DE69728704T2 - Elektrische Servolenkung - Google Patents

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Atsushi Chuo-ku Igo
Kazuyuki Chuo-ku Yoshida
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung einer elektrischen Servolenkvorrichtung für die Unterstützung der Lenkkraft durch rotatorisches Antreiben eines Motors, um die Lenkkraft durch PWM-Steuerung zu unterstützen, wobei ein Sollwert des Motorstroms auf der Grundlage des erfassten Betrags des Lenkdrehmoments bestimmt wird, der als Sollwert für die automatische Steuerung verwendet wird.
  • Bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung für das rotatorische Antreiben eines Motors zur Unterstützung der Lenkkraft durch PWM-Steuerung auf der Grundlage des Stromsollwertes des Motors, der auf der Grundlage des erfassten Betrags des Lenkdrehmoments und des erfassten Betrags des Antriebsstroms für den Motor bestimmt wird, wird dann, wenn das Lenkrad zurückgedreht wird, der Lenkradrückstellstrom zum Motor geleitet, um die Lenkradrückstellsteuerung durchzuführen. Außerdem wird der Lenkradrückstellstrom auf null gesetzt, wenn das Lenkrad in die Stellung in der Nähe der Neutralstellung des Lenkrades (Lenkwinkels), bei dem das Fahrzeug geradeaus bewegt wird, zurückkehrt.
  • Wenn das Lenkrad in seine Neutralstellung zurückkehrt, hält es jedoch durch die Massenkraft des Motors bedingt in seiner Drehung in die Stellung nicht sofort inne, sondern wiederholt das Berechnen, um über die Neutralstellung (0°) hinauszugehen und dann wie ein Pendel umzukehren, bis es zur Neutralstellung konvergiert. Deswegen vergeht Zeit, bevor das Lenkrad zur Neutralstellung konvergiert ist und anhält, während der der Fahrzustand des Fahrzeugs nicht stabilisiert ist. Die Auswirkung dieses Phänomens ist im Fall des Fahrens bei hoher Geschwindigkeit besonders stark.
  • Um dieses Problem zu lösen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, wovon ein Vorschlag im US-Patent 4.754.829 beschrieben ist und beabsichtigt, den Motor zur Lenkunterstützung zu bremsen, wenn die Lenkdrehmomentbedingung und die Lenkdrehgeschwindigkeitsbedingung erfüllt sind, wobei sich das Lenkdrehmoment und/oder die Lenkdrehgeschwindigkeit mit der Fahrgeschwindigkeit ändern, ein Vorschlag im US-Patent 4.802.544 beschrieben ist und beabsichtigt, das Bremsen durch Kurzschließen zweier Anschlüsse des Motors zur Unterstützung der Lenkkraft auszuführen, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet und das Lenken unterbrochen ist, und ein Vorschlag im US-Patent 4.735.271 beschrieben ist und beabsichtigt, den Motor zur Unterstützung der Lenkkraft zu bremsen, wenn das Lenkdrehmoment nicht größer als ein vorgegebener Wert ist, die Lenkdrehgeschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist und das Lenksystem in der Neutralstellung ist.
  • Außerdem ist, wie in dem US-Patent 4.735.271 beschrieben ist, bereits vorgeschlagen worden, den Motor zur Unterstützung der Lenkkraft zu bremsen, wenn das Lenkdrehmoment nicht größer als ein vorgegebener Wert ist und die Drehzahl des Motors zur Unterstützung der Lenkkraft höher als ein vorgegebener Wert ist. In allen diesen Offenbarungen wird jedoch durch das abrupte Aufbringen der Bremskraft der Bremsstoß auf das Lenkrad übertragen, was ein unbefriedigendes Bremsgefühl vermittelt.
  • Außerdem zeigt GB 2 284 399 A eine elektrische Servolenkvorrichtung mit den im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 aufgelisteten Merkmalen.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die oben angeführten problematischen Punkte zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Servolenkvorrichtung zu schaffen, die ein gutes Lenkgefühl vermittelt und eine schnelle Rückkehr des Lenkrades in die Neutralstellung ermöglicht.
  • Eine elektrische Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung steht mit dem beigefügten Anspruch 1 in Übereinstimmung.
