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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung,
die eine Unterstützungskraft
von einem Motor zu einem Lenkungssystem eines Fahrzeugs in Übereinstimmung
mit dem Lenkungsdrehmoment, das durch einen Fahrer des Fahrzeugs
an ein Lenkrad angelegt wird, ausgibt, und sie bezieht sich genauer
auf eine neue Technik zum Begrenzen einer Spannung, die an den Motor
angelegt wird auf eine geeignete Art und Weise beim Auftreten einer
Anomalie in einem Motorstrom-Steuersystem.
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2. Beschreibung
des Standes der Technik
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Bisher
war eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung bekannt, die,
um eine optimale Lenkungsunterstützungskraft
von einem Motor zu generieren, mit verschiedenen Arten von Sensorsektionen
(einem Drehmomentsensor, einer Motorstrom-Erfassungsschaltung etc.),
einer Zielstrom-Kalkulationssektion, einer Maximalstrom-Kalkulationssektion
und einer Stromsteuersektion versehen ist, und die Zielstrom-Kalkulationssektion
kalkuliert verschiedene Arten von Zielströmen für den Motor basierend auf einem
Lenkungsdrehmomentsignal, einem Fahrzeug geschwindigkeitssignal,
einem Motorspannungssignal, usw. (siehe z.B. eine erste Patentliteraturstelle:
japanische geprüfte
Patentanmeldung Veröffentlichung
Nr. 11-147479).
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Um
den Motor zu veranlassen, eine angemessene Lenkungsunterstützungskraft
zu generieren, selbst wenn eine Anomalie in dem Motorspannungssignal
auftritt oder dergleichen, dient außerdem die Maximalstrom-Kalkulationssektion
dazu, die einzelnen Zielströme
auf eine derartige Art und Weise zu begrenzen, dass die Gesamtsumme
der einzelnen Zielströme
ein oberer Grenzwert von vorbestimmten Zielströmen basierend auf dem Lenkungsdrehmomentsignal
etc. wird.
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In
Fällen,
wo der Drehmomentsensor oder eine Motoranschluss-Spannungserfassungsschaltung ausfällt, wird
als ein Ergebnis der Zielstrom des Motors so begrenzt, um eine angemessene
Lenkungsunterstützungskraft
von dem Motor aufrechtzuerhalten.
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Um
zu veranlassen, dass der Motorstrom, der durch die Motorstrom-Erfassungsschaltung
erfasst wird, mit dem Zielmotorstrom übereinstimmt, bestimmt die
Stromsteuersektion ferner eine Spannung, die an den Motor anzulegen
ist, während
Rückkopplungssteuerung
davon durchgeführt
wird.
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In
der oben erwähnten
bekannten elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung gibt es kein Konzept
zum Begrenzen der Polarität
der Einprägespannung,
und daher wird keine Vorkehrung zum Begrenzen der Einprägespannung
getroffen. Als ein Ergebnis gibt es das folgende Problem. D.h. wenn
ein Fehler der Motorstrom-Erfassungsschaltung, Fehlkalkulation von
Steuerwerten oder Größen für Motorstrom-Rückkopplungssteuerung
etc. auftritt, wird der Strom, der dem Motor zugeführt wird,
unterbrochen. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, dass fortgesetzt
wird, eine ungeeignete Spannung an den Motor über eine Zeit periode anzulegen,
bis die Stromzufuhr zu dem Motor tatsächlich unterbrochen oder gestoppt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Entsprechend
ist die vorliegende Erfindung gedacht, das wie oben angeführte Problem
zu lösen, und
hat als ihr Ziel, eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung
zu erhalten, die fähig
ist zum Unterhalten einer angemessenen Motorausgabe durch Begrenzen
einer Spannung, die an einen Motor anzulegen ist, selbst wenn ein
Fehler einer Motorstrom-Erfassungsschaltung, Fehlkalkulation in
einer Motorstrom-Rückkopplungssteuerung
auftritt.
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In
Anbetracht des obigen Ziels wird gemäß der vorliegenden Erfindung
eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung vorgesehen, die
enthält: einen
Drehmomentsensor, der ein Lenkungsdrehmoment erfasst, das durch
einen Fahrer an ein Lenkungssystem angelegt wird; einen Motor, der
eine Unterstützungskraft
zu dem Lenkungssystem generiert; eine Eingabeverarbeitungssektion,
die ein Lenkungsdrehmomentsignal von dem Drehmomentsensor aufnimmt;
eine Ausgabeverarbeitungssektion, die den Motor ansteuert; und eine
Verarbeitungseinheit, die eine Instruktion zu der Ausgabeverarbeitungssektion
basierend auf dem Lenkungsdrehmomentsignal bereitstellt. Die Verarbeitungseinheit
enthält:
eine Einprägespannungs-Kalkulationssektion, die
eine Einprägespannung
zu dem Motor in Übereinstimmung
mit dem Lenkungsdrehmomentsignal kalkuliert; und eine Einprägespannungs-Begrenzungssektion,
die die Einprägespannung
auf einen vorbestimmten Grenzwert oder weniger entsprechend der Richtung
des Lenkungsdrehmomentsignals begrenzt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
eine angemessene Motorausgabe aufrechtzuerhalten durch Begrenzen
einer Spannung, die an einen Motor anzulegen ist, selbst wenn ein
Fehler einer Motorstrom-Erfassungsschaltung, Fehlkalkulation von
Steuerwerten oder Größen für Motorstrom-Rückkopplungssteuerung
auftritt.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden einem Fachmann aus der folgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung leicht offensichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen aufgenommen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
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2 ist
eine Schaltungsblockdiagramm, das die detaillierte Hardwarekonfiguration
einer Steuervorrichtung in 1 zeigt.
