheit 22 oder 21) ein Störzustand vorliegt und unabhängig davon, ob die Motorwelle 39 in Bezug auf beide Systeme SY1 und SY2 relevant ist oder nicht, der jeweils anderen elektronischen Steuereinheit 22 oder 21 eine Fehler- oder Abweichungsinformation (ein Störzustandsfeststellungssignal) übermittelt. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung wird die von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 übermittelte Abweichungsinformation mit α12 bezeichnet, während die von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der ersten elektronischen Steuereinheit 21 übermittelte Abweichungsinformation mit α21 bezeichnet wird.
  • Wenn die elektronische Steuereinheit eines Systems (z.B. die elektronische Steuereinheit 21 des Systems SY1) feststellt, dass bei dem anderen System (z.B. dem System SY2) ein Störzustand vorliegt, schaltet die elektronische Steuereinheit (21) des ersteren Systems das Stromversorgungsrelais 90 sowie die Phasenunterbrechungsrelais 210 und 220 des anderen Systems (SY2) ab.
  • Die erste elektronische Steuereinheit 21 und die zweite elektronische Steuereinheit 22 dienen somit jeweils sowohl als Steuereinrichtung als auch als Störungserfassungseinrichtung des ersten Systems SY1 und des zweiten Systems SY2.
  • Nachstehend wird auf Betrieb und Arbeitsweise der Lenkungs-Steuereinheit 1 gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel näher eingegangen.
  • 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms, das von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 in vorgegebenen Intervallen ausgeführt wird.
  • In einem Schritt S10 wird hierbei von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 überprüft, ob ein Startvorgang der Brennkraftmaschine vorliegt oder ob die Brennkraftmaschine bereits gestartet worden ist. Wenn hierbei eine vorgegebene Zeitdauer nach der Zuführung eines Einschaltsignals von einem (nicht dargestellten) Zündschalter zu der ersten elektronischen Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 noch nicht vergangen ist, trifft die erste elektronische Steuereinheit 21 die Feststellung, dass diese Maschinenstartzeit noch nicht abgelaufen ist und somit ein Maschinenstartvorgang vorliegt (S10:JA). Wenn jedoch die vorgegebene Zeitdauer nach der Zuführung des Einschaltsignals abgelaufen ist, stellt die erste elektronische Steuereinheit 21 fest, dass die Brennkraftmaschine bereits gestartet worden ist (S10:NEIN). Bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine führt die erste elektronische Steuereinheit 21 in einem Schritt S20 eine Verarbeitung des Start-Steuermodus aus.
  • Die erste elektronische Steuereinheit 21 wird somit innerhalb der Zeitdauer von der Zuführung des Einschaltsignals des Zündschalters bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer in den Start-Steuermodus versetzt. Die zweite elektronische Steuereinheit 22 tritt erst in Abhängigkeit von einem von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 zugeführten Drehmomentbefehl ΔP2 in den Start-Steuermodus ein.
  • Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer nach der Zuführung des Einschaltsignals des Zündschalters (S10:NEIN) wird in einem Schritt S30 überprüft, ob sich das erste System SY1 im Normalzustand befindet oder nicht.
  • Im einzelnen sind die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die erste elektronische Steuereinheit 21 über eine (nicht dargestellte) Kommunikationsleitung miteinander verbunden. Die zweite elektronische Steuereinheit 22 bestimmt hierbei das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Normalzustands des ersten Systems SY1 auf der Basis des von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 übermittelten Ist-Drehwinkels des ersten Motors 36, der Messwerte der verschiedenen Sensoren des zweiten Systems SY2 und verschiedener Informationen für die Motorsteuerung. Wenn sich das erste System SY1 nicht im Normalzustand befindet, gibt die zweite elektronische Steuereinheit 22 eine Abweichungsinformation α21 (ein Störzustandsfeststellungssignal) ab und führt diese Abweichungsinformation α21 der ersten elektronischen Steuereinheit 21 zu. Die erste elektronische Steuereinheit 21 trifft dann auf der Basis dieser Fehler- bzw. Abweichungsinformation α21 die Feststellung, dass sich das erste System SY1 nicht im Normalzustand befindet.
  • Störzustände bzw. Fehlfunktionen des ersten Systems SY1 umfassen hierbei Störzustände bzw. Fehlfunktionen bei einem oder mehreren Bauelementen des ersten Systems SY1 wie z.B. den Sensoren (dem ersten Lenkradwinkelsensor 14), der ersten elektronischen Steuereinheit 21, der ersten Ansteuerschaltung 55 und dergleichen.
  • Wenn sich das erste System SY1 im Normalzustand befindet (Schritt S30:JA), wird sodann in einem Schritt S40 von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 der Normal-Steuermodus ausgeführt, bei dem im Schritt S40 der erste Motor 36 und der zweite Motor 37 gleichzeitig in Abhängigkeit von dem Drehmomentbefehl ΔP1 und dem Drehmomentbefehl ΔP2 betätigt werden.
  • Bei dem zweiten System SY2 tritt die zweite elektronische Steuereinheit 22 in Abhängigkeit von dem von der auf den Normal-Steuermodus eingestellten ersten elektronischen Steuereinheit 21 zugeführten Drehmomentbefehl ΔP2 in den Normal-Steuermodus ein.
  • Wenn bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt (Schritt S30:NEIN), führt die erste elektronische Steuereinheit 21 in einem Schritt S50 jedoch eine Störungsverarbeitung durch. Bei dieser Störungsverarbeitung unterbricht die erste elektronische Steuereinheit 21 die Zuführung der PDM-Steuersignale zu der ersten Ansteuerschaltung 55. Die zweite elektronische Steuereinheit 22 schaltet hierbei gleichzeitig mit der Zuführung der Abweichungsinformation α21 zu der ersten elektronischen Steuereinheit 21 das Stromversorgungsrelais 90 und die Phasenunterbrechungsrelais 210 und 220 des ersten Systems SY1 ab. Auf diese Weise wird der ersten Motor-Feldwicklung 41 des ersten Motors 36 kein Erregerstrom mehr zugeführt, sodass der erste Motor 36 kein Abtriebsmoment mehr abgibt.
  • Bei dem zweiten System SY2 tritt die zweite elektronische Steuereinheit 22 nach der Abgabe der Fehler- oder Abweichungsinformation α21 in den Störungs-Steuermodus ein. Hierbei betätigt die zweite elektronische Steuereinheit 22 kontinuierlich den zweiten Motor 37 dahingehend, dass die Motorwelle 39 wie im Falle eines Normalbetriebszustands (d.h., wie im Falle einer Betätigung des ersten Motors 36) angetrieben wird. Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, kann auf diese Weise ein ausreichender Lenkantrieb der gelenkten Räder T gewährleistet werden, obwohl das Abtriebsmoment nur den halben Wert des im Normalbetriebszustand vorliegenden Abtriebsmoments aufweist.
  • Da die Phasenunterbrechungsrelais 210 und 220 hierbei abgeschaltet sind und der erste Motor 36 keine Ausgangsleistung abgibt, treten in Bezug auf die von dem zweiten Motor 37 erzeugte Schubkraft auch keine Ausgangsleistungsinterferenzen auf.
  • Das erste Ausführungsbeispiel bietet somit folgende Vorteile:
    • (1) Die Lenkungs-Steuereinheit 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die beiden Systeme SY1 und SY2 mit dem ersten Motor 36 und dem zweiten Motor 37, die koaxial angeordnet sind und im wesentlichen die gleiche Leistung aufweisen, und mit den elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 (Steuereinrichtungen) zur jeweiligen Steuerung der beiden Motoren 36 und 37. Die beiden elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 steuern gleichzeitig die zugehörigen Motoren 36 und 37 zum Antrieb der gemeinsamen Lenkschubstange 35. Die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 erzeugt einen Drehmomentbefehl ΔP (einen ersten Drehmomentbefehl) zur Betätigung des Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 auf der Basis der Lenkstellung des Lenkrades 10 und der Stellungsinformation bezüglich des zugehörigen ersten Motors 36 und verteilt den Drehmomentbefehl ΔP auf die Gesamtzahl der Systeme SY1 und SY2 (bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Systeme). Sodann steuert die erste elektronische Steuereinheit 21 das Drehmoment des ersten Motors 36 in Abhängigkeit von dem dem ersten System SY1 zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP1, während bei dem anderen System, d.h. dem zweiten System SY2, die zweite elektronische Steuereinheit 22 das Drehmoment des zweiten Motors 37 in Abhängigkeit von dem dem zweiten System SY2 zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP2 steuert.
  • Auf diese Weise ist das erste System (SY1) für einen Regelkreis höherer Ordnung (die Stellungsregelung) verantwortlich, wobei es das für die Lenkungssteuerung erforderliche Drehmoment berechnet und das berechnete Drehmoment auf die Gesamtzahl der normal arbeitenden Systeme (in diesem Falle 2) verteilt. Weiterhin ist jedes System (SY1, SY2) für einen Regelkreis niedrigerer Ordnung (die Drehmomentregelung) verantwortlich. Da die Stellungsregelung der gelenkten Räder T (der Lenkschubstange 35 bzw. des Elektromotors) allein über das erste System SY1 erfolgt, treten auch bei gemeinsamer Betätigung der beiden Motoren 36 und 37 keine Drehmomentinterferenzen zwischen den beiden Motoren 36 und 37 auf, sodass auch kein Drehmomentabfall auf Grund solcher Drehmomentinterferenzen und keine Abnahme der Ansprech- oder Nachführungsempfindlichkeit in Bezug auf die Betätigung des Lenkrades 10 auftreten. Da keine Drehmomentinterferenzen auftreten, kommt es auch nicht zu einer zusätzlichen Geräusch- und Vibrationsentwicklung sowie Wärmeerzeugung.
  • Demgegenüber führen bei der in 9 veranschaulichten Lenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik die elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 jeweils für den zugehörigen ersten Motor 36 und zweiten Motor 37 eine unter Rückkopplung erfolgende Stellungsregelung auf der Basis der von dem ersten Drehwinkelsensor 52 und dem zweiten Drehwinkelsensor 53 erfassten Drehwinkel des ersten Motors 36 und zweiten Motors 37 durch. Auf Grund von herstellungsbedingten Abweichungen bei den beiden Motoren 36 und 37 sowie den Drehwinkelsensoren 52 und 53 ergeben sich bei dieser Regelung der beiden Motoren 36 und 37 jedoch unterschiedliche Stellungen, sodass ein Drehmomentabfall auf Grund fehlender Übereinstimmung der erhaltenen Drehmomentrichtungen auftritt, eine Geräusch- und Vibrationsentwicklung einsetzt und sich die Elektromotoren übermäßig erwärmen.