  • Durch diese Mittel ist es möglich, die Bremskraft, die dem Motor zur Unterstützung der Lenkkraft gegeben wird, auf einen großen oder kleinen Grad, der zu dem großen oder kleinen Grad der Drehgeschwindigkeit des Lenkrades in der Totzone, in die das Lenkrad zurückkehrt, proportional ist, zu steuern und die Änderung der Bremskraft zu glätten. Deshalb ist der beim Bremsen des Motors der dem Lenkrad versetzte Stoß klein und das Lenkgefühl gut, wobei es möglich ist, das Lenkrad schnell in die Neutralstellung zurückzubringen.
  • Ferner umfasst die Vorrichtung Absolutlenkwinkel-Erfassungsmittel, die einen Lenkwinkel ausgehend von dem Neutralpunkt eines Lenkwinkels des Lenkrades erfassen, wobei die Motorbremsmittel den Motor bremsen, wenn der von den Absolutlenkwinkel-Erfassungsmitteln erfasste Lenkwinkel kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Somit kann die Konvergenzsteuerung des Lenkrades verhindern, das ein Hindernis das Lenkrad zurückstellt, ohne in die Rückstellsteuerung des Lenkrades einzugreifen.
  • Ferner bewirken die Motorbremsmittel eine Erhöhung oder eine Erniedrigung des Tastverhältnisses der PWM-Steuerung in einem Bereich, der größer als ein vorgegebener Wert ist, entsprechend der Zunahme oder Abnahme der Drehgeschwindigkeit, wenn die Drehgeschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist, d. h., wenn die entgegengerichtete elektromotorische Kraft des Motors effektiv groß ist. Wenn andererseits die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades kleiner als der vorgegebene Wert ist, ist die Bremskraft nicht wirksam und ist die Drehkraft des Lenkrades klein, so dass keine Konvergenzsteuerung des Lenkrades ausgeführt wird. Demgemäß kann eine Konversionssteuerung des Lenkrades nur dann durchgeführt werden, wenn die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades größer als der vorgegebene Wert ist.
  • Ferner ist die Vorrichtung mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor ausgestattet. Die Motorbremsmittel empfangen vom Fahrgeschwindigkeitssensor ein Fahrgeschwindigkeitssignal und erhöhen oder erniedrigen das Tastverhältnis der PWM-Steuerung entsprechend der Zunahme oder Abnahme der Fahrgeschwindigkeit, wenn der Wert der Fahrgeschwindigkeit größer als ein vorgegebener Wert ist. Demgemäß kann während des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit, bei dem die Auswirkung des Zeitlassens, bis das Lenkrad unter Konvergieren zur Ruhe kommt, groß ist, eine zur Fahrgeschwindigkeit proportionale Konvergenzsteuerung des Lenkrades ausgeführt werden.
  • Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung mit der begleitenden Zeichnung deutlicher.
  • KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN AUS DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Konvergenz eines Lenkrades zu einer Neutralstellung bei einer herkömmlichen elektrischen Servolenkvorrichtung;
  • 2 ist ein Blockschaltplan, der einen Aufbau eines wesentlichen Teils einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist ein Ablaufplan, der eine Berechnung für die Rückstellung eines Lenkrades in eine Neutralstellung in der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ist ein Ablaufplan, der die Berechnung für die Rückstellung des Lenkrades in eine Neutralstellung bei der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Tastverhältnisses der PWM für die Lenkwinkelgeschwindigkeit bei der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Ansicht, die den Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten für die Fahrgeschwindigkeit bei der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 7A ist eine Ansicht, die die Bremskraftkennlinie für die Lenkwinkelgeschwindigkeit bei der herkömmlichen Vorrichtung zeigt;
  • 7B ist eine Ansicht, die die Bremskraftkennlinie für die Lenkwinkelgeschwindigkeit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt; und
  • 8 ist eine Ansicht, die die Konvergenz des Lenkrades zur Neutralstellung bei der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung genau beschrieben, um ihre Ausführungsformen zu zeigen.
  • 2 ist ein Blockschaltplan, der einen Aufbau eines wesentlichen Teils einer elektrischen Servolenkvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dieser elektrischen Servolenkvorrichtung wird ein Lenkdrehmomentsignal von einem an einer Lenkwelle vorgesehenen Drehmomentsensor 2 durch einen Phasenentzerrer 11 phasenkompensiert und an einen Hilfscontroller 12 gegeben.
