DE102006052423A1

DE102006052423A1 - Servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006052423A1
Application number: DE102006052423A
Authority: DE
Inventors: Seiji Sawada; Takayuki Kifuku
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: JP2008001257A; FR2902739B1; US7908057B2; JP4294039B2; DE102006052423B4; FR2902739A1; US20080017439A1

Abstract

Es wird eine Servolenkungsvorrichtung vorgesehen, die zum Unterdrücken einer abrupten Änderung in der Lenkungskraft und Verhindern einer Verschlechterung im Lenkungsgefühl sogar in dem Fall eines Übergangs von Servolenkung zu manueller Lenkung fähig ist. Die Servolenkungsvorrichtung enthält einen Drehmomentsensor, einen Motor vom Permanentmagnetfeldtyp und eine Steuervorrichtung mit einer Motoransteuereinheit und einer Anomalieüberwachungseinheit zum Steuern der Ansteuerung des Motors. Die Motoransteuereinheit enthält einen Invertierer zum Ansteuern des Motors und eine Ansteuersignal-Generierungseinheit zum Kalkulieren eines Zielstroms, der veranlasst wird, durch den Motor zu fließen, und Ausgeben eines Steuersignals des Invertierers, basierend auf dem Zielstrom. Die Anomalieüberwachungseinheit enthält eine Anomalieverarbeitungseinheit zum Bilden eines geschlossenen Regelkreises, der den Motor enthält, beim Stoppen der Ansteuerung des Motors.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkungsvorrichtung, die z.B. in einem Fahrzeug montiert ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine übliche Servolenkungsvorrichtung ist mit einem Drehmomentsensor zum Erfassen einer Lenkungskraft, die durch einen Fahrer ausgeübt wird, einem Motor zum Ergänzen der Lenkungskraft, einem Invertierer zum Ansteuern des Motors und einer Zielstrom-Kalkulationseinheit zum Kalkulieren eines Zielstroms, der veranlasst wird, durch den Motor zu fließen in Übereinstimmung mit einer Ausgabe des Drehmomentsensors, ausgerüstet.
Der Invertierer, der aus Schaltelementen besteht, steuert die Ansteuerung des Motors durch mit PWM modulierte Spannungsimpulse mit einer konstanten Frequenz.
Eine konventionelle elektrische Servolenkungsvorrichtung ist mit einer Motoransteuereinheit (einem Invertierer) ausgerüstet. In der Motoransteuereinheit ist, während eine Leistungsquelle zwischen Eingangsanschlüssen einer Brückenschaltung, die aus vier Paaren von Feldeffekttransistoren besteht, verbunden ist, ein elektrischer Motor (d.h. ein Motor) zwischen Ausgangsanschlüssen der Brückenschaltung verbunden. Die Servolenkungsvorrichtung veranlasst, dass ein Strom durch den Motor fließt, durch die Motoransteuereinheit, um eine Motorleistung auf ein Lenkungssystem anzuwenden. Zwischen die Motoransteuereinheit und den Motor oder zwischen die Leistungsquelle und die Motoransteuereinheit ist eine Schaltereinheit gestellt (siehe JP 07-96387 B).
In der zuvor erwähnten konventionellen Vorrichtung wird die Schaltereinheit geöffnet, um den Invertierer und den Motor voneinander oder die Leistungsquelle und den Invertierer voneinander abzuschalten, wenn eine EIN-Funktionsstörung in den Feldeffekttransistoren auftritt, die die Brückenschaltung bilden.
Wie oben beschrieben, wird die Schaltereinheit geöffnet, um die Leistungsquelle und den Motor von einander abzuschalten, und es wird ein geschlossener Regelkreis geöffnet, um einen Übergang von Servolenkung zu manueller Lenkung durchzuführen. Somit wird eine Verschlechterung im Nachfolgeleistungsverhalten oder im Lenkungsgefühl verhindert.
In der konventionellen elektrischen Servolenkungsvorrichtung werden abrupte Störungen, die aus Unregelmäßigkeiten einer Straßenfläche oder dergleichen resultieren, zu einem Fahrer in dem Fall eines Übergangs von Servolenkung zu manueller Lenkung direkt übertragen, sodass ein Problem dadurch verursacht wird, dass eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl nicht ausreichend verhindert werden kann.