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3 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit in der
Form von Software in einer Mikrosteuervorrichtung in 2 zeigt.
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4 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Kalkulationscharakteristik eines Zielstroms zeigt,
die für
die Verarbeitung einer Zielstrom-Kalkulationssektion in 3 verwendet
wird.
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5 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Begrenzungscharakteristik einer Einprägespannung zeigt,
die für
die Verarbeitung einer Einprägespannungs-Begrenzungssektion
in 3 verwendet wird.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsoperation einer Einprägespannungs-Begrenzungssektion
der elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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7 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit in der
Form von Software in einer Mikrosteuervorrichtung einer elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit in der
Form von Software in einer Mikrosteuervorrichtung einer elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Begrenzungscharakteristik einer Einprägespannung gemäß einer
Einprägespannungs-Begrenzungssektion
in 8 zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hierin
nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung detailliert beschrieben, während auf die begleitenden Zeichnungen
verwiesen wird.
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Ausführungsform 1.
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(Begrenzung von Bürstenmotorstrom-PI-Steuervorrichtungsausgabe)
Ansprüche
1, 2 und 7
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Bezug
nehmend zuerst auf 1 wird eine elektrische Servolenkungssteuervorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt.
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In 1 ist
ein Lenkrad 1, das ein Lenkungssystem eines Fahrzeugs bildet,
an einem Ende einer Lenkwelle 2 montiert, so dass es z.B.
durch einen Fahrer des Fahrzeugs gelenkt wird. Ein Drehmomentsensor 3 ist
an der Lenkwelle 2 zum Erfassen einer Lenkungskraft montiert,
die an das Lenkrad 1 durch den Fahrer angelegt wird. Ein
Lenkungsdrehmomentsignal Ts von dem Drehmomentsensor 3 wird zu
einer Steuervorrichtung 8 (die später detailliert zu beschreiben
ist) eingegeben, die einen Mikrocomputer enthält.
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Andererseits
ist ein Motor 4 an der Lenkwelle 2 durch ein Drehzahlmindergetriebe
(Geschwindigkeitsreduzierer) 5 montiert. Der Motor 4 ist
z.B. in der Form eines Gleichstrommotors des Bürstenkommutationstyps, und
wird angesteuert, unter der Steuerung der Steuervorrichtung 8 zu
arbeiten, wodurch eine Unterstützungskraft
(Unterstützungsdrehmoment)
in der Lenkwelle 2 des Lenkungssystems zum Unterstützen der
Lenkungskraft des Fahrers generiert wird. Das Drehzahlmindergetriebe 5 dient
dazu, das Unterstützungsdrehmoment,
das von dem Motor 4 ausgegeben wird, auf eine angemessene
Art und Weise zu reduzieren und es zu der Lenkwelle 2 zu übertragen.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 erfasst die Fahrtgeschwindigkeit
des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit), und gibt sie zu der Steuervorrichtung 8 als
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vs ein. Eine an Bord befindliche
Batterie 7 bildet eine Ansteuerungsleistungszufuhr für die Steuervorrichtung 8.
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Die
Steuervorrichtung 8 kalkuliert einen Zielstrom Im* basierend
auf dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts von dem Drehmomentsensor 3 und
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vs von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6,
und kalkuliert dann einen Operationsbetrag Vm* entsprechend dem
Zielstrom Im*, wodurch eine Einprägespannung Vm entsprechend
dem Operationsbetrag Vm* an den Motor 4 für dessen
Ansteuerung angelegt wird.
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Außerdem ist
der Motor 4 mit einer Stromerfassungsschaltung und einer
Spannungserfassungsschaltung (später
zu beschreiben) versehen, die dazu dienen, ihre Erfassungssignale
zu der Steuervorrichtung 8 als einen Motorstrom Imsns bzw.
eine Motorspannung Vmsns zurückzukoppeln.
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2 ist
ein Schaltungsblockdiagramm, das die detaillierte Hardwarekonfiguration
der Steuervorrichtung 8 zeigt, wobei die gleichen Teile
oder Komponenten wie jene oben beschriebenen (siehe 1)
durch die gleichen Symbole identifiziert werden, während eine
detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
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In 2 enthält die Steuervorrichtung 8 eine Mikrosteuervorrichtung 9 in
der Form einer Hauptkomponente, eine Motoransteuerschaltung 10,
ein Paar von Gatteransteuerschaltungen 11a, 11b,
eine Motorstrom-Erfassungsschaltung 12, eine Motorspannungs-Erfassungsschaltung 13,
eine Drehmomentsensor-Eingabeschaltung 14 und
eine Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Eingabeschaltung 15.