  • Ein Fahrgeschwindigkeitssignal von einem Fahrgeschwindigkeitssensor 7 wird an den Hilfscontroller 12, einen Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Controller 4, einen Lenkradrückstellungs-Controller 22, einen Lenkwinkel-Neutralpunktberechnungs-Controller 20 und eine Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegeben. Der Hilfscontroller 12 gibt einen Soll-Stromwert auf der Grundlage des Lenkdrehmomentsignals vom Phasenentzerrer 11 und des Fahrgeschwindigkeitssignals vom Fahrgeschwindigkeitssensor 7 aus und gibt ihn an einen Vergleichsselektor 13. Zum anderen wird das Lenkdrehmomentsignal von dem Drehmomentsensor 2 durch einen Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Detektor 3 differenziert, wobei der differenzierte Wert an den Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Controller 4 gegeben wird. Der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Controller 4 gibt einen Stromwert aus, der zum Differenzwert des gegebenen Lenkdrehmomentsignals und des Fahrgeschwindigkeitsignals vom Fahrgeschwindigkeitsensor 7 proportional ist, um ihn an ein Additionsmittel 14 zu geben. Dieser Stromwert wird zur Kompensation der Trägheit eines Motors M verwendet.
  • Ein Motordrehzahlsignal von einem Motorumdrehungssensor 18, der die Drehzahl des Motors M zur Unterstützung der Lenkkraft erfasst, wird an einen Relativlenkwinkel-Detektor 19 gegeben, wobei der Relativlenkwinkel-Detektor 19 den Relativlenkwinkel eines Lenkrades aus dem Motordrehzahlsignal erfasst und die Relativwinkeldaten an den Lenkwinkel-Neutralpunkt-Kalkulator 20, ein Subtraktionsmittel 21 und einen Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektor 24 gibt.
  • Der Lenkwinkel-Neutralpunkt-Kalkulator 20 berechnet den Neutralpunkt des Lenkwinkels des Lenkrades, wenn ein Fahrzeug geradeaus fährt, und gibt die Ergebnisse der Berechnung an das Subtraktionsmittel 21. Das Subtraktionsmittel 21 subtrahiert die gegebenen Rechenergebnisse vom Relativlenkwinkel, um den Absolutlenkwinkel zur erhalten, der dem Lenkwinkel ausgehend vom Neutralpunkt des Lenkwinkels entspricht, und gibt das Signal davon an einen Lenkradrückstellungs-Controller 22.
  • Der Lenkradrückstellungs-Controller 22 gibt den Soll-Stromwert des Motors M für das Rückstellen des Lenkrades auf der Grundlage des Absolutlenkwinkels und des Fahrgeschwindigkeitssignals vom Fahrgeschwindigkeitssensor 7 aus und gibt ihn an den Vergleichsselektor 13.
  • Der Vergleichsselektor 13 gibt den Soll-Stromwert vom Hilfscontroller 12 an das Additionsmittel 14, wenn der Soll-Sollwert nicht nahezu null ist, während er den Soll-Stromwert vom Lenkradrückstellungs-Controller 22 an ein Additionsmittel 14 gibt, wenn der Soll-Sollwert nahezu null ist.
  • Das Additionsmittel 14 addiert den vom Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Controller 4 gegebenen Stromwert zum gegebenen Soll-Stromwert hinzu und gibt das Ergebnis der Addition an ein Subtraktionsmittel 15.
  • Das Subtraktionsmittel 15 erlangt die Abweichung zwischen dem Additionsergebnis vom Additionsmittel 14 und dem Rückkopplungswert des Antriebsstroms des Motors M, der von einer Motorstrom-Erfassungsschaltung 6 erfasst wird, und gibt die Abweichung an einen PI-Controller 16. Der PI-Controller 16 addiert die Abweichung (Proportionalelement) und den integrierten Wert (Integralelement) der Abweichung zum Steuerbetrag des vorherigen Falls hinzu und gibt ihn an einen PWM-Controller 17 als Strom-Steuerbetrag.
  • Der PWM-Controller 17 setzt den Steuerbetrag in ein PWM-Wellensignal und ein Signal, das die Drehrichtung des Motors M repräsentiert, um und gibt die Ergebnisse an eine Treiberschaltung 5. Die Treiberschaltung 5 ist aus den vier FETs Q1, Q2, Q3 und Q4 in einer H-Brücke aufgebaut, wobei der Motor M an ihrem Brückenteil angeschlossen ist.