    • (2) Die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 erfasst einen Störzustand bei anderen Systemen als dem ersten System SY1 (d.h., bei dem zweiten System SY2), während die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 einen Störzustand bei anderen Systemen als dem zweiten System SY2 (d.h., bei dem ersten System SY1) erfasst. Wenn bei dem den Drehmomentbefehl ΔP erzeugenden ersten System ein Störzustand vorliegt, erzeugt die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 auf der Basis der Stellungsinformation bezüglich des zweiten Motors 37 des zweiten Systems SY2 und der Lenkstellung des Lenkrades 10 einen Drehmomentbefehl ΔP3 (einen zweiten Drehmomentbefehl) und verteilt diesen Drehmomentbefehl ΔP3 auf die Anzahl der normal arbeitenden Systeme (bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ein System), wobei das Drehmoment des Motors 37 in Abhängigkeit von dem dem zweiten System SY2 zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP3 gesteuert bzw. geregelt wird.
  • Bei einem Störzustand des ersten Systems SY1 ist somit sichergestellt, dass der Lenkantrieb der gelenkten Räder T durch Betätigung des zweiten Motors 37 über das zweite System SY2 erfolgt.
  • Wenn sich somit das für den Regelkreis höherer Ordnung (die Stellungsregelung) vorgesehene System (SY1) unter den Systemen befindet, bei denen ein Störzustand vorliegt, übernimmt eines der anderen Systeme (SY2), die sich im Normalzustand befinden, diesen Regelkreis höherer Ordnung, sodass auf diese Weise das berechnete erforderliche Gesamtdrehmoment in Abhängigkeit von der Anzahl der normal arbeitenden Systeme erneut verteilt wird. Da in Bezug auf die Leistung zwischen den vorhandenen mehreren Motoren 36 und 37 kein Unterschied besteht, besteht auch keine Beschränkung in Bezug auf die Verteilung des Drehmoments, wenn bei einem System ein Störzustand vorliegt, die Drehmomentsteuerung bzw. Regelung wird erleichtert, und darüber hinaus tritt auch keine Abnahme der Lenkempfindlichkeit (Ansprech- oder Nachführempfindlichkeit) des Lenkrades 10 auf, wenn bei der Lenkungs-Steuereinrichtung 1 ein Störzustand vorliegt bzw. auftritt.
    • (3) Bei Vorliegen eines Störzustands des ersten Systems SY1 hebt der Stromregler 22C des zweiten Systems SY2 die Stromschleifenverstärkung auf einen höheren Wert als im Normal-Steuermodus an, um auf diese Weise den ausgefallenen Bereich des ersten Systems SY1 zu ersetzen. Hierdurch wird bei einem Störzustand des ersten Systems SY1 eine Verringerung der Ansprechempfindlichkeit auf eine Betätigung des Lenkrades 10 verhindert.
  • Nachstehend wird eine Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 10 und 11 näher beschrieben, wobei im wesentlichen auf die zu dem ersten Ausführungsbeispiel bestehenden Unterschiede eingegangen wird.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden eine unter Rückkopplung erfolgende Stellungsregelung, Stromregelung und Drehzahlregelung durchgeführt.
  • Nachstehend werden zunächst der von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 durchgeführte Start-Steuermodus und Normal-Steuermodus näher beschrieben.
  • 10 zeigt hierbei die Steuerung im Normal-Steuermodus.
  • Im Start-Steuermodus und Normal-Steuermodus betätigt die erste elektronische Steuereinheit 21 den ersten Motor 36 über die erste Ansteuerschaltung 55 dahingehend, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T mit einem Solllenkwinkel in Übereinstimmung gebracht wird, der dem von dem ersten Lenkradwinkelsensor 14 erfassten Lenkradwinkel des Lenkrades 10 entspricht, d.h., dass die zur Einregelung eines Solllenkwinkels erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft erzeugt wird.
  • Der Stellungsregler 21A erhält z.B. von dem ersten Lenkradwinkelsensor 14 den Lenkradwinkel des Lenkrades 10, der einen Wert darstellt, durch den der Solldrehwinkel der Motorwelle 39 festgelegt wird. Außerdem erhält der Stellungsregler 21A von dem ersten Drehwinkelsensor 52 ein Detektionssignal und berechnet den Istdrehwinkel der Motorwelle 39 in Relation zu dem Stator 38 auf der Basis dieses Detektionssignals des ersten Drehwinkelsensors 52, das eine Stellungsinformation in Bezug auf den Elektromotor enthält.
  • Der Stellungsregler 21A berechnet sodann die Differenz zwischen dem Istdrehwinkel der Motorwelle 39 des ersten Motors 36 und dem dem Lenkradwinkel des Lenkrades 10 entsprechenden Solldrehwinkel der Motorwelle 39 und erzeugt einen Drehzahlbefehl C1 durch Multiplikation dieser Differenz mit einer für den Lenkwinkel der gelenkten Räder T bzw. die Stellungssteuerung der Lenkschubstange 35 erforderlichen vorgegebenen Verstärkung, woraufhin dieser Drehzahlbefehl C1 einem Drehzahlregler 21D zugeführt wird.
  • Ein Differentialprozessor 21E berechnet die Motordrehzahl auf der Basis des Detektionssignals des ersten Drehwinkelsensors 52 und führt den berechneten Motordrehzahlwert dem Drehzahlregler 21D zu.
  • Der Drehzahlregler 21D berechnet sodann die Differenz zwischen dem Drehzahlbefehl C1 und der Motor-Istdrehzahl, multipliziert diese Differenz mit einer zur Lenkgeschwindigkeitsregelung der gelenkten Räder T erforderlichen vorgegebenen Verstärkung zur Erzeugung eines Drehmomentbefehls ΔP10 und führt diesen Drehmomentbefehl ΔP10 der Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B zu.
  • Der Drehmomentbefehl ΔP10 entspricht hierbei einem ersten Drehmomentbefehl, der auf der Basis des Ergebnisses der Drehzahlregelung erzeugt wird.
  • Die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B verteilt den Drehmomentbefehl ΔP10 auf zwei Systeme, d.h., die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B unterteilt den Drehmomentbefehl ΔP10 in einen Drehmomentbefehl ΔP11 für das erste System SY1 und einen Drehmomentbefehl ΔP12 für das zweite System SY2 und führt die beiden geteilten Drehmomentbefehle ΔP11 und ΔP12 jeweils dem Stromregler 21C des ersten Systems SY1 sowie dem Stromregler 22C des zweiten Systems SY2 zu.
  • Wenn sich beide Systeme SY1 und SY2 im Normalzustand befinden, ändert die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B vorzugsweise das Drehmoment-Verteilungsverhältnis dahingehend, dass beim Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ein anderes Drehmoment-Verteilungsverhältnis als bei anderen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine Verwendung findet. So beträgt z.B. im Start-Steuermodus das Drehmoment-Verteilungsverhältnis ΔP1 : ΔP2 = 50 : 0, während das Drehmoment-Verteilungsverhältnis im Normal-Steuermodus ΔP1 : ΔP2 = 50 : 50 beträgt.
  • Die von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 ausgeführte Antriebsregelung des ersten Motors 36 umfasst eine Stellungsregelung zur Steuerung des Lenkwinkels der gelenkten Räder T in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel des Lenkrades 10, eine Drehzahlregelung zur Regelung der Motordrehzahl auf einen dem Drehzahlbefehl C1 entsprechenden Wert sowie eine Drehmomentregelung des Abtriebsmoments des Elektromotors, durch die die für die Stellungsregelung erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft erhalten wird.
  • Da der Aufbau des Stromreglers 21C dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, wird auf den Stromregler 21C nicht erneut eingegangen.
  • Der Stromregler 21C regelt die Stromrückkopplung dahingehend, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (Drehmomentbefehl ΔP11) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (Stromwert iq und Stromwert id des ersten Motors 36) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • 2. Zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22
  • Die zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22 wird von einem Mikrocomputer mit Rechenfunktionen, Verarbeitungsfunktionen und Speicherfunktionen gebildet, der einen Start-Steuermodus, einen Normal-Steuermodus und einen Störungs-Steuermodus ausführt.
  • Die zweite elektronische Steuereinheit 22 umfasst gemäß 10 einen im Start-Steuermodus und im Normal-Steuermodus aktivierten Stromregler 22C und gemäß 11 einen Stellungsregler 22A, den Stromregler 22C, einen Drehzahlregler 22D sowie einen Differentialprozessor 22E.
  • Im Start-Steuermodus und im Normal-Steuermodus erhält der Stromregler 22C einen Drehmomentbefehl ΔP12, ein Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 sowie von den Stromsensoren 71 und 72 in der in 10 veranschaulichten Weise zugeführte Strommesssignale in Bezug auf die beiden Erregerströme iu und iv der Dreiphasen-Erregerströme iu, iv und iw des zweiten Motors 37.
  • Wie der Stromregler 21C (gemäß 6) umfasst auch der Stromregler 22C einen Drehmoment-Strom-Umsetzer 61, zwei PI-Regler 64 und 65, einen d/q-Wechselrichter 66, einen Pulsdauermodulator 67, einen d/q-Umsetzer 68 sowie einen Winkeldetektor 69.
  • Betrieb und Wirkungsweise des Stromregler 22C im Normal-Steuermodus entsprechen hierbei dem Stromregler 21C.