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Die
Mikrosteuervorrichtung 9 enthält einen Mikroprozessor MPU
in der Form einer Hauptkomponente, eine Speichersektion ROM, in
der ein Steuerprogramm zum Betreiben des Mikroprozessors MPU gespeichert
ist, eine Speichersektion RAM, die für eine Kalkulationsverarbeitung
des Mikroprozessors MPU verwendet wird, einen PWM-Modulator PWM zum
Ausgeben eines PWM-Signals zu der Gatteransteuerschaltung 11a,
einen AD-Wandler A/D, der analoge Signale von den Erfassungsschaltungen 12, 13 und
der Drehmomentsensor-Eingabeschaltung 14 in ein digitales
Signal wandelt und sie aufnimmt, und eine Eingabe- und Ausgabesektion
E/A, die einen Ansteuerimpuls zu der Gatteransteuer schaltung 11b ausgibt
und ein Impulssignal von der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Eingabeschaltung 15 aufnimmt.
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Die
Motoransteuerschaltung 10 umfasst vier Leistungs-MOS-Transistoren P1 bis
P4, die verbunden sind, eine Brückenschaltung
zu bilden, wobei Dioden jeweils antiparallel zu den Leistungs-MOS-Transistoren
P1 bis P4 verbunden sind. Die Gatteransteuerschaltung 11a steuert
die Leistungs-MOS-Transistoren P1, P2 der positiven Seite in der
Motoransteuerschaltung 10 über PWM an, und die Gatteransteuerschaltung 11b steuert
die Leistungs-MOS-Transistoren P3, P4 der Masseseite in der Motoransteuerschaltung 10 an,
um ein- und auszuschalten. Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 12 erfasst
den Ankerstrom des Motors 4 als einen Motorstrom Imsns,
und gibt ihn zu der Mikrosteuervorrichtung 9 ein. Die Motorspannungs-Erfassungsschaltung 13 erfasst
die Anschlussspannung des Motors 4 als eine Motorspannung
Vmsns, und gibt sie zu der Mikrosteuervorrichtung 9 ein.
Die Drehmomentsensor-Eingabeschaltung 14 bildet eine Eingabeverarbeitungssektion
zum Aufnehmen des Lenkungsdrehmomentsignals Ts von dem Drehmomentsensor 3,
und gibt das Lenkungsdrehmomentsignal Ts zu der Mikrosteuervorrichtung 9 ein.
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Ähnlich gibt
die Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Eingabeschaltung 15 das
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vs von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 zu
der Mikrosteuervorrichtung 9 ein. Die Motoransteuerschaltung 10 und
die Gatteransteuerschaltungen 11a, 11b bilden
gemeinsam eine Ausgabeverarbeitungssektion zum Ansteuern des Motors 4.
Der Mikroprozessor MPU in der Mikrosteuervorrichtung 9 bildet
eine Verarbeitungseinheit zum Bereitstellen, unter seiner Softwareoperation,
einer Instruktion zu der Ausgabeverarbeitungssektion basierend auf
dem Lenkungsdrehmomentsignal TS.
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3 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit 20 in
der Form von Software in der Mikrosteuervorrichtung 9 zeigt.
In 3 ist die Verarbeitungseinheit 20 mit
einer Zielstrom-Kalkulationssektion 21, einer Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 mit
einem Subtrahierer 22a, und einer Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 versehen.
Die Zielstrom-Kalkulationssektion 21 und die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 bilden
gemeinsam eine Einprägespannungs-Kalkulationssektion,
die als einen Operationsbetrag Vm*, die Einprägespannung Vm zu dem Motor 4 in Übereinstimmung
mit dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts kalkuliert. Die Zielstrom-Kalkulationssektion 21 generiert
den Zielstrom Im* basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
Vs von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 und dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts von dem Drehmomentsensor 3 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten
Charakteristik (siehe z.B. 4). Der
Subtrahierer 22a kalkuliert eine Stromabweichung ΔIm (= Im* – Imsns)
zwischen dem Zielstrom Im* und dem Motorstrom Imsns von der Motorstrom-Erfassungsschaltung 12.
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Die
Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 generiert
den Operationsbetrag Vm* um zu veranlassen, dass der Motorstrom
Imsns mit dem Zielstrom Im* übereinstimmt
(d.h. die Stromabweichung ΔIm
= 0), basierend auf der Stromabweichung ΔIm durch Verwenden eines Rückkopplungssteueralgorithmus,
wie etwa z.B. einer PI-Steuerung oder dergleichen. Die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 gibt
die Einprägespannung
Vm, die gemäß der vorbestimmten
Charakteristik begrenzt ist (siehe z.B. 5), basierend
auf dem Operationsbetrag Vm* und dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts aus.
Die Einprägespannung
Vm, die von der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 ausgegeben wird,
wird durch den PWM-Modulator PWM in der Mikrosteuervorrichtung 9 PWM-moduliert,
um die Leistungs-MOSFETs P1, P2 in der Ansteuerschaltung 10 durch
die Gatteransteuer schaltung 11a anzusteuern. Außerdem agiert
die Einprägespannung
Vm als eine Spannung, um die Leistungs-MOSFETs P3, P4 in der Ansteuerschaltung 10 durch
die Gatteransteuerschaltung 11b anzusteuern, um ein- und
auszuschalten.
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4 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Kalkulationscharakteristik des Zielstroms Im* zeigt, die
für die
Verarbeitung der Zielstrom-Kalkulationssektion 21 verwendet
wird.