  • Der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektor 24 erfasst aus dem gegebenen Relativlenkwinkel eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, die der Drehgeschwindigkeit des Lenkrades entspricht, und gibt sie an die Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 als Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal.
  • Das Lenkdrehmomentsignal vom oben beschriebenen Drehmomentsensor 2 wird außerdem an einen Totzonen-Detektor 23 gegeben. Der Totzonen-Detektor 23 erfasst, ob das gegebene Lenkdrehmomentsignal in der Totzone des Hilfscontrollers 12 liegt oder nicht und gibt dessen Erfassungssignal an die Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25. Das in den Totzonen-Detektor 23 eingegebene Lenkdrehmomentsignal entspricht dem Wert vor der Durchführung der Phasenkompensation. Dies ist der Fall, weil zum Lenkdrehmomentsignal nach der Phasenkompensation ein Differenzierelement hinzugekommen ist und die Möglichkeiten der Erfassung der Totzone abnehmen.
  • Die Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 bestimmt ein Tastverhältnis für die PWM-Steuerung zum Bremsen des Motors in Überseinstimmung mit dem Fahrgeschwindigkeitssignal vom Fahrgeschwindigkeitssensor 7, dem Totzonen-Erfassungssignal vom Totzonen-Detektor 23 und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal vom Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektor 24 und gibt das Tastverhältnis an den PWM-Controller 17. Das Bremsen des Motors M wird so ausgeführt, dass beim Rückstellen des Lenkrades schnell in die Neutralstellung konvergiert wird.
  • Wenn der vom PI-Controller 16 gegebene Steuerbetrag annähernd null ist und das von der Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebene Tastverhältnis größer als ein vorgegebener Betrag ist, schließt der PWM-Controller 17 durch die PWM-Steuerung auf der Grundlage des von der Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebenen Tastverhältnisses zwei Anschlüsse des Motors M in der Treiberschaltung 5 kurz, um einen Zustand zu erreichen, in dem der Strom auf der Grundlage der entgegengerichteten elektromotorischen Kraft fließt.
  • Sofern er nicht im Bereich der Totzone des Lenkwinkels des Lenkradrückstellungs-Controllers 22 (von z. B. ±15°) liegt, führt der PWM-Controller 17 keine PWM-Steuerung mit dem von der Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebenen Tastverhältnis durch.
  • Im Folgenden wird die Berechnung der elektrischen Servolenkvorrichtung mit dem obigen Aufbau beim Rückstellen des Lenkrades in die Neutralstellung erläutert, wobei, um dies zu zeigen, auf die Ablaufpläne (3, 4) Bezug genommen wird.
  • Zuerst wird im Phasenentzerrer 11 eine Phasenkompensation des Lenkdrehmoments vom Drehmomentsensor 2 ausgeführt (S10). Als nächstes wird dann, wenn das Fahrgeschwindigkeitssignal vom Fahrgeschwindigkeitssensor 7 beispielsweise weniger als 80 km/h angibt (S12), im Lenkradrückstellungs-Controller 22 auf der Grundlage des Absolutlenkwinkels und der Fahrgeschwindigkeit der Lenkradrückstellstrom berechnet (S14), um ein Zurückstellen des Lenkrades durch die Steuerung für den Antrieb des Motors zur Rückstellung des Lenkrades in die Neutralstellung zu veranlassen.
  • Als nächstes werden dann, wenn ein Konvergenz-Steuerkennzeichen gesetzt ist und die Steuerung der vier FETs Q1, Q2, Q3 und Q4, die die H-Brücke der Treiberschaltung 5 bilden, zuvor die Konvergenzsteuerung für das schnelle Konvergieren des Lenkrades zur Neutralstellung war (S16), die Richtungsangaben der FETs Q1 und Q2 auf der Hochspannungsseite ausgeschaltet (S18). Die FETs Q1, Q2, Q3 und Q4 werden entsprechend dem PWM-Signal jeweils durchgeschaltet, wenn in dem Zustand, in dem die Richtungsangaben ausgeschaltet sind, das PWM-Signal gegeben wird. Im Fall der Konvergenzsteuerung sind die Richtungsangaben der FETs Q1 und Q2 im Einschaltzustand, weshalb sie im Fall der Lenkradrückstellungssteuerung zuerst in den Ausschaltzustand versetzt werden.