  • In der gleichen Weise wie die verschiedenen Elemente des Stromreglers 21C verarbeiten auch die verschiedenen Elemente des Stromreglers 22C den Drehmomentbefehl ΔP12, das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 sowie die von den Stromsensoren 71 und 72 zugeführten Strommesssignale in Bezug auf die Erregerströme iu und iv. Die im Rahmen dieser Verarbeitung erzeugten Impulssignale (PDM-Steuersignale) werden von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der zweiten Ansteuerschaltung 57 zugeführt, die ihrerseits einer jeden Phase des zweiten Motors 37 eine in Abhängigkeit von den Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) erzeugte Treiberspannung zuführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, regelt der Stromregler 22C die Stromrückkopplung derart, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehmomentbefehl ΔP12) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (dem Stromwert iq und dem Stromwert id des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • Da im Start-Steuermodus das Verteilungsverhältnis ΔP11 : ΔP12 den Wert 50 : 0 aufweist, hat der dem Stromregler 22C zugeführte Drehmomentbefehl ΔP12 den Wert Null. Demzufolge wird der zweite Motor 37 im Start-Steuermodus von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 nicht betätigt.
  • Nachstehend wird ein von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 bei Vorliegen eines Störzustands des ersten Systems SY1 ausgeführter Störungs-Steuermodus näher beschrieben.
  • In diesem Störungs-Steuermodus umfasst die von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 durchgeführte Antriebsregelung des zweiten Motors 37 eine Stellungsregelung zur Steuerung des Lenkwinkels in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel, eine Drehzahlregelung zur Regelung der Motordrehzahl entsprechend dem Drehzahlbefehl C2 sowie eine für die Stellungsregelung erforderliche Drehmomentregelung des Abtriebsmoments des Elektromotors, um die erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft zu erhalten.
  • In diesem Störungs-Steuermodus betätigt die zweite elektronische Steuereinheit 22 den zweiten Motor 37 über die zweite Ansteuerschaltung 57 dahingehend, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T mit einem Solllenkwinkel übereinstimmt, der dem von dem zweiten Lenkradwinkelsensor 15 erfassten Lenkradwinkel entspricht, d.h., dass die zur Einstellung des Solllenkwinkels erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft erzeugt wird.
  • Der Stellungsregler 22A erhält hierbei z.B. den von dem zweiten Lenkradwinkelsensor 15 erfassten Lenkradwinkel, der einen Wert darstellt, durch den ein Solldrehwinkel für die Motorwelle 39 festgelegt wird. Außerdem erhält der Stellungsregler 22A von dem zweiten Drehwinkelsensor 53 ein Detektionssignal und berechnet auf der Basis dieses Detektionssignals den Drehwinkel der Motorwelle 39 in Relation zu dem Stator 38.
  • Das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 entspricht hierbei einer Stellungsinformation in Bezug auf den zweiten Motor 37.
  • Der Stellungsregler 22A berechnet sodann die Differenz zwischen dem Istdrehwinkel der Motorwelle 39 und dem der Lenkstellung des Lenkrades 10 entsprechenden Solldrehwinkel der Motorwelle 39 und erzeugt einen Drehzahlbefehl C2 durch Multiplikation dieser Differenz mit einer für die Stellungsregelung der Lenkschubstange 35 bzw. den Lenkwinkel der gelenkten Räder T entsprechenden vorgegebenen Verstärkung, woraufhin dieser Drehzahlbefehl C2 dem Drehzahlregler 22D zugeführt wird.
  • Der Differentialprozessor 22E berechnet die Motordrehzahl auf der Basis des Detektionssignals des zweiten Drehwinkelsensors 53 und führt die berechnete Motordrehzahl dem Drehzahlregler 22D zu.
  • Der Drehzahlregler 22D berechnet seinerseits die Differenz zwischen dem Drehzahlbefehl C2 und der Motor-Istdrehzahl und erzeugt hierbei einen Drehmomentbefehl ΔP13 durch Multiplikation dieser Differenz mit einer für die Lenkgeschwindigkeitssteuerung der gelenkten Räder T erforderlichen vorgegebenen Verstärkung, woraufhin dieser Drehmomentbefehl ΔP13 dem Stromregler 22C zugeführt wird.
  • Der Drehmomentbefehl ΔP13 entspricht hierbei einem zweiten Drehmomentbefehl, der auf der Basis des Ergebnisses der Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsregelung erzeugt wird.
  • Der Drehzahlregler 22D führt hierbei eine dahingehende Drehzahlregelung durch, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehzahlbefehl C2) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (der Motordrehzahl des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt.
  • Nachstehend wird auf den Drehmomentbefehnl ΔP13 näher eingegangen.
  • Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, wird ein dahingehender Drehmomentbefehl ΔP13 erzeugt, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T, der von dem Drehmoment des in Abhängigkeit von dem Drehmomentbefehl ΔP13 betätigten zweiten Motors 37 herbeigeführt wird, mit dem Lenkwinkel der gelenkten Räder T identisch ist, der von dem Drehmoment beider Motoren 36 und 37 im Normalzustand der beiden Systeme SY1 und SY2 herbeigeführt wird.
  • Wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, wird der Drehmomentbefehl ΔP13 dagegen dahingehend erzeugt, dass die gelenkten Räder T durch das Drehmoment, das durch alleinige Betätigung des zweiten Motors 37 auf der Basis des Drehmomentbefehls ΔP13 erhalten wird, auf einen Lenkwinkel eingestellt werden, der im Vergleich zu dem im Normalzustand der beiden Systeme SY1 und SY2 erhaltenen Lenkwinkel kleiner ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Wert des Drehmomentbefehls ΔP13 dem Wert des Drehmomentbefehls ΔP12 im Normal-Steuermodus.
  • Betrieb und Arbeitsweise des Stromreglers 22C im Störungs-Steuermodus entsprechen weitgehend dem Betrieb und der Arbeitsweise des Stromreglers 21C im Normal-Steuermodus.
  • Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Stromschleifenverstärkung der PI-Regler 64 und 65 des Stromreglers 22C im Störungs-Steuermodus vorzugsweise auf einen im Vergleich zum Normal-Steuermodus unterschiedlichen Wert eingestellt. Die Stromschleifenverstärkung stellt hierbei die Integralverstärkung und Proportionalverstärkung der PI-Regler 64 und 65 dar. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Verstärkungsfaktoren im Störungs-Steuermodus größer als die Verstärkungsfaktoren im Normal-Steuermodus. Da die Stromschleifenverstärkung im Störungs-Steuermodus auf einen höheren Wert als im Normal-Steuermodus eingestellt ist, tritt keine Abnahme der Motor-Ansprechempfindlichkeit in Relation zu einer Betätigung des Lenkrades 10 auf, sodass eine Abnahme der Lenkempfindlichkeit bei der Betätigung des Lenkrades 10 (der Nachführempfindlichkeit der gelenkten Räder T) verhindert wird.
  • Die verschiedenen Elemente des Stromreglers 22C verarbeiten den Drehmomentbefehl ΔP13, das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 sowie die von den Stromsensoren 71 und 72 zugeführten Strommesssignale in Bezug auf die Erregerströme iu und iv. Die im Rahmen dieser Verarbeitung erzeugten Impulssignale (PDM-Steuersignale) werden von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der zweiten Ansteuerschaltung 57 zugeführt, die einer jeden Phase des zweiten Motors 37 eine in Abhängigkeit von diesen Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) erzeugte Treiberspannung zuführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, regelt der Stromregler 22C die Stromrückkopplung im Störungs-Steuermodus dahingehend, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehmomentbefehl ΔP3) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (dem Stromwert iq und dem Stromwert id des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • Die erste elektronische Steuereinheit 21 und die zweite elektronische Steuereinheit 22 wirken hierbei als Steuereinrichtung und Störungserfassungseinrichtung des ersten Systems SY1 und des zweiten Systems SY2.
  • Betrieb und Arbeitsweise der ersten elektronischen Steuereinheit 21 und der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 8).
  • Das zweite Ausführungsbeispiel bietet folgende Vorteile:
    • (1) Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Lenkungs-Steuereinrichtung 1 führt die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 im Normal-Steuermodus eine Stellungsregelung bzw. Stellungssteuerung auf der Basis der Lenkstellung des Lenkrades 10 und der in Bezug auf den ersten Motor 36 erhaltenen Stellungsinformation durch. Hierbei führt die erste elektronische Steuereinheit 21 eine Drehzahlregelung auf der Basis eines Befehlswertes (des Drehzahlbefehls C2) und eines Rückkopplungswertes bzw. Regelwertes (der Motordrehzahl des zweiten Motors 37) durch und erzeugt einen Drehmomentbefehl ΔP10 (einen ersten Drehmomentbefehl) auf der Basis des Ergebnisses der Drehzahlregelung, wobei dieser Drehzahlbefehl ΔP10 dann in Abhängigkeit von der Anzahl der Systeme verteilt wird. Die erste elektronische Steuereinheit 21 führt ferner eine Drehmomentregelung in Bezug auf den ersten Motor 36 auf der Basis des dem zugehörigen System (SY1) zugeteilten Drehmomentbefehls ΔP11 und der Ist-Erregerströme iu, iv und iw des ersten Motors 36 des zugehörigen Systems (SY1) durch.
  • Im Normal-Steuermodus führt die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 eine Drehmomentregelung in Bezug auf den zweiten Motor 37 des zweiten Systems SY2 auf der Basis des dem zweiten System SY2 zugeteilten Drehmomentbefehls ΔP12 und der Ist-Erregerströme iu, iv und iw des zweiten Motors 37 durch.
  • Auf diese Weise ist ein System (SY1) für einen Regelkreis höherer Ordnung (Stellungsregelung und Drehzahlregelung) vorgesehen, berechnet das für die Lenksteuerung erforderliche Drehmoment und verteilt das berechnete Drehmoment auf die Gesamtzahl der normal arbeitenden Systeme (in diesem Fall 2). Jedes System (SY1, SY2) ist darüber hinaus für einen Regelkreis niedrigerer Ordnung (die Drehmomentregelung) vorgesehen. Da die Lenksteuerung der gelenkten Räder T (Lenkschubstange 35 oder Elektromotor) allein über das erste System SY1 erfolgt, treten auch bei gemeinsamer Betätigung der beiden Motoren 36 und 37 keine Drehmomentinterferenzen zwischen den beiden Motoren 36 und 37 auf, sodass auch keine Abnahme der Ansprech- oder Nachführempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 auftritt. Da somit keine Drehmomentinterferenzen auftreten, entsteht auch keine Geräusch-, Vibrations- und Wärmeentwicklung.