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In 4 stellt
die Achse der Abszisse den linken und rechten Zielstrom Im* dar,
und die Achse der Ordinate stellt das linke und rechte Lenkungsdrehmomentsignal
Ts dar. Wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vs eine geringe
Geschwindigkeit zeigt, wird der Zielstrom Im* basierend auf dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts gemäß einer
Charakteristik entschieden, die einer Linie mit langen und kurzen
Strichen folgt, wohingegen wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
Vs eine hohe Geschwindigkeit zeigt, der Zielstrom Im* basierend
auf dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts gemäß einer Charakteristik entschieden
wird, die einer durchgehenden Linie folgt.
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5 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Begrenzungscharakteristik der Einprägespannung Vm
zeigt, die für
die Verarbeitung der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 verwendet
wird.
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In 5 stellt
die Achse der Abszisse das linke und rechte Lenkungsdrehmomentsignal
Ts dar, und die Achse der Ordinate stellt die linke und rechte Einprägespannung
Vm dar. Außerdem
sind ein rechter Grenzwert VRL und ein linker Grenzwert VLL als vorbestimmte
Grenzwerte in Übereinstimmung
mit den rechten und linken Richtungen des Lenkungsdrehmomentsignals
Ts gesetzt. Damit die Spannung in einer anomalen Region Z2 oder
Z3 ein Wert in einer normalen Region Z1 wird, ist die Einprägespannung
Vm auf einen Wert begrenzt, der gleich oder klei ner dem rechten
Grenzwert VRL oder dem linken Grenzwert VLL ist (wobei in jedem
Fall der Spannungswert als ein Absolutwert betrachtet wird) in Übereinstimmung
mit der rechten oder linken Richtung des Lenkungsdrehmomentsignals
Ts.
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Als
Nächstes
wird auf die Spannungsunterdrückungsverarbeitung
der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 in 3 detaillierter
Bezug genommen, während
auf 4 und 5 verwiesen wird.
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In 3 ist
der Operationsbetrag Vm*, der durch die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 kalkuliert
wird, Gegenstand des Einflusses externer Störungen, wie etwa der gegenelektromotorischen
Kraft des Motors 4, der Spannungsschwankung der Batterie 7 etc.,
sodass die Beziehung zwischen dem Operationsbetrag Vm* und dem Zielstrom Im*
nicht eine einfache proportionale Beziehung wird.
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In
einem Fall jedoch, wo der Zielstrom Im* groß ist, tendiert der Operationsbetrag
Vm* auch dazu groß zu
werden, und die Beziehung zwischen dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts und dem Zielstrom Im* ist in der Beziehung eines monotonen Anstiegs,
wie in 4 gezeigt. Wenn das Lenkungsdrehmomentsignal Ys
im allgemeinen groß ist,
wie in der normalen Region Z1 in 5 gezeigt,
tendiert der Operationsbetrag Vm* auch dazu groß zu sein.
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Andererseits
ist in 5 die Einprägespannung
Vm in jeder der anomalen Regionen Z2, Z3 ein Wert, der einen Anti-Unterstützungsstrom
wegen Fehlkalkulation, Schaltungsfehler etc. verursacht, oder ein
Wert wegen dem Einfluss von elektromagnetischem Rauschen etc., und
wird daher betrachtet, ein Spannungswert zu sein, der eine unnötige Operation
des Lenkungssteuerungssystems verursachen kann. Durch Begrenzen
des Operationsbetrags Vm* entsprechend der Einprägespannung Vm auf einen Wert
innerhalb der normalen Region Z1 in 5 kann die
Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 entsprechend
eine ungeeignete Einprägespannung
Vm unterdrücken,
ohne die Einprägespannung unnötig zu begrenzen,
wenn der Operationsbetrag Vm* normal ist.
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Als
Nächstes
wird speziell auf die oben erwähnte
Verarbeitungsoperation der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 Bezug
genommen, während
auf ein Flussdiagramm von 6 zusammen
mit 5 verwiesen wird.
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Hier
wird vermerkt, dass ein Programm, das in 6 gezeigt
wird, in der Speichersektion ROM gehalten wird, die in die Mikrosteuervorrichtung 9 in 2 eingebaut
ist, und wird durch den Mikroprozessor MPU auf eine periodische
Art und Weise aufgerufen und ausgeführt.
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In 6 entspricht
Schritt S21 der Verarbeitungsoperation der Zielstrom-Kalkulationssektion 21, und
Schritt S22 entspricht der Verarbeitungsoperation der Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22,
und Schritte S231 bis S237 entsprechen der Verarbeitungsoperation
der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23.
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Zuerst
kalkuliert die Zielstrom-Kalkulationssektion 21 den Zielstrom
Im* (Schritt S21). Dann kalkuliert die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 den
Motorstrom Imsns auf eine Rückkopplungsweise
basierend auf der Stromabweichung ΔIm (= Im* – Imsns), die durch den Subtrahierer 22a kalkuliert
wird, und kalkuliert auch den Operationsbetrag Vm* (Schritt S22).
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Danach
steuert die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 den
Motor 4 durch die Einprägespannung
Vm, die durch die Verarbeitung der folgenden Schritte S231 bis S237
richtig be grenzt wird, über
PWM an. Zu dieser Zeit wird angenommen, dass der rechte Grenzwert
VRL und der linke Grenzwert VLL zum Unterscheiden oder Identifizieren
der normalen Region Z1 als eine Datentabelle in der Speichersektion
RAM innerhalb der Mikrosteuervorrichtung 9 gespeichert
sind, wie in 5 gezeigt.