  • Als nächstes wird das Konvergenz-Steuerkennzeichen gelöscht (S20).
  • Falls das Konvergenz-Steuerkennzeichen nicht gesetzt ist (S16), wird weder das Ausschalten der Richtungsangaben der FETs Q1 und Q2 (S18) noch das Löschen des Konvergenz-Steuerkennzeichens (S20) ausgeführt.
  • Falls das Fahrgeschwindigkeitssignal vom Fahrgeschwindigkeitssensor 7 80 km/h oder mehr angibt (S12) wird dann, wenn eine Totzone des Hilfscontrollers 12 des Lenkdrehmoments erfasst wird, von der Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 die Lenkwinkelgeschwindigkeit vom Lenkwinkelgeschwindigkeits-Detektor 24 abgelesen (S36). Wenn keine Totzone erfasst wird, wird untersucht, ob das Konvergenz-Steuerkennzeichen gesetzt ist oder nicht (S16).
  • Als nächstes wird dann, wenn die abgelesene (S36) Lenkwinkelgeschwindigkeit nicht größer als der Schwellenwert (von z. B. 205°/s) ist (S38), untersucht, ob das Konvergenz-Steuerkennzeichen gesetzt ist oder nicht (S16).
  • Wenn die abgelesene (S36) Lenkwinkelgeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet (S38), wird das Tastverhältnis der PWM-Steuerung, d. h. der PWM-Ausgangsrechenwert = (Lenkwinkelgeschwindigkeit – Schwellenwert) × K × Kp, berechnet, um es an den PWM-Controller 17 zu geben, wobei K eine Steuerungsverstärkung ist, Kp, wie in 6 gezeigt ist, ein Fahrgeschwindigkeitsfaktor ist, der von 0 → 1,0 geht, wenn die Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h → 90 km/h geht.
  • Der PWM-Ausgangsrechenwert (Tastverhältnis) geht beispielsweise dann wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit von 205 → 243°/s geht, wie in 5 gezeigt ist, von 75 → 100%. Dort wird eine Grenzwertverarbeitung ausgeführt, damit der berechnete Wert des PWM-Ausgangs 100% nicht überschreitet (S42).
  • Wenn das von der Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebene Tastverhältnis größer als der vorgegebene Wert ist, schaltet der PWM-Controller 17 die Richtungsangaben der FETs Q3 und Q4 der Treiberschaltung 5 auf der Erdungsseite aus (S44), so dass die FETs Q3 und Q4 bei der PWM-Steuerung nicht durchgeschaltet sind. Als nächstes wird das Konvergenz-Steuerkennzeichen gesetzt (S46), um die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuerungsberechnung durchzuführen (S22).
  • Der Schritt S22 und die folgenden Schritte S24, S26 und S28 werden in Anbetracht der Kontinuität der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuerung und der Lenkradrückstellungs-Steuerung mit der Konvergenzsteuerung bei jeder Steuerung ausgeführt.
  • Falls das Fahrgeschwindigkeitssignal nach dem Löschen des Konvergenz-Steuerkennzeichens (S20) [falls das Konvergenz-Steuerkennzeichen nach dem Schritt S16 nicht gesetzt ist (S16)] kleiner als 80 km/h ist (S12), wird der Stromwert, der dem Differenzwert des Lenkdrehmomentsignals und der Fahrgeschwindigkeit entspricht, berechnet (S22) und an das Additionsmittel 14 gegeben.
  • Als nächstes werden dann, wenn das Lenkdrehmoment in der Totzone ist, der Soll-Stromwert (S14) vom Lenkradrückstellungs-Controller 22, der durch den Vergleichsselektor 13 gewählt wird, und der berechnete (S22) Stromwert im Additionsmittel 14 addiert, um den Motorstrom-Sollwert zu berechnen (S24). Wenn das Lenkdrehmoment außerhalb der Totzone liegt, werden der Soll-Stromwert (S23) vom Hilfscontroller 12, der durch den Vergleichsselektor 13 ausgewählt wird, und der berechnete (S22) Sollwert addiert, um den Motorstrom-Sollwert zu berechnen (S24).