  • Demgegenüber erfolgt bei der Lenkungs-Steuereinrichtung des Standes der Technik gemäß 18 durch die elektronischen Steuereinheiten 21 und 22 jeweils eine Stellungsregelung des zugehörigen ersten Motors 36 und zweiten Motors 37 auf der Basis der von dem ersten Drehwinkelsensor 52 und dem zweiten Drehwinkelsensor 53 erfassten Drehwinkel des ersten Motors 36 und des zweiten Motors 37. Auf Grund von herstellungsbedingten Abweichungen bei den beiden Motoren 36 und 37 und den beiden Drehwinkelsensoren 52 und 53 ergeben sich bei dieser Regelung der beiden Motoren 36 und 37 jedoch unterschiedliche Stellungen, sodass sich das Drehmoment auf Grund fehlender Übereinstimmung der erzeugten Drehmomentrichtungen verringert und darüber hinaus Geräusche und Vibrationen in Verbindung mit einer zusätzlichen Erwärmung des Elektromotors entstehen.
    • (2) Wenn ein Störzustand des ersten Systems SY1 vorliegt, führt die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 eine Stellungsregelung auf der Basis der Lenkstellung des Lenkrades 10 und der in Bezug auf den zweiten Motor 37 des zweiten Systems SY2 vorliegenden Stellungsinformation durch. Die zweite elektronische Steuereinheit 22 erzeugt hierbei einen Befehlswert (einen Drehzahlbefehl C2) auf der Basis des Ergebnisses der Stellungsregelung und führt eine Drehzahlregelung auf der Basis des erhaltenen Befehlswertes und eines Rückkopplungswertes bzw. Regelwertes (der Motordrehzahl des zweiten Motors 37) durch. Die zweite elektronische Steuereinheit 22 erzeugt ferner einen Drehmomentbefehl ΔP13 (einen zweiten Drehmomentbefehl) auf der Basis des Ergebnisses der Drehzahlregelung und führt auf der Basis dieses Drehmomentbefehls ΔP13 (des zweiten Drehmomentbefehls) und der Ist-Erregerströme iu, iv und iw des zweiten Motors 37 des zweiten Systems SY2 eine Drehmomentregelung durch.
  • Bei einem Störzustand des ersten Systems SY1 ist somit die Lenkeinstellung der gelenkten Räder T durch eine entsprechende Betätigung des zweiten Motors 37 über das zweite System SY2 gewährleistet.
  • Wenn somit das für den Regelkreis höherer Ordnung (die Stellungsregelung und Drehzahlregelung) vorgesehene System (SY1) in den Systemen enthalten ist, bei denen ein Störzustand vorliegt, übernimmt eines der anderen normal arbeitenden Systeme (SY2) diesen Regelkreis höherer Ordnung und nimmt eine erneute Verteilung des berechneten erforderlichen Gesamtdrehmoments in Abhängigkeit von der Anzahl der normal arbeitenden Systeme vor.
  • Da in Bezug auf die Leistung zwischen den vorgesehenen Motoren 36 und 37 kein Unterschied besteht, besteht bei Auftreten eines Störzustands bei einem System auch keine Beschränkung in Bezug auf die Drehmomentverteilung, was die Drehmomentregelung vereinfacht. Außerdem tritt keine Abnahme der Motor-Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf die Betätigung des Lenkrades 10 auf, sodass auch keine Abnahme der Lenkempfindlichkeit des Lenkrades 10 (der Nachführempfindlichkeit der gelenkten Räder T) auftritt.
    • (3) Bei Vorliegen eines Störzustands des ersten Systems SY1 hebt der Stromregler 22C des zweiten Systems SY2 die Stromschleifenverstärkung auf einen höheren Wert als im Normal-Steuermodus an, wodurch eine Abnahme der Ansprechempfindlichkeit bei einer Betätigung des Lenkrades 10 auf Grund des gestörten Bereiches des ersten Systems SY1 verhindert wird. Auf diese Weise kann eine Abnahme der Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 bei einem Störzustand des ersten Systems SY1 verhindert werden.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 12 bis 17 eine Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel näher beschrieben, wobei die in Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel bestehenden Unterschiede hervorgehoben werden.
  • Wie in 12 veranschaulicht ist, umfasst die Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einen Betätigungsmechanismus 100 mit einem Lenkrad 10, einen Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 sowie eine Steuereinheit 300 und umfasst hierbei drei Systeme SY1, SY2 und SY3, deren Anzahl (3) sich von der Anzahl der Systeme bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (2) unterscheidet.
  • Das erste System SY1 umfasst hierbei eine erste elektronische Steuereinheit (ECU) 21, einen ersten Lenkradwinkelsensor 14, eine erste Ansteuerschaltung 55 sowie einen ersten Motor 36, während das zweite System SY2 eine zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22, einen zweiten Lenkradwinkelsensor 15, eine zweite Ansteuerschaltung 57 sowie einen zweiten Motor 37 und das dritte System SY3 eine dritte elektronische Steuereinheit (ECU) 23, einen dritten Lenkradwinkelsensor 16, eine dritte Ansteuerschaltung 58 sowie einen dritten Motor 43 umfassen.
  • Die drei Lenkradwinkelsensoren 14, 15, 16 sind an der Lenkspindel 11 angeordnet, wobei der dritte Lenkradwinkelsensor 16 mit der dritten elektronischen Steuereinheit 23 elektrisch verbunden ist.
  • Der erste Motor 36, der zweite Motor 37 und der dritte Motor 43 sind in dem Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 koaxial zueinander angeordnet und umfassen einen gemeinsamen Stator und einen gemeinsamen Rotor in Form einer gemeinsamen Motorwelle 39. Die Motoren 36, 37 und 43 werden sämtlich von dreiphasigen bürstenlosen Synchron-Gleichstrommotoren mit im wesentlichen der gleichen Leistung gebildet, wobei der dritte Motor 43 von der dritten elektronischen Steuereinheit 23 über die dritte Ansteuerschaltung 58 gesteuert wird.
  • Die erste Ansteuerschaltung 55 dient hierbei als erste Ansteuereinrichtung, während die zweite Ansteuerschaltung 57 als zweite Ansteuereinrichtung und die dritte Ansteuerschaltung 58 als dritte Ansteuereinrichtung dienen.
  • Die drei Drehwinkelsensoren 52, 53 und 54 sind parallel entlang der Motorwelle 39 angeordnet, wobei die Drehwinkelsensoren 52, 53 und 54 vorzugsweise von einem jeweiligen Drehstellungsgeber gebildet werden.
  • Der erste Drehwinkelsensor 52, der zweite Drehwinkelsensor 53 und der dritte Drehwinkelsensor 54 führen jeweilige Detektionssignale der ersten elektronischen Steuereinheit 21, der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 und der dritten elektronischen Steuereinheit 23 in vorgegebenen Abtastintervallen zu, wobei die elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23 dann jeweils den Drehwinkel der Motorwelle 39 des ersten Motors 36, des zweiten Motors 37 und des dritten Motors 43 relativ zum Stator in Abhängigkeit von dem erhaltenen Detektionssignal berechnen.
  • Nachstehend wird auf die Steuereinheit 300 näher eingegangen.
  • Die Steuereinheit 300 umfasst die erste elektronische Steuereinheit (ECU) 21, die zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22, die dritte elektronische Steuereinheit (ECU) 23, die erste Ansteuerschaltung 55, die zweite Ansteuerschaltung 57 und die dritte Ansteuerschaltung 58, wobei die elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23 von jeweiligen Mikrocomputern gebildet werden. Der Aufbau der dritten elektronischen Steuereinheit 23 entspricht hierbei dem Aufbau der ersten elektronischen Steuereinheit 21 und der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 des zweiten Ausführungsbeispiels.
  • Die elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23 sind hierbei über eine gemeinsame Kommunikationsleitung miteinander verbunden. Die erste elektronische Steuereinheit 21, die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 umfassen gegenseitige Überwachungsfunktionen (eine Überwachungslogik) zur gegenseitigen Übermittlung des Istdrehwinkels des ersten Motors 36, des zweiten Motors 37 und des dritten Motors 43, der Messwerte von verschiedenen Sensoren der zugehörigen Systeme SY1, SY2 und SY3 sowie von verschiedenen Informationen für die Motorregelung und einer Fehler- oder Abweichungsinformation (eines Störzustandsfeststellungssignals). Die elektronische Steuereinheit eines Systems überwacht somit gleichzeitig die anderen beiden Systeme und führt eine Fehler- oder Abweichungsinformation des zugehörigen Systems den anderen beiden Systemen zu, d.h., eine Fehler- oder Abweichungsinformation von den beiden elektronischen Steuereinheiten der anderen beiden Systeme wird auch der elektronischen Steuereinheit des einen Systems zugeführt. Demzufolge bestimmt die elektronische Steuereinheit eines Systems den Zustand (Normalzustand oder Störzustand) sämtlicher Systeme oder eines jeden Systems auf der Basis einer Fehler- oder Abweichungsinformation, die von den jeweils anderen beiden Systemen zugeführt wird.
  • Wenn z.B. der von den elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23 jeweils berechnete Drehwinkel der Motorwelle 39 übereinstimmt, wird von den elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23 die Feststellung getroffen, dass die jeweils anderen Systeme (elektronischen Steuereinheiten) sich im Normalzustand befinden, da die Motorwelle 39 den Motoren 36, 37 und 43 gemeinsam zugeordnet ist. Wenn dagegen ein Störzustand vorliegt, führen die elektronischen Steuereinheiten eine Fehler- oder Abweichungsinformation (ein Störzustandsfeststellungssignal) den elektronischen Steuereinheiten der jeweils anderen Systeme zu.
  • Hierbei sind die von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 zugeführte Abweichungsinformation mit α12, die von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der ersten elektronischen Steuereinheit 21 zugeführte Abweichungsinformation mit α21, die von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 der dritten elektronischen Steuereinheit 23 zugeführte Abweichungsinformation mit α23, die von der dritten elektronischen Steuereinheit 23 der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 zugeführte Abweichungsinformation mit α32, die von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 der dritten elektronischen Steuereinheit 23 zugeführte Abweichungsinformation mit α13 und die von der dritten elektronischen Steuereinheit 23 der ersten elektronischen Steuereinheit 21 zugeführte Abweichungsinformation mit α31 bezeichnet.