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Zuerst
erlangt die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23,
durch Tabellenkalkulation, den rechten Grenzwert VRL und den linken
Grenzwert VLL basierend auf dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts, während auf
die Datentabelle von 5 verwiesen wird (Schritt S231).
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Anschließend wird
der Operationsbetrag Vm*, der in Schritt S22 kalkuliert wird, mit
dem rechten Grenzwert VRL verglichen, sodass bestimmt wird, ob der
Operationsbetrag Vm* größer als
der rechte Grenzwert VRL ist (Schritt S232).
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Wenn
in Schritt S232 Vm* > VRL
bestimmt wird (d.h. JA), wird die Einprägespannung Vm gleich dem rechten
Grenzwert VRL gesetzt (d.h. Vm = VRL), um so die Einprägespannung
Vm kleiner oder gleich dem rechten Grenzwert VRL zu machen (Schritt
5233). Als ein Ergebnis wird die Einprägespannung Vm auf einen Wert
gleich oder kleiner dem rechten Grenzwert VRL begrenzt.
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Wenn
andererseits Vm* ≤ VRL
in Schritt S232 bestimmt wird (d.h. NEIN), wird die Einprägespannung
Vm gleich dem Operationsbetrag Vm* gehalten (d.h. Vm = Vm*) (Schritt
S234).
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Anschließend führt ähnlich zu
der oben erwähnten
Verarbeitung (Schritte S232 bis S234) basierend auf dem rechten
Grenzwert VRL die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 die
Begrenzungsverarbeitung (Schritte S235, S236) für den linken Grenzwert VLL
durch. Zuerst wird bestimmt, ob die Einprägespannung Vm, die in Schritt
S233 oder S234 gesetzt wird, kleiner als der linke Grenzwert VLL
ist (in dem Fall, dass die linke Seite zu einer negativen Polarität gemacht
wird) (Schritt 5235), und wenn Vm < VLL bestimmt wird (d.h. JA), wird
die Einprägespannung
Vm gleich dem linken Grenzwert VLL gesetzt (d.h. Vm = VLL), um so
die Einprägespannung
Vm größer oder
gleich dem linken Grenzwert VLL zu machen (Schritt S236). Als ein
Ergebnis wird die Einprägespannung
Vm auf einen Wert begrenzt, der gleich oder größer dem linken Grenzwert VLL
ist. Hier wird angenommen, dass in Schritt S235 der Wert der linken
Einprägespannung
Vm in 5 nicht als ein Absolutwert behandelt wird, sondern
als ein Wert negativer Polarität.
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Wenn
andererseits in Schritt S235 Vm ≥ VLL bestimmt
wird (d.h. NEIN), rückt
der Steuerfluss zu der folgenden Verarbeitung ohne Ausführung der
Begrenzungsverarbeitung vor (Schritt S236), da es bereits klar ist,
dass die Einprägespannung
Vm ein Wert innerhalb der normalen Region Z1 ist. Wenn der Operationsbetrag
Vm* in dem Bereich zwischen den jeweiligen Grenzwerten VLL und VLR
ist (in der normalen Region Z1), wird mit anderen Worten die Einprägespannung
Vm gehalten, die in Schritt S234 gesetzt wird, und daher wird die
Einprägespannung
Vm gleich dem Operationsbetrag Vm*. Die Einprägespannung Vm wird innerhalb
des Bereiches der normalen Region Z1 von 5 gemäß der Verarbeitung in
den obigen Schritten S231 bis S237 begrenzt.
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Schließlich gibt
die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 die
Einprägespannung
Vm, die innerhalb der normalen Region Z1 begrenzt ist durch den
PWM-Modulator PWM in der Mikrosteuervorrichtung 9, die
Gatteransteuerschaltung 11a und die Ansteuerschaltung 10 (siehe 2)
aus, um dadurch den Motor 4 durch PWM anzusteuern (Schritt
S237).
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Außerdem bestimmt
die Verarbeitungseinheit 20, ob eine vorbestimmte eine
Periode oder Zyklus abgelaufen ist (Schritt S24), und wenn bestimmt ist,
dass die eine Periode nicht abgelaufen ist (d.h. NEIN), wird eine
Rückkehr
zu Schritt 524 durchgeführt,
wo eine vorbestimmte Zeit gewartet wird, sodass die obigen Schritte
S21 bis S237 in der vorbestimmte Periode ausgeführt werden können, wohingegen
wenn in Schritt 24 bestimmt wird, dass die eine Periode
abgelaufen ist (d.h. JA), wird eine Rückkehr zu Schritt S21 durchgeführt, wo
die oben erwähnte
Verarbeitung (Schritte S21 bis S237) in der vorbestimmten Periode
wiederholt wird.