  • Hinsichtlich des Motorstrom-Sollwertes wird eine Abweichung vom Rückkopplungswert des Antriebsstroms des Motors M, der von der Motorstrom-Erfassungsschaltung 6 im Subtraktionsmittel 15 erfasst wird erhalten, die an den PI-Controller 16 gegeben wird. Der PI-Controller 16 addiert die Abweichung (Proportionalelement) und den integrierten Wert der Abweichung (Integralelement) zum vorherigen Steuerbetrag hinzu (S26) und gibt den Betrag an den PWM-Controller 17 als Stromsteuerbetrag.
  • Als nächstes wird dieser Steuerbetrag in dem PWM-Controller 17, wenn das Konvergenz-Steuerkennzeichen nicht gesetzt ist (S28), in das PWM-Wellensignal und das Signal, das die Drehrichtung des Motors M repräsentiert, umgesetzt und an die Treiberschaltung 5 gegeben (S30, S32).
  • Der Motor M dreht sich in der Richtung, die der Richtungsangabe durch den Schritt, der das FET-Paar, d. h. die FETs Q1 und Q4 oder die FETs Q2 und Q3, bei dem die Richtungsangaben eingeschaltet werden, durch das PWM-Wellensignal ein-/ausgeschaltet werden, folgt.
  • Wenn das Konvergenz-Steuerkennzeichen gesetzt ist (S28), sind die Richtungsangaben der FETs Q1 und Q2 auf der Hochspannungsseite der Treiberschaltung 5 eingeschaltet (S48), um das PWM-Signal auf der Grundlage des von der Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebenen Tastverhältnisses an die Treiberschaltung 5 zu geben (S32).
  • Im Motor M wird das FET-Paar aus den FETs Q1 und Q2, bei dem die Richtungsangaben eingeschaltet sind, durch das PWM-Wellensignal einausgeschaltet. Folglich wird durch die PWM-Steuerung im Motor M eine Schaltung, bei der wegen der entgegengerichteten elektromotorischen Kraft, die durch die eigene antriebslose Drehung erzeugt wird, Strom fließt (beide Anschlüsse des Motors M werden kurzgeschlossen) gebildet und durch die durch diesen Strom ausgeübte Bremskraft die Drehbewegung beschränkt.
  • Gemäß der Konvergenzsteuerung, die nicht von der herkömmlichen PWM-Steuerung abhängt (was der auf einem Tastverhältnis von 100% basierenden Steuerung entspricht), wie durch die Bremskraftkennlinie für die Lenkwinkelgeschwindigkeit von 7A gezeigt ist, wird, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit in die Konvergenzsteuerungszone gelangt, eine plötzlich große Bremskraft ausgeübt und dem Lenkrad ein starker Stoß versetzt. Jedoch weist die Bremskraft bei der Konvergenzsteuerung durch die oben erwähnte PWM-Steuerung, wie durch die Bremskraftkennlinie für die Lenkwinkelgeschwindigkeit von 7B gezeigt ist, eine allmähliche Zunahme auf, die mit der Zunahme der Lenkwinkelgeschwindigkeit einhergeht. Demgemäß ist der dem Lenkrad versetzte Stoß klein.
  • Ferner nimmt bei der Konvergenzsteuerung durch die oben erwähnte PWM-Steuerung, wie in 8 gezeigt ist, die Häufigkeit, mit der sich das Lenkrad unter Überschreiten der Neutralstellung (0°) in die Gegenrichtung dreht und wie ein Pendel zurückkehrt, im Vergleich zum Fall der herkömmlichen Bewegung, wie in 1 gezeigt ist, ab, so dass das Lenkrad schnell zur Neutralstellung konvergiert, um seine Drehung zu beenden.
  • Da diese Erfindung in mehreren Formen verkörpert sein kann, ohne vom Leitgedanken ihrer wesentlichen Merkmale abzuweichen, ist die vorliegende Ausführungsform deshalb veranschaulichend und nicht einschränkend, da der Rahmen der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die diesen vorhergehende Beschreibung definiert ist und alle Änderungen, die in den Umfang der Ansprüche fallen oder diesem Umfang äquivalent sind, somit als durch die Ansprüche umfasst auszulegen sind.