  • Wenn z.B. ein System feststellt, dass bei zumindest einem der anderen Systeme ein Störzustand vorliegt, führt das erstere System eine Abschaltung des Stromversorgungsrelais 90 sowie der Phasenunterbrechungsrelais 210 und 220 des zumindest einen anderen Systems herbei und stellt den Modus in Abhängigkeit von dem Zustand (Normalzustand oder Störzustand) des zumindest einen anderen Systems ein.
  • Da somit die elektronische Steuereinheit eines Systems über den Zustand eines jeden anderen Systems informiert ist, führt diese elektronische Steuereinheit Vorgänge in Abhängigkeit von dem Zustand eines jeden Systems aus.
  • Auf diese Weise wirken die erste elektronische Steuereinheit 21, die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 auch als Steuereinrichtungen und Störungserfassungseinrichtungen der zugeordneten Systeme.
  • Nachstehend wird auf die Funktionen der ersten elektronischen Steuereinheit 21, der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 und der dritten elektronischen Steuereinheit 23 näher eingegangen.
  • 1. Erste elektronische Steuereinheit (ECU) 21
  • Wenn sich beim Starten der Brennkraftmaschine sämtliche Systeme im Normalzustand befinden oder wenn bei zumindest einem anderen System als dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, wirkt die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 in Bezug auf das zweite System SY2 und das dritte System SY3 als Steuereinrichtung höherer Ordnung, d.h., die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 wirkt als Hauptsteuereinrichtung, während die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 als Nebensteuereinrichtungen wirken.
  • (1-1) Betrieb der ersten Steuereinheit 21 im Start-Steuermodus und im Normal-Steuermodus
  • 14 veranschaulicht die Steuerung, wenn sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden.
  • Der Betrieb der ersten elektronischen Steuereinheit 21 im Start-Steuermodus und Normal-Steuermodus ist bereits in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden. Der Drehmomentbefehl ΔP10 gemäß 14 entspricht somit dem ersten Drehmomentbefehl, der auf der Basis des Ergebnisses der Drehzahlregelung erzeugt wird.
  • Die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B verteilt den zugeführten Drehmomentbefehl ΔP10 auf die drei Systeme, d.h., die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B unterteilt den Drehmomentbefehl ΔP10 in einen Drehmomentbefehl ΔP11 für das erste System SY1, einen Drehmomentbefehl ΔP12 für das zweite System SY2 und einen Drehmomentbefehl ΔP14 für das dritte System SY3 und führt die drei geteilten Drehmomentbefehle ΔP11, ΔP12 und ΔP14 den Stromreglern 21C, 22C und 23C der zugehörigen Systeme zu (siehe 14).
  • Wenn sich die Systeme SY1, SY2 und SY3 sämtlich im Normalzustand befinden, verwendet die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B unterschiedliche Verteilungsverhältnisse in Bezug auf einen Startvorgang der Brennkraftmaschine und andere Betriebszustände der Brennkraftmaschine als den Startvorgang.
  • Bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs (Start-Steuermodus) beträgt das Verteilungsverhältnis z.B. 100/3:0:0 (ΔP11:ΔP12:ΔP14), während bei anderen Betriebszuständen als einem Startvorgang der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs (im Normal-Steuermodus) das Verteilungsverhältnis 100/3:100/3:100/3 (ΔP11:ΔP12:ΔP14) beträgt.
  • Die von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 ausgeführte Antriebsregelung des ersten Motors 36 umfasst eine Stellungsregelung zur Steuerung des Lenkwinkels in Abhängigkeit vom Lenkradwinkel, eine Drehzahlregelung zur Regelung der Motordrehzahl entsprechend dem Drehzahlbefehl C1 sowie eine für die Stellungsregelung erforderliche Drehmomentregelung des Abtriebsmoments des Elektromotors, um die erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft zu erhalten.
  • Bei dem Stromregler 21C erfolgt hierbei unter Rückkopplung eine dahingehende Stromregelung, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (Drehmomentbefehl ΔP11) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (Stromwert iq und Stromwert id des ersten Motors 36) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • (1-2) Erster Störungs-Steuermodus
  • Wenn sich das erste System SY1 im Normalzustand befindet und bei dem zweiten System SY2 und/oder dem dritten System SY3 ein Störzustand vorliegt, geht die erste elektronische Steuereinheit 21 in den ersten Störungs-Steuermodus über. Hierbei verteilt die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B der ersten elektronischen Steuereinheit 21 den Drehmomentbefehl ΔP10 auf die beiden im Normalzustand befindlichen Systeme und schließt das im Störzustand befindliche System aus.
  • 15 veranschaulicht die Steuerung bzw. Regelung für den Fall, dass sich das erste System SY1 und das zweite System SY2 im Normalzustand befinden, während bei dem dritten System SY3 ein Störzustand vorliegt.
  • Wenn bei dem zweiten System SY2 ein Störzustand vorliegt, während sich das erste System SY1 und das dritte System SY3 im Normalzustand befinden, kann das zweite System SY2 durch das dritte System SY3 gemäß 15 ersetzt werden.
  • Wenn bei dem dritten System SY3 ein Störzustand vorliegt, unterbricht die dritte elektronische Steuereinheit 23 des dritten Systems SY3 die Regelung des dritten Motors 43. Sodann nimmt die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B des ersten Systems SY1 eine Neuverteilung des Drehmomentbefehls ΔP10 auf zwei Systeme vor, d.h., die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B unterteilt den Drehmomentbefehl ΔP10 in einen geteilten Drehmomentbefehl ΔP11a für das erste System SY1 und einen geteilten Drehmomentbefehl ΔP12a für das zweite System SY2 und führt die beiden geteilten Drehmomentbefehle ΔP11a und ΔP12a jeweils dem Stromregler 21C des ersten Systems SY1 bzw. dem Stromregler 22C des zweiten Systems SY2 zu, wobei das Verteilungsverhältnis hierbei 50:50 (ΔP11a:ΔP12a) beträgt.
  • Im ersten Störungs-Steuermodus werden die PI-Regler 64 und 65 der Stromregler bei jedem im Normalzustand befindlichen System im Vergleich zu dem Normal-Steuermodus, bei dem sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden, auf unterschiedliche Stromschleifenverstärkungen eingestellt. Die Stromschleifenverstärkung stellt hierbei die Integralverstärkung und Proportionalverstärkung der PI-Regler 64 und 65 dar, wobei diese Verstärkungen im Störungs-Steuermodus im Vergleich zu den Verstärkungsfaktoren im Normal-Steuermodus auf höhere Werte eingestellt werden.
  • Da die Stromschleifenverstärkung in diesem ersten Störungs-Steuermodus auf einen höheren Wert als die Stromschleifenverstärkung im Normal-Steuermodus eingestellt wird, tritt keine Abnahme der Motor-Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 und damit auch keine Abnahme der Nachführempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 auf.
  • Nachstehend wird auf den Drehmomentbefehl ΔP10 näher eingegangen.
  • Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet und die Fahrbahnreaktion relativ gering ist, wird ein derartiger Drehmomentbefehl ΔP10 (d.h., die Summe von ΔP11a und ΔP12a) erzeugt, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T, der durch das Drehmoment der Betätigung nur des ersten Motors 36 und des zweiten Motors 37 in Abhängigkeit von den geteilten Drehmomentbefehlen ΔP11a und ΔP12a erhalten wird, mit dem Lenkwinkel der gelenkten Räder T identisch ist, der durch das durch Betätigung sämtlicher drei Motoren 36, 37 und 43 im Normalzustand sämtlicher Systeme erzeugte Drehmoment erhalten wird.
  • Wenn sich das Fahrzeug dagegen im Stillstand befindet, wird ein derartiger Drehmomentbefehl ΔP10 erzeugt, dass bei den gelenkten Rädern T durch das von dem ersten Motor 36 und dem zweiten Motor 37 in Abhängigkeit von den Drehmomentbefehlen AP11a und ΔP12a erzeugte Drehmoment ein kleinerer Winkel eingestellt wird, als dies im Normalzustand sämtlicher drei Systeme SY1, SY2 und SY3 der Fall ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt der Drehmomentbefehl ΔP10 einen Wert dar, der mit dem Gesamtwert der Drehmomentbefehle ΔP11 und ΔP12 im Normal-Steuermodus identisch ist (siehe 14).
  • 2. Zweite elektronische Steuereinheit (ECU) 22 und dritte elektronische Steuereinheit (ECU) 23
  • Nachstehend wird auf die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 näher eingegangen.
  • (2-1) Erste elektronische Steuereinheit 21 im Start-Steuermodus und im Normal-Steuermodus
  • Wenn sich die erste elektronische Steuereinheit 21 im Normal-Steuermodus befindet, erhalten der Stromregler 22C der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 und der Stromregler 23C der dritten elektronischen Steuereinheit 23 geteilte Drehmomentbefehle ΔP12 und ΔP14 in der in 14 veranschaulichten Weise.
  • Betrieb und Arbeitsweise der Stromregler 22C und 23C im Normal-Steuermodus sind bereits in Bezug auf den Stromregler 21C gemäß 6 beschrieben worden.
  • Der Stromregler 22C führt eine unter Rückkopplung erfolgende Stromregelung dahingehend durch, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (Drehmomentbefehl ΔP12) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (Stromwert iq und Stromwert id des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt.
  • Der Stromregler 23C führt eine unter Rückkopplung erfolgende Stromregelung dahingehend durch, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (Drehmomentbefehl ΔP14) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (dem Stromwert iq und dem Stromwert id des dritten Motors 43) den Wert Null annimmt. Die von den Stromreglern 21C, 22C und 23C durchgeführte Stromregelung entspricht hierbei einer Drehmomentregelung.
  • (2-2) Zweiter Störungs-Steuermodus
  • Nachstehend wird die im Falle eines Störzustands des ersten Systems SY1 erfolgende Steuerung bzw. Regelung näher beschrieben.
  • Wenn bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, während sich das zweite System SY2 im Normalzustand befindet, wirkt die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 in Bezug auf die dritte elektronische Steuereinheit 23 des dritten Systems SY3 als Steuereinrichtung höherer Ordnung, d.h., die zweite elektronische Steuereinheit 22 wirkt in diesem Falle als Hauptsteuereinrichtung, während die dritte elektronische Steuereinheit 23 dann als Nebensteuereinrichtung wirkt.