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Wie
oben beschrieben, enthält
die elektrische Servolenkungssteuervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den Drehmomentsensor 3, der
das Lenkungsdrehmoment erfasst, das durch den Fahrer an das Lenkungssystem
angelegt wird (das Lenkrad 1 und die Lenkwelle 2),
den Motor 4, der eine Unterstützungskraft zu dem Lenkungssystem
generiert, die Eingabeverarbeitungssektion (die Drehmomentsensor-Eingabeschaltung 14),
die das Lenkungsdrehmomentsignal Ts von dem Drehmomentsensor 3 aufnimmt,
die Ausgabeverarbeitungssektion (die Motoransteuerschaltung 10 und
die Gatteransteuerschaltungen 11a, 11b), die den
Motor 4 ansteuert, und die Verarbeitungseinheit 20,
die eine Instruktion zu der Ausgabeverarbeitungssektion basierend
auf dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts bereitstellt. Die Verarbeitungseinheit 20 enthält die Einprägespannungs-Kalkulationssektion
(die Zielstrom-Kalkulationssektion 21 und die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22),
die die Einprägespannung Vm
zu dem Motor 4 in Übereinstimmung
mit dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts generiert, und die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23,
die die Einprägespannung
Vm auf die vorbestimmten Grenzwerte VRL, VLL oder weniger in Übereinstimmung
mit der Richtung des Lenkungsdrehmomentsignals Ts begrenzt.
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Somit
wird der Operationsbetrag Vm* (entsprechend der Einprägespannung
Vm), der durch die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 kalkuliert
wird, innerhalb des vorbestimmten Bereiches (der normalen Region
Z1) basierend auf der Richtung und Größe des Lenkungsdrehmomentsignals
Ts durch Begrenzen der Amplitude der Einprägespannung durch Spannungspolaritätsbegrenzung gemäß dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts begrenzt. Als ein Ergebnis wird, selbst wenn der Operationsbetrag
Vm* wegen der Fehlkalkulation der Mikrosteuervorrichtung 9 etc.
ein ungeeigneter Wert wird, die Einprägespannung Vm stets in der
Nähe eines
normalen Wertes (eines Wertes innerhalb der normalen Region Z1)
begrenzt, sodass es möglich ist,
beliebigen widrigen Einfluss in dem Verhalten des Lenkungssteuersystems
zu unterdrücken.
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Außerdem enthält der Grenzwert
einen ersten Grenzwert (der rechte Grenzwert VLR, wenn das Lenkungsdrehmomentsignal
Ts die rechte Richtung darstellt), der in der gleichen Richtung
wie der des Lenkungsdrehmomentsignals Ts ist, und einen zweiten
Grenzwert (der linke Grenzwert VLL, wenn das Lenkungsdrehmomentsignal
Ts die rechte Richtung darstellt), der in einer Richtung entgegengesetzt
zu der des Lenkungsdrehmomentsignals Ts ist, wie in der Spannungsbegrenzungscharakteristik
von 5 gezeigt, wobei wenn der Spannungswert als ein
Absolutwert betrachtet wird, der erste Grenzwert gesetzt wird, größer oder
gleich dem zweiten Grenzwert zu sein.
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D.h.
ein Grenzwert in der entgegengesetzten Richtung zu dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts ist kleiner oder gleich im Absolutwert zu einem Grenzwert in
der gleichen Richtung zu dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts. Somit
ist es möglich,
die Ansteuerung des Motors 4 in der gleichen Richtung zu
dem Lenkungsdrehmomentsignal Ts zu gestatten, während verhindert wird, dass
der Motor 4 in der entgegengesetzten Richtung zu dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts angesteuert wird. Entspre chend kann ein widriger Einfluss auf
das Verhalten des Lenkungssteuersystems weiter unterdrückt werden, während die
Lenkungsunterstützungsfunktion
in gewissem Maße
beibehalten werden kann.
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Ferner
sind die Einprägespannungs-Kalkulationssektion
(die Zielstrom-Kalkulationssektion 21 und die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22)
und die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23,
die gemeinsam die Verarbeitungseinheit 20 bilden, in der
gleichen Mikrosteuervorrichtung 9 ausgebildet, sodass die
Hardwarekonfiguration davon vereinfacht werden kann.
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Ausführungsform 2.
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Obwohl
in der oben erwähnten
ersten Ausführungsform
der Fall veranschaulicht wurde, wo der Gleichstrommotor des Bürstenkommutationstyps
als der Motor 4 verwendet wird, kann stattdessen ein dreiphasiger
Motor des bürstenlosen
Typs verwendet werden.
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In
diesem Fall kalkuliert die Einprägespannungs-Kalkulationssektion
in der Verarbeitungseinheit 20, als die Einprägespannung
Vm, eine Magnetfluss-Teilungsspannung zum Steuern des magnetischen
Flusses des Motors 4 und eine Drehmomentteilungsspannung
zum Steuern des Ausgabedrehmomentes des Motors 4, und die
Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 ist
auf eine derartige Art und Weise konfiguriert, um die Drehmomentteilungsspannung
auf einen Grenzwert oder darunter zu begrenzen.
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Im
allgemeinen wird der dreiphasige Motor des bürstenlosen Typs durch Wandeln
der dreiphasigen Wechselspannung in eine d-Achsenspannung (Magnetfluss-Teilungsspannung)
und eine q-Achsenspannung
(Drehmomentteilungsspannung) gesteuert, aber gemäß dieser zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Betriebseffekt ähnlich zu
dem obigen durch Begrenzen der q-Achsenspannung auf einen Grenzwert
oder darunter mittels der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 erreicht
werden.
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Ausführungsform 3.