Claims (8)

  1. Elektrische Servolenkvorrichtung für die Unterstützung der Lenkkraft durch Bestimmen eines Sollwerts eines in einen Lenkkraftunterstützungs-Elektromotor fließenden Motorstroms auf der Grundlage eines erfassten Wertes eines durch Betätigen eines Lenkrades erzeugten Lenkdrehmoments und durch Antreiben des Motors durch eine PWM-Steuerung, derart, dass sich der Motorstrom dem Sollwert annähert, mit: Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmitteln (24), die die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades erfassen; und Motorbremsmitteln (17), die den Motor durch Kurzschließen der Motoranschlüsse bremsen, dadurch gekennzeichnet, dass sie Totzonen-Erfassungsmittel (23) enthält, die erfassen, ob der erfasste Wert des Lenkdrehmoments in einer Totzone liegt oder nicht, wobei der erfasste Wert in der Totzone nicht größer als ein vorgegebener Wert ist; und die Motorbremsmittel (17) den Motor bremsen, wenn von den Totzonen-Erfassungsmitteln (23) erfasst wird, dass der erfasste Wert des Lenkdrehmoments in der Totzone liegt, indem die Motoranschlüsse durch die PWM-Steuerung, die zu der von den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmitteln (24) erfassten Drehgeschwindigkeit des Lenkrades proportional ist, kurzgeschlossen werden.
  2. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Absolutlenkwinkel-Erfassungsmittel (21) umfasst, die einen Lenkwinkel ausgehend von dem Neutralpunkt eines Lenkwinkels des Lenkrades erfassen, wobei die Motorbremsmittel (17) den Motor bremsen, wenn der von den Absolutlenkwinkel-Erfassungsmitteln (21) erfasste Lenkwinkel kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
  3. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Motorbremsmittel (17) das Tastverhältnis der PWM-Steuerung in einem Bereich, der größer als ein vorgegebener Wert ist, entsprechend der Zunahme/Abnahme der Drehgeschwindigkeit erhöhen/erniedrigen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades, die von den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmitteln (24) erfasst wird, größer als ein vorgegebener Wert ist.
  4. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Motorbremsmittel (17) das Tastverhältnis der PWM-Steuerung in einem Bereich, der größer als ein vorgegebener Wert ist, entsprechend der Zunahme/Abnahme der Drehgeschwindigkeit erhöhen/erniedrigen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades, die von den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmitteln (24) erfasst wird, größer als ein vorgegebener Wert ist.
  5. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Fahrgeschwindigkeitssensor (7) umfasst, wobei die Motorbremsmittel (17) das Tastverhältnis der PWM-Steuerung entsprechend der Zunahme/Abnahme der Fahrgeschwindigkeit erhöhen/erniedrigen, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrgeschwindigkeitssignals, das von dem Fahrgeschwindigkeitssensor (17) ausgegeben wird, größer als ein vorgegebener Wert ist.
  6. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, die ferner einen Fahrgeschwindigkeitssensor (7) umfasst, wobei die Motorbremsmittel (17) das Tastverhältnis der PWM-Steuerung entsprechend der Zunahme/Abnahme der Fahrgeschwindigkeit erhöhen/erniedrigen, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrgeschwindigkeitssignals, das von dem Fahrgschwindigkeitssensor (7) ausgegeben wird, größer als ein vorgegebener Wert ist.
  7. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner einen Fahrgeschwindigkeitssensor (7) umfasst, wobei die Motorbremsmittel (17) das Tastverhältnis der PWM-Steuerung entsprechend der Zunahme/Abnahme der Fahrgeschwindigkeit erhöhen/erniedrigen, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrgeschwindigkeitssignals, das von dem Fahrgeschwindigkeitssensor (7) ausgegeben wird, größer als ein vorgegebener Wert ist.
  8. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner einen Fahrgeschwindigkeitssensor (7) umfasst, wobei die Motorbremsmittel (17) das Tastverhältnis der PWM-Steuerung entsprechend der Zunahme/Abnahme der Fahrgeschwindigkeit erhöhen/erniedrigen, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrgeschwindigkeitssignals, das von dem Fahrgeschwindigkeitssensor (7) ausgegeben wird, größer als ein vorgegebener Wert ist.
DE69728704T 1996-02-21 1997-02-17 Elektrische Servolenkung Expired - Lifetime DE69728704T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03390096A JP3572471B2 (ja) 1996-02-21 1996-02-21 電動パワーステアリング装置
JP3390096 1996-02-21

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DE69728704D1 DE69728704D1 (de) 2004-05-27
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US (1) US5984042A (de)
EP (1) EP0791522B1 (de)
JP (1) JP3572471B2 (de)
DE (1) DE69728704T2 (de)

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