  • Wenn dagegen bei dem ersten System SY1 und dem zweiten System SY2 ein Störzustand vorliegt, während sich das dritte System SY3 im Normalzustand befindet, wirkt die dritte elektronische Steuereinheit 23 des dritten Systems SY3 als alleinige Steuereinheit der Lenkungs-Steuereinrichtung 1.
  • Der zweite Störungs-Steuermodus wird ausgeführt, wenn nur ein Störzustand des ersten Systems SY1 vorliegt (16) oder wenn bei dem ersten System SY1 und einem der beiden anderen Systeme SY2 und SY3 ein Störzustand vorliegt 17).
  • (2-2-1) Vorliegen eines Störzustands nur bei dem ersten System SY1
  • Wenn nur bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, unterbricht die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 die Steuerung des ersten Motors 36 in der in 16 veranschaulichten Weise.
  • Im zweiten Störungs-Steuermodus aktiviert die zweite elektronische Steuereinheit 22 den Stellungsregler 22A, die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B, den Stromregler 22C, den Drehzahlregler 22D und den Differentialprozessor 22E.
  • Im zweiten Störungs-Steuermodus umfasst die von der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 ausgeführte Antriebsregelung des zweiten Motors 37 eine Stellungsregelung zur Steuerung des Lenkwinkels in Abhängigkeit von dem Lenkradwinkel, eine Drehzahlregelung zur Regelung der Motordrehzahl entsprechend dem Drehzahlbefehl C2 und eine für die Stellungsregelung erforderliche Drehmomentregelung des Abtriebsmoments des Elektromotors, um die erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft zu erhalten.
  • Im zweiten Störungs-Steuermodus führt die zweite elektronische Steuereinheit 22 eine dahingehende Betätigung des zweiten Motors 37 über die zweite Ansteuerschaltung 57 herbei, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T mit einem Sollwinkel übereinstimmt, der dem von dem zweiten Lenkradwinkelsensor 15 erfassten Lenkradwinkel entspricht, d.h., dass die zur Einstellung eines Solllenkwinkels erforderliche Schubkraft bzw. Längskraft erzeugt wird.
  • Im einzelnen erhält der Stellungsregler 22A hierbei den von dem Lenkradwinkelsensor 15 erfassten Lenkradwinkel (Stellungsbefehl) und das von dem zweiten Drehwinkelsensor 53 zugeführte Detektionssignal und berechnet den Drehwinkel der Motorwelle 39 in Relation zum Stator auf der Basis dieses Detektionssignals des zweiten Drehwinkelsensors 53, das einer Stellungsinformation in Bezug auf den zweiten Lenkantriebsmotor 37 entspricht.
  • Der Stellungsregler 22A berechnet sodann die Differenz zwischen dem Istdrehwinkel des zweiten Motors 37 (der Motorwelle 39) und dem der Lenkstellung des Lenkrades 10 entsprechenden Solldrehwinkel der Motorwelle 39 und erzeugt hierbei einen Drehzahlbefehl C2 durch Multiplikation dieser Differenz mit einer für die Stellungsregelung der Lenkschubstange 35 bzw. den Lenkwinkel der gelenkten Räder T erforderlichen vorgegebenen Verstärkung, woraufhin dieser Drehzahlbefehl C2 dem Drehzahlregler 22D zugeführt wird.
  • Der Differentialprozessor 22E berechnet hierbei die Motordrehzahl auf der Basis des von dem zweiten Drehwinkelsensor 53 abgegebenen Detektionssignals und führt die berechnete Motordrehzahl dem Drehzahlregler 22D zu.
  • Der Drehzahlregler 22D berechnet sodann die Differenz zwischen dem Drehzahlbefehl C2 und der Motor-Istdrehzahl und erzeugt einen Drehmomentbefehl ΔP13 durch Multiplikation dieser Differenz mit einer zur Lenkgeschwindigkeitsregelung der gelenkten Räder T erforderlichen vorgegebenen Verstärkung, woraufhin dieser Drehmomentbefehl ΔP13 der Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B zugeführt wird. Der Drehzahlregler 22D führt somit eine dahingehende Drehzahlregelung durch, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehzahlbefehl C2) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (der Motordrehzahl des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt. Der Drehmomentbefehl ΔP13 entspricht hierbei einem zweiten Drehmomentbefehl, der auf der Basis des Ergebnisses der Drehzahlregelung erzeugt wird.
  • Die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B teilt den Drehmomentbefehl ΔP13 durch ein der Anzahl der im Normalzustand befindlichen Systeme entsprechendes Verhältnis, erzeugt hierbei geteilte Drehmomentbefehle ΔP15 und ΔP16 und führt diese geteilten Drehmomentbefehle ΔP15 und ΔP16 jeweils dem Stromregler 22C des zweiten Systems SY2 bzw. dem Stromregler 23C des dritten Systems SY3 zu.
  • Da sich bei diesem Beispiel die Systeme SY2 und SY3 beide im Normalzustand befinden, beträgt das Verteilungsverhältnis 50:50 (ΔP15:ΔP16).
  • Im Vergleich zu dem Fall, dass sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden (dem Normal-Steuermodus) erzeugen die PI-Regler 64 und 65 der Stromregler eines jeden Systems im zweiten Störungs-Steuermodus unterschiedliche Stromschleifenverstärkungen. Die Stromschleifenverstärkung stellt hierbei die Integralverstärkung und Proportionalverstärkung der PI-Regler 64 und 65 dar. Im Störungs-Steuermodus sind diese Verstärkungen vorzugsweise größer als die Verstärkungsfaktoren im Normal-Steuermodus. Auf diese Weise wird eine Abnahme der Motor-Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 vermieden.
  • Nachstehend wird auf den Drehmomentbefehl ΔP13 näher eingegangen.
  • Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet und die Fahrbahnreaktion relativ gering ist, wird ein derartiger Drehmomentbefehl ΔP13 (d.h., die Summe von ΔP15 und ΔP16) erzeugt, dass der Lenkwinkel der gelenkten Räder T, der durch das durch Betätigung nur des zweiten Motors 37 und des dritten Motors 43 in Abhängigkeit von den geteilten Drehmomentbefehlen ΔP15 und ΔP16 erzeugte Drehmoment erhalten wird, mit dem Lenkwinkel der gelenkten Räder T identisch ist, der durch das im Normalzustand sämtlicher Systeme durch Betätigung der drei Motoren 36, 37 und 43 erzeugte Drehmoment erhalten wird.
  • Wenn sich das Fahrzeug dagegen im Stillstand befindet, wird der Drehmomentbefehl ΔP13 dahingehend erzeugt, dass die gelenkten Räder T durch das von dem zweiten Motor 37 und dem dritten Motor 43 in Abhängigkeit von den Drehmomentbefehlen ΔP15 und ΔP16 erzeugte Drehmoment auf einen kleineren Lenkwinkel als im Falle eines Normalzustands sämtlicher Systeme SY1, SY2 und SY3 eingestellt wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt der Drehmomentbefehl ΔP13 einen Wert dar, der mit dem Gesamtwert der Drehmomentbefehle ΔP12 und ΔP14 im Normal-Steuermodus identisch ist.
  • Im zweiten Störungs-Steuermodus entsprechen Betrieb und Arbeitsweise des Stromreglers 22C weitgehend dem Normal-Steuermodus.
  • Die Elemente des Stromreglers 22C verarbeiten den Drehmomentbefehl ΔP15, das Detektionssignal des zweiten Drehwinkelsensors 53 sowie die von den Stromsensoren 71 und 72 zugeführten Strommesssignale in Bezug auf die Erregerströme iu und iv und erzeugen hierbei eine Anzahl von Impulssignalen (PDM-Steuersignale), die der zweiten Ansteuerschaltung 57 zugeführt werden. Die zweite Ansteuerschaltung 57 erzeugt ihrerseits in Abhängigkeit von diesen Impulssignalen (PDM-Steuersignalen) eine Anzahl von Treiberspannungen, die einer jeden Phase des zweiten Motors 37 zugeführt werden.
  • Auf diese Weise führt der Stromregler 22C im zweiten Störungs-Steuermodus eine dahingehend Stromregelung durch, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehmomentbefehl ΔP15) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (dem Stromwert iq und dem Stromwert id des zweiten Motors 37) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht einer Drehmomentregelung.
  • Wenn nur bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, wird der Stromregler 23C der dritten elektronischen Steuereinheit 23 aktiviert, der dann eine unter Rückkopplung erfolgende Stromregelung dahingehend durchführt, dass die Differenz zwischen dem Befehlswert (dem Drehmomentbefehl ΔP16) und dem Rückkopplungswert bzw. Regelwert (dem Stromwert iq und dem Stromwert id des dritten Motors 43) den Wert Null annimmt. Diese Stromregelung entspricht ebenfalls einer Drehmomentregelung.
  • (2-2-2) Vorliegen eines Störzustands bei dem ersten System SY1 und einem weiteren System
  • Wenn gleichzeitig bei dem ersten System SY1 und einem weiteren System (dem System SY2 oder dem System SY3) ein Störzustand vorliegt, unterbricht die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 die Steuerung bzw. Regelung des ersten Motors 36, während die elektronische Steuereinheit des anderen im Störzustand befindlichen Systems die Steuerung bzw. Regelung des Motors dieses Systems unterbricht.
  • 17 veranschaulicht einen Steuermodus, bei dem im Falle des ersten Systems SY1 und des dritten Systems SY3 ein Störzustand vorliegt, während sich das zweite System SY2 im Normalzustand befindet.
  • Der Steuermodus für den Fall, dass bei dem ersten System SY1 und dem zweiten System SY2 ein Störzustand vorliegt, während sich das dritte System SY3 im Normalzustand befindet, ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 17, indem das zweite System SY2 gegen das dritte System SY3 ausgetauscht wird.
  • Bei der zweiten elektronischen Steuereinheit 22 werden der Stellungsregler 22A, die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B, der Stromregler 22C, der Drehzahlregler 22D und der Differentialprozessor 22E aktiviert.