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In
den oben erwähnten
ersten und zweiten Ausführungsformen
werden die Steuerprogramme für
die Einprägespannungs-Kalkulationssektion
(die Zielstrom-Kalkulationssektion 21 und die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22)
und die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23,
die gemeinsam die Verarbeitungseinheit 20 bilden (siehe 3),
in der Speichersektion ROM in ein und der gleichen Mikrosteuervorrichtung 9 gehalten
(siehe 2), es kann aber eine zusätzliche Mikrosteuervorrichtung
(nicht gezeigt) ähnlich
zu der Mikrosteuervorrichtung 9 in der Steuervorrichtung 8 vorgesehen
sein (siehe 1), sodass die oben erwähnten Sektionen
oder Steuerprogramme einzeln und getrennt gespeichert und in den
zwei Mikrosteuervorrichtungen ausgeführt werden können.
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Somit
werden gemäß dieser
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektionen 22 und die
Einprägespannungs-Begrenzungssektionen 23 als
ein redundantes System durch die Verwendung der Vielzahl von Mikrosteuervorrichtungen
arbeiten. Als ein Ergebnis kann die Wahrscheinlichkeit dessen, dass
die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektionen 22 und
die Einprägespannungs-Begrenzungssektionen 23 zur
gleichen Zeit ausfallen und nicht als das redundante System arbeiten,
reduziert werden, wobei es somit möglich gemacht wird, eine weiter strikte
und äußerst zuverlässige Überwachungsfunktion
zu erreichen.
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Ausführungsform 4.
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In
den oben erwähnten
ersten bis dritten Ausführungsformen
wird die Einprägespannung
Vm einfach innerhalb des vorbestimmten Bereiches (der normalen Region
Z1) mittels der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 in
der Verarbeitungseinheit 20 begrenzt, wie aber in 7 gezeigt
wird, kann eine Motorunterbrechungssektion 24 in einer Verarbeitungseinheit 20A bereitgestellt
werden, sodass der Strom, der dem Motor 4 zugeführt wird,
in einem Fall unterbrochen werden kann, wo die Einprägespannung
(der Operationsbetrag Vm*), die durch die Einprägespannung-Kalkulationssektion
(die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22)
kalkuliert wird, oder die Einprägespannung
Vm, die durch die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 begrenzt
wird (d.h. begrenzt durch die jeweiligen Grenzwerte VRL, VLL), einen
anomalen Wert aufweist.
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7 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit 20A einer
elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei gleiche Teile oder Sektionen
wie jene oben beschriebenen (siehe 3) durch
die gleichen Symbole oder durch die gleichen Symbole, denen am Ende
ein "A" beigefügt ist,
identifiziert werden, während
eine detaillierte Erläuterung
davon weggelassen wird.
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In 7 ist
die Verarbeitungseinheit 20A in der Form einer Softwarekonfiguration
(Steuerprogramme) in der Mikrosteuervorrichtung 9 (siehe 2),
wie oben angegeben wird. Die Verarbeitungseinheit 20A ist
mit der Motorunterbrechungssektion 24 versehen, die mit
mindestens einer der Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 und
der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 in
Verbindung steht.
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Die
Motorunterbrechungssektion 24 funktioniert als eine Fehlersperrsektion
für den
Motor 4 und arbeitet wie folgt. D.h. z.B. in einem Fall,
wo der Operationsbetrag Vm*, der durch die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22 kalkuliert
wird, merklich von der normalen Region Z1 abweicht, sodass eine
Spannungsabweichung zwischen dem Operationsbetrag Vm* und mindestens
einem der Grenzwerte (VRL, VLL) größer oder gleich einem maximalen
zulässigen
Wert ist, wird angenommen, dass die Verarbeitungseinheit 20A in
einem Zustand des Auftretens einer Anomalie ist, und der Strom,
der dem Motor 4 zugeführt
wird, unterbrochen wird. Der Zustand der Unterbrechung des Motors 4,
der durch die Motorunterbrechungssektion 24 bewirkt wird, wird
gehalten, bis die Mikrosteuervorrichtung 9 neu aktiviert
wird.
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Wie
oben beschrieben, dient gemäß dieser vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Fall, wo die Verarbeitungseinheit 20A ausfällt und
der Operationsbetrag Vm* einen anomalen Wert aufweist, die Bereitstellung
der Motorunterbrechungssektion 24 dazu zu verhindern, dass
eine unangemessene Spannung an den Motor 4 angelegt wird,
wobei es somit möglich
gemacht wird, ausfallsichere Verarbeitung zu erreichen.
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Wenn
der Operationsbetrag Vm* kontinuierlich von der normalen Region
Z1 für
eine vorbestimmte Zeit oder mehr abgewichen ist (d.h. den Grenzwert
VRL oder VLL überschritten
hat), kann außerdem
die Motorunterbrechungssektion 24 den Strom unterbrechen,
der dem Motor 4 zugeführt
wird. D.h. wenn sich der Zustand, dass die Einprägespannung an den Motor 4,
die durch die Einprägespannungs-Kalkulationssektion
kalkuliert wird, einen Grenzwert der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 überschreitet,
für die
vorbestimmte Zeit oder mehr fortsetzt, unterbricht die Motorunterbrechungssektion 24 den
Strom, der dem Motor 4 zugeführt wird, wobei dadurch eine
ausfallsichere Verarbeitung durchgeführt wird, wie oben angegeben.