Wenn der Übergang von Servolenkung zu manueller Lenkung durchgeführt wird, während der Fahrer eine Lenkungskraft ausübt, stoppt der Motor plötzlich die Unterstützung der Len kungskraft. Deshalb wird auch ein Problem dadurch verursacht, dass eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl nicht ausreichend verhindert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unternommen, um das oben erwähnte Problem zu lösen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkungsvorrichtung vorzusehen, die zum Unterdrücken einer abrupten Änderung in der Lenkungskraft und zuverlässigen Verhindern einer Verschlechterung im Lenkungsgefühl sogar in dem Fall eines Übergangs von Servolenkung zu manueller Lenkung fähig ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Servolenkungsvorrichtung vorgesehen, die enthält: eine Lenkungskraft-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Lenkungskraft; einen Motor eines Permanentmagnetfeldtyps zum Ergänzen der Lenkungskraft; und eine Steuereinheit mit einer Motoransteuereinheit und einer Anomalieüberwachungseinheit zum Steuern einer Ansteuerung des Motors, worin: die Motoransteuereinheit enthält einen Invertierer zum Ansteuern des Motors; und eine Ansteuersignal-Generierungseinheit zum Kalkulieren eines Zielstroms, der veranlasst wird durch den Motor zu fließen, basierend auf einer Ausgabe der Lenkungskraft-Erfassungseinheit, und Ausgeben eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Invertierers basierend auf dem Zielstrom; und die Anomalieüberwachungseinheit enthält eine Anomalieverarbeitungseinheit zum Bilden eines geschlossenen Regelkreises, der den Motor beim Stoppen der Ansteuerung des Motors enthält.
In der Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bildet die Anomalieverarbeitungseinheit den geschlossenen Regelkreis, der den Motor eines Permanentmagnetfeldtyps beim Stoppen der Ansteuerung des Motors enthält.
Somit generiert der geschlossene Regelkreis, der den Motor enthält, eine Bremskraft. Sogar in dem Fall eines Übergangs von Servolenkung zur manuellen Lenkung, kann deshalb diese Bremskraft dazu dienen, eine abrupte Änderung in der Lenkungskraft zu unterdrücken und eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen sind:
1 ein schematisches Diagramm, das eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Blockdiagramm, das eine Anomalieüberwachungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit peripheren Komponenten davon zeigt;
3 ein erläuterndes Diagramm, das Eingabe-/Ausgabecharakteristika eine Eingabeschnittstellenschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und eine obere Grenze und eine untere Grenze eines Lenkungskraftsignals zeigt;
4 ein Flussdiagramm, das die Operation einer Mikrosteuervorrichtungseinheit (MCU) gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
5 ein schematisches Diagramm, das eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Blockdiagramm, das eine Anomalieüberwachungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit peripheren Komponenten davon zeigt;
7 ein Flussdiagramm, das die Operation einer Mikrosteuervorrichtungseinheit (MCU) gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
8 ein schematisches Diagramm, das eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein Blockdiagramm, das eine Anomalieüberwachungseinheit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit peripheren Komponenten davon zeigt; und
10 ein Flussdiagramm, das die Operation einer Mikrosteuervorrichtungseinheit (MCU) gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin nachstehend werden jeweilige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Zeichnungen sind ähnliche Bezugszeichen ähnlichen oder entsprechenden Elementen und Abschnitten, die zu beschreiben sind, zugewiesen.
Die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden bezüglich eines Falls beschrieben, in dem eine Servolenkungsvorrichtung in einem Fahrzeug montiert ist.
Erste Ausführungsform
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 1 ist die Servolenkungsvorrichtung mit einem Drehmomentsensor 1 (einer Lenkungskraft-Erfassungseinheit) zum Erfassen einer Lenkungskraft Tq eines Fahrers eines Fahrzeugs, einem zweiphasigen