  • Die Anordnung dieser Bauelemente ist mit der Anordnung gemäß 16 identisch, obwohl das Verteilungsverhältnis der Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B unterschiedlich ist und bei diesem Ausführungsbeispiel 100:0 (ΔP15:ΔP16) beträgt. Der von der Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B dem Stromregler 22C zugeführte Drehmomentbefehl ΔP15 ist somit identisch mit dem Drehmomentbefehl ΔP13, der von dem Drehzahlregler 22D der Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B zugeführt wird. Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, führt die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 22B zwar der dritten elektronischen Steuereinheit 23 den Drehmomentbefehl ΔP16 zu, der in diesem Falle jedoch den Wert Null hat.
  • Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise der Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel näher eingegangen.
  • 13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms, das von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 in vorgegebenen Intervallen ausgeführt wird.
  • In einem Schritt S100 überprüft die erste elektronische Steuereinheit 21, ob ein Startvorgang bzw. eine Startzeit der Brennkraftmaschine vorliegt oder ob die Brennkraftmaschine bereits gestartet worden ist. Wenn hierbei die Brennkraftmaschinen-Startzeit vorliegt (Schritt S100:JA) führt die erste elektronische Steuereinheit 21 den Ablauf des Start-Steuermodus in einem Schritt S200 durch.
  • Die erste elektronische Steuereinheit 21 befindet sich somit im Start-Steuermodus vom Zeitpunkt der Zuführung eines Einschaltsignals des Zündschalters bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer. Die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 des dritten Systems SY3 treten dagegen in Abhängigkeit von der Abgabe der Drehmomentbefehle ΔP12 und ΔP14 von der ersten elektronischen Steuereinheit 21 in den Start-Steuermodus ein.
  • Wenn nach der Zuführung des Einschaltsignals eine vorgegebene Zeitdauer vergangen ist (Schritt S100:NEIN), ermittelt die erste elektronische Steuereinheit 21 in Abhängigkeit von der Zuführung einer Fehler- oder Abweichungsinformation von den anderen Systemen SY2 und SY3, ob sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden oder nicht.
  • Wenn sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden (Schritt S300:JA), tritt die erste elektronische Steuereinheit 21 in einem Schritt S400 in den Normal-Steuermodus ein. Im Schritt S400 werden sämtliche Elektromotoren 36, 37 und 43 gleichzeitig in Abhängigkeit von dem dem jeweiligen System zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP11, ΔP12 bzw. ΔP14 betätigt.
  • Wenn dagegen im Schritt S300 festgestellt wird, dass sich nicht sämtliche Systeme im Normalzustand befinden bzw. dass bei zumindest einem System ein Störzustand vorliegt (Schritt S300:NEIN), identifiziert die erste elektronische Steuereinheit 21 in einem Schritt S500 das System, bei dem der Störzustand vorliegt, auf der Basis der von den jeweils anderen Systemen erhaltenen Fehler- oder Abweichungsinformationen.
  • Wenn sich hierbei das erste System SY1 im Normalzustand befindet (Schritt S500:JA), führt die erste elektronische Steuereinheit 21 in einem Schritt S600 eine erste Störungsverarbeitung durch, bei der die Drehmoment-Verteilungseinrichtung 21B der ersten elektronischen Steuereinheit 21 den Drehmomentbefehl ΔP10 auf die im Normalzustand befindlichen Systeme verteilt und das im Störzustand befindliche System ausschließt. Hierbei unterbricht die elektronische Steuereinheit des im Störzustand befindlichen Systems die Steuerung bzw. Regelung des zugehörigen Motors.
  • Wenn dagegen bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt (Schritt S500:NEIN), führt die erste elektronische Steuereinheit 21 in einem Schritt S700 eine zweite Störungsverarbeitung durch, bei der die erste elektronische Steuereinheit 21 die Steuerung bzw. Regelung des ersten Motors 36 in der in 16 veranschaulichten Weise unterbricht.
  • Wenn nur bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, wirkt die zweite elektronische Steuereinheit 22 des zweiten Systems SY2 in Bezug auf die dritte elektronische Steuereinheit 23 des dritten Systems SY3 als Steuereinrichtung höherer Ordnung und führt den unter dem Abschnitt 2-2-1 beschriebenen Ablauf aus.
  • Wenn bei dem ersten System SY1 und einem weiteren System ein Störzustand vorliegt, führt somit die elektronische Steuereinheit des im Normalzustand befindlichen Systems den unter dem Abschnitt 2-2-2 beschriebenen Ablauf aus.
  • Das vorstehend beschriebene dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung bietet folgende Vorteile:
    • (1) Die Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst eine Anzahl von Systemen SY1, SY2 und SY3 mit drei Motoren 36, 37 und 43, die koaxial angeordnet sind und im wesentlichen die gleiche Leistung aufweisen, sowie drei Steuereinrichtungen 21, 22 und 23 zur jeweiligen Steuerung dieser drei Motoren. Die drei Steuereinrichtungen 21, 22 und 23 führen zum Antrieb einer gemeinsamen Lenkschubstange 35 eine gleichzeitige Betätigung der zugehörigen Motoren 36, 37 und 43 herbei. Hierbei erzeugt die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 einen Drehmomentbefehl ΔP10 (einen ersten Drehmomentbefehl) zur Betätigung des Rad-Lenkantriebsmechanismus 200 auf der Basis der Lenkstellung des Lenkrades 10 und der Stellungsinformation des zugehörigen ersten Motors 36 und verteilt diesen Drehmomentbefehl ΔP10 in Abhängigkeit von der Anzahl der Systeme. Die erste elektronische Steuereinheit 21 führt außerdem eine Drehmomentregelung für den ersten Motor 36 in Abhängigkeit von einem dem ersten System SY1 zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP11 durch. Bei den anderen Systemen, d.h., den Systemen SY2 und SY3, führen die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 eine Drehmomentregelung für die zugehörigen Motoren 37 und 43 in Abhängigkeit von dem diesen Systemen jeweils zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP12 bzw. ΔP14 zu. Auf diese Weise ist ein System einem Regelkreis höherer Ordnung (der Stellungsregelung und Drehzahlregelung) zugeordnet, berechnet das für die Lenkungssteuerung erforderliche Drehmoment und verteilt das berechnete Drehmoment auf die Gesamtzahl der im Normalzustand befindlichen Systeme (in diesem Falle 3). Jedes System führt außerdem auch eine Regelung (Drehmomentregelung) im Rahmen eines Regelkreises niedrigerer Ordnung durch. Da die Stellungssteuerung bzw. Stellungsregelung der gelenkten Räder T (der Lenkschubstange 35 bzw. des Elektromotors) allein über das erste System SY1 erfolgt, treten auch bei gleichzeitiger Betätigung sämtlicher Motoren 36, 37 und 43 keine Drehmomentinterferenzen zwischen den Motoren 36, 37 und 43 auf, sodass auch kein Drehmomentabfall durch Drehmomentinterferenzen verursacht wird und damit auch keine Verringerung der Ansprechempfindlichkeit oder Nachführempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 auftritt. Da keine Drehmomentinterferenzen auftreten, kommt es auch nicht zu einer Geräusch-, Vibrations- und Wärmeentwicklung.
    • (2) Die erste elektronische Steuereinheit 21, die zweite elektronische Steuereinheit 22 und die dritte elektronische Steuereinheit 23 erfassen jeweils Störzustände bei anderen Systemen als dem eigenen System. Wenn bei einem oder mehreren Systemen einschließlich des den Drehmomentbefehl ΔP10 erzeugenden ersten Systems ein Störzustand vorliegt, erzeugt eine der elektronischen Steuereinheiten eines weiteren, im Normalzustand befindlichen Systems auf der Basis der Stellungsinformation in Bezug auf den Motor des eigenen Systems und der Lenkstellung des Lenkrades 10 einen weiteren Drehmomentbefehl ΔP13 (einen zweiten Drehmomentbefehl) und verteilt diesen Drehmomentbefehl ΔP13 (den zweiten Drehmomentbefehl) in Abhängigkeit von der Anzahl der weiterhin im Normalzustand befindlichen Systeme. Bei jedem System wird dann die Drehmomentregelung für den zugehörigen Motor in Abhängigkeit von dem dem System jeweils zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP15 bzw. ΔP16 durchgeführt.
  • Auch wenn somit bei dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, kann der Lenkeinschlag der gelenkten Räder T durch ein weiterhin im Normalzustand befindliches System wie z.B. das zweite System SY2 gewährleistet werden.
  • Wenn das dem Regelkreis höherer Ordnung (der Stellungsregelung und Drehzahlregelung) zugeordnete System (SY1) zu den Systemen zählt, bei denen ein Störzustand vorliegt, übernimmt auf diese Weise eines der weiterhin im Normalzustand befindlichen anderen Systeme (SY2, SY3) diesen Regelkreis höherer Ordnung und nimmt eine Neuverteilung des berechneten erforderlichen Gesamtdrehmoments in Abhängigkeit von der Anzahl der weiterhin im Normalzustand befindlichen Systeme vor. Da die vorgesehenen Motoren 36, 37 und 43 eine identische Leistung aufweisen, besteht bei Auftreten eines Störzustands bei einem System keine Beschränkung in Bezug auf die Drehmomentverteilung, was die Drehmomentregelung vereinfacht, wobei darüber hinaus auch keine Verringerung der Motor-Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 bei Vorliegen eines Störzustands in der Lenkungs-Steuereinrichtung 1 auftritt.
    • (3) Die Lenkungs-Steuereinrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst die elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23, die jeweils als Störungserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Störzustands bei anderen Systemen als dem eigenen System dienen. Wenn bei einem oder mehreren Systemen mit Ausnahme des den Drehmomentbefehl ΔP10 erzeugenden ersten Systems SY1 ein Störzustand vorliegt, verteilt die erste elektronische Steuereinheit 21 des ersten Systems SY1 den Drehmomentbefehl ΔP10 auf die Anzahl der weiterhin im Normalzustand verbliebenen Systeme. Die erste elektronische Steuereinheit 21 und die elektronische Steuereinheit 22 des weiterhin im Normalzustand verbliebenen anderen Systems (des zweiten Systems SY2 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 15) führen dann eine Drehmomentregelung für die zugehörigen Motoren 36 und 37 in Abhängigkeit von dem dem zugehörigen System jeweils zugeteilten Drehmomentbefehl ΔP11a bzw. ΔP12a durch.