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Außerdem liest
die Motorunterbrechungssektion 24 die Motorspannung Vmsns,
die durch die Motorspannungserfassungsschaltung 13 erfasst wird,
als die Einprägespannung
Vm, die durch die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 begrenzt
wird (oder liest die Einprägespannung
Vm direkt aus der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23),
und unterbricht den Strom, der dem Motor 4 zugeführt wird,
um ähnlich
eine ausfallsichere Verarbeitung durchzuführen, wenn die Spannungsabweichung
zwischen der Einprägespannung
Vm und einem Grenzwert (VRL oder VLL) den vorbestimmten Wert oder
mehr aufweist. In diesem Fall ist es möglich, das Anlegen einer unangemessenen
Spannung an den Motor 4 zu verhindern, selbst wenn die
Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 ausfällt.
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Ferner
kann die Motorunterbrechungssektion 24 in der gleichen
Mikrosteuervorrichtung 9 (der Verarbeitungseinheit 20A)
ausgebildet sein, in der die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 vorgesehen
ist, oder kann in einer anderen Mikrosteuervorrichtung ausgebildet
sein, die zusätzlich
bereitgestellt wird, und in der die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 nicht
ausgebildet ist.
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Ausführungsform 5.
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In
den oben erwähnten
ersten bis vierten Ausführungsformen
wird das Lenkungsdrehmomentsignal Ts zu der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23 eingegeben
(siehe 3 und 7), sodass die endgültige Einprägespannung
Vm zu dem Motor 4 durch Begrenzen der Einprägespannung
Vm (der Operationsbetrag Vm*) mit der Verwendung der Spannungsbegrenzungscharakteristik
(siehe 5) basierend auf dem Lenkungsdrehmomentsignal
Ts erhalten wird, wie aber in 8 gezeigt
wird, kann der Zielstrom Im* zu einer Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23B eingegeben
werden, sodass die endgültige
Einprägespannung
Vm durch Begrenzen des Operationsbetrags Vm* mit der Verwendung
einer Spannungsbegrenzungscharakteristik (siehe 9)
basierend auf dem Zielstrom Im* erhalten werden kann.
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8 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungseinheit 20B einer
elektrischen Servolenkungssteuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt, wobei gleiche Teile oder Sektionen ähnlich zu jenen
oben beschriebenen (siehe 3) durch
die gleichen Symbole oder durch die gleichen Symbole, deren Ende
ein "B" beigefügt ist,
identifiziert werden, während
eine detaillierte Erläuterung
davon weggelassen wird. In 8 ist die
Verarbeitungseinheit 20B in der Form einer Softwarekonfiguration
(Steuerprogramme) in der Mikrosteuervorrichtung 9 (siehe 2),
wie oben angegeben wird.
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Auch
ist 9 eine erläuternde
Ansicht, die die Spannungsbegrenzungscharakteristik zeigt, die in
der Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23B in
der Verarbeitungseinheit 208 verwendet wird, wobei die
gleichen Teile oder Sektionen wie jene oben beschriebenen (siehe 5)
durch die gleichen Symbole identifiziert werden, während eine
detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
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In 9 ist
die Spannungsbegrenzungscharakteristik, die darin gezeigt wird,
der in 5 ähnlich mit
Ausnahme dessen, dass die Achse der Abszisse den linken und rechten "Zielstrom Im*" darstellt. In diesem
Fall dient die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23B dazu,
die endgültige
Einprägespannung
Vm zu dem Motor 4 auf vorbestimmte Grenzwerte (VRL, VLL)
oder weniger in Übereinstimmung
mit dem Zielstrom Im* zu begrenzen. Wie ähnlich oben angeführt, wird
außerdem
ein erster Grenzwert in der gleichen Richtung wie der des Zielstroms Im*
gesetzt, größer oder
gleich einem zweiten Grenzwert zu sein, der in einer Richtung entgegengesetzt zu
der des Zielstroms Im* ist.
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Wie
oben beschrieben, begrenzt gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23B die
Einprägespannung
Vm innerhalb der normalen Region Z1 basierend auf der Spannungsbegrenzungscharakteristik
von 9. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine angemessene Motorausgabe
aufrechtzuerhalten, selbst wenn ein Fehler der Motorstromerfassungsschaltung 12,
Fehlkalkulation von Steuerwerten oder Größen für Rückkopplungssteuerung des Motorstroms
Imsns auftritt.
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Hier
wird vermerkt, dass in einem Fall, wo der Motor 4 ein dreiphasiger
Motor ist, die Zielstrom-Kalkulationssektion 21, als den
Zielstrom Im*, die Magnetfluss-Teilungsspannung zum Steuern des magnetischen
Flusses des Motors 4 und die Drehmomentteilungsspannung
zum Steuern des Ausgabedrehmomentes des Motors 4 kalkuliert,
und die Einprägespannungs-Kalkulationssektion
(die Motorstrom-Rückkopplungskalkulationssektion 22),
als die Einprägespannung
Vm (der Operationsbetrag Vm*), die oben erwähnte Magnetfluss-Teilungsspannung und
die oben erwähnte
Drehmomentteilungsspannung kalkuliert. Auch begrenzt die Einprägespannungs-Begrenzungssektion 23B die
Drehmomentteilungsspannung auf einen Grenzwert oder weniger entsprechend
dem Drehmomentteilungsstrom. Als ein Ergebnis kann die q-Achsenspannung
auf den Grenzwert oder darunter begrenzt werden, wie oben angeführt wird.
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Während die
Erfindung im Sinne von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde,
wird ein Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen
innerhalb des Geistes und Bereichs der angefügten Ansprüche praktiziert werden kann.