  • Wenn somit bei einem anderen System als dem ersten System SY1 ein Störzustand vorliegt, ist der Lenkeinschlag der gelenkten Räder T weiterhin durch die erste elektronische Steuereinheit 21 gewährleistet, die den Drehmomentbefehl ΔP10 (den ersten Drehmomentbefehl) auf die Anzahl der weiterhin im Normalzustand verbliebenen Systeme verteilt.
  • Wenn dagegen das dem Regelkreis höherer Ordnung (der Stellungsregelung und Drehzahlregelung) zugeordnete System nicht zu den Systemen zählt, bei denen ein Störzustand vorliegt, bleibt dieses vor Auftreten des Störzustands dem Regelkreis höherer Ordnung zugeordnete System auch nach Vorliegen des Störzustands weiterhin dem Regelkreis höherer Ordnung zugeordnet und verteilt den Drehmomentbefehl ΔP10 auf die Anzahl der im Normalzustand verbliebenen Systeme. Da die vorgesehenen Motoren die gleiche Leistung aufweisen, vereinfacht sich die Verteilung des Drehmomentbefehls ΔP10, wobei keine Verringerung der Motor-Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 auch bei Vorliegen eines Störzustands in der Lenkungs-Steuereinrichtung 1 auftritt.
    • (4) Bei der Drehmomentregelung des dritten Ausführungsbeispiels findet eine Rückkopplung des Stroms der Elektromotoren statt. Wenn sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden und wenn bei einem oder mehreren Systemen ein Störzustand vorliegt, erfolgt über die drei elektronischen Steuereinheiten 21, 22 und 23 eine Änderung der Stromschleifenverstärkung im Rahmen der Stromregelung. Auf diese Weise wird eine Verschlechterung des Ansprechverhaltens bzw. eine Verringerung der Ansprechempfindlichkeit in Bezug auf eine Betätigung des Lenkrades 10 auch dann verhindert, wenn ein oder mehrere Systeme schadhaft sind.
  • Für den Fachmann ist ersichtlich, dass die Erfindung auch in anderer Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Hierbei kann die Erfindung insbesondere in folgender Form modifiziert werden:
    • (1) Die Anzahl der Systeme ist nicht auf zwei oder drei beschränkt, sondern kann auch vier oder mehr betragen.
  • In diesem Falle übernimmt ein System den Regelkreis höherer Ordnung für die Stellungsregelung und Stromregelung, während die anderen Systeme einen Regelkreis niedrigerer Ordnung für die Stromregelung übernehmen. Wenn bei einem System ein Störzustand vorliegt, übernimmt eines der im Normalzustand verbliebenen Systeme die Stellungsregelung und Stromregelung, während die anderen Systeme die Stromregelung übernehmen.
  • Wenn somit vier oder mehr Systeme vorhanden sind und sich sämtliche Systeme im Normalzustand befinden, übernimmt ein System einen Regelkreis höherer Ordnung für die Stellungsregelung, Drehzahlregelung und Stromregelung, während die anderen Systeme einen Regelkreis niedrigerer Ordnung für die Stromregelung übernehmen. Wenn sich ein System im Störzustand befindet, übernimmt eines der im Normalzustand verbliebenen Systeme die Stellungsregelung, Drehzahlregelung und Stromregelung, während die anderen Systeme die Stromregelung übernehmen. Wenn sich somit sämtliche Systeme im Normalzustand befinden, wird die Lenkschubstange 35 von der gemeinsamen Abtriebsleistung sämtlicher Motoren angetrieben, während bei Vorliegen eines Störzustands eines Systems die Lenkschubstange 35 von der gemeinsamen Abtriebsleistung der verbleibenden Motoren angetrieben wird.
    • (2) Der Drehwinkelsensor kann anstelle des verwendeten Drehgebers bzw. Drehstellungsgebers in Form eines Drehcodierers auch einen Drehstellungssensor wie einen Drehmelder (Resolver) umfassen.
    • (3) Die Erfindung ist nicht auf die Lenkungs-Steuereinrichtung 1 des steer-by-wire-Typs beschränkt, sondern kann auch bei einer Steuereinrichtung für eine elektrische bzw. elektromotorische Hilfskraftlenkung Verwendung finden, wobei in diesem Falle die Lenkschubstange 35 durch eine Zahnstange ersetzt ist, ein Ritzel mit der Lenkspindel 11 verbunden ist und die Zahnstange und die Lenkspindel über einen Zahnstangenmechanismus miteinander in Wirkverbindung stehen.
  • Wenn bei sämtlichen Systemen (SY2) mit Ausnahme des Systems (SY1), das die den Drehmomentbefehl verteilende elektronische Steuereinheit (21) umfasst, ein Störzustand vorliegt, beinhaltet der Begriff "Drehmomentbefehlsverteilung" die Zuführung eines Drehmomentbefehls nur zu dem diese elektronische Steuereinheit umfassenden System (SY1).
  • Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Lenkungs-Steuereinrichtung (1) zur Aufrechterhaltung von Betriebseigenschaften unabhängig davon, ob normale Betriebsbedingungen oder ein Störzustand vorliegen. Die Lenkungs-Steuereinrichtung umfasst hierbei mehrere Motoren (36, 37, 43) für den Lenkantrieb von gelenkten Rädern (T) sowie eine Anzahl von elektronischen Steuereinheiten (21, 22, 23), die jeweils einem der Motoren zugeordnet sind. Wenn ein normaler Betriebszustand der Lenkungs-Steuereinrichtung vorliegt, wird ein Drehmomentbefehl erzeugt, der das für den Lenkeinschlag der gelenkten Räder erforderliche Drehmoment repräsentiert. Dieser Drehmomentbefehl wird entsprechend der Anzahl von vorhandenen Motoren unterteilt. Die elektronischen Steuereinheiten steuern dann den jeweils zugeordneten Motor in Abhängigkeit von dem entsprechenden zugeteilten Drehmoment.
  • Im übrigen sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nur durch die Patentansprüche definiert ist.

Claims (4)

  1. Lenkungs-Steuereinrichtung (1) mit einem Rad-Lenkantriebsmechanismus (200) mit mehreren koaxial angeordneten, im wesentlichen die gleiche Leistung aufweisenden und gleichzeitig angetriebenen Motoren (36, 37, 43) zum Lenkantrieb eines gelenkten Rades (T), mehreren Steuereinrichtungen (21, 22, 23), die jeweils einen zugehörigen Motor steuern, und mehreren Systemen (SY1, SY2, SY3), die von den mehreren Motoren und den mehreren Steuereinrichtungen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eines der Systeme einen ein Drehmoment zur Verstellung des gelenkten Rades repräsentierenden ersten Drehmomentbefehl (ΔP, ΔP10) auf der Basis der Lenkstellung eines Lenkrades (10) und einer Stellungsinformation des diesem System zugeordneten Motors erzeugt, den ersten Drehmomentbefehl in Abhängigkeit von der Anzahl der Systeme zur Erzeugung eines oder mehrerer unterteilter Drehmomentbefehle (ΔP1, ΔP2, ΔP3; ΔP11, ΔP12, ΔP13) verteilt, die jeweils einem zugeordneten System zugeführt werden, und das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem diesem System zugeteilten Drehmomentbefehl steuert, und die Steuereinrichtung zumindest eines weiteren der Systeme das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem dem zumindest einen weiteren System zugeteilten Drehmomentbefehl steuert.
  2. Lenkungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Systeme jeweils eine Störungs-Detektionseinrichtung (21, 22, 23) zur Erfassung einer System-Beeinträchtigung aufweisen, wobei im Falle einer Beeinträchtigung eines oder mehrerer der Systeme einschließlich des den ersten Drehmomentbefehl erzeugenden Systems die Steuereinrichtung eines normal funktionsfähigen Systems einen ein Drehmoment zur Verstellung des gelenkten Rades repräsentierenden zweiten Drehmomentbefehl (ΔP3, ΔP13) auf der Basis der Lenkstellung des Lenkrades und einer Stellungsinformation des zugehörigen Motors erzeugt, aus dem zweiten Drehmomentbefehl in Abhängigkeit von der Anzahl der normal funktionsfähigen Systeme einen oder mehrere verteilte Drehmomentbefehle (ΔP3; ΔP13; ΔP15, ΔP16) erzeugt, die jeweils einem zugeordneten, normal funktionsfähigen System zugeführt werden, und das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem dem normal funktionsfähigen System zugeteilten Drehmomentbefehl steuert, und die Steuereinrichtung zumindest eines weiteren der normal funktionsfähigen Systeme das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem dem zumindest einen weiteren normal funktionsfähigen System zugeteilten Drehmomentbefehl steuert.
  3. Lenkungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Systeme jeweils eine Störungs-Detektionseinrichtung (21, 22, 23) zur Erfassung einer System-Beeinträchtigung aufweisen, wobei im Falle einer Beeinträchtigung eines oder mehrerer der Systeme mit Ausnahme des den ersten Drehmomentbefehl erzeugenden Systems die Steuereinrichtung dieses Systems den einen oder die mehreren, aus dem ersten Drehmomentbefehl gebildeten verteilten Drehmomentbefehle (ΔP11a, ΔP12a) in Abhängigkeit von der Anzahl der normal funktionsfähigen Systeme erzeugt und jeweils einem zugeordneten, normal funktionsfähigen System zuführt, und das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem diesem System zugeteilten Drehmomentbefehl (ΔP11a) steuert, und die Steuereinrichtung zumindest eines weiteren der normal funktionsfähigen Systeme das Drehmoment des zugehörigen Motors in Abhängigkeit von dem dem zumindest einen weiteren, normal funktionsfähigen System zugeteilten Drehmomentbefehl (ΔP12a) steuert.
  4. Lenkungs-Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Drehmomentsteuerung des zugehörigen Motors eine unter Rückkopplung erfolgende Regelung des Erregerstroms des zugehörigen Motors umfasst, wobei die Steuereinrichtungen jeweils eine unterschiedliche Stromschleifenverstärkung für die Regelung bei normaler Funktionsfähigkeit eines jeden Systems und die Regelung bei Beeinträchtigung eines oder mehrerer der Systeme aufweisen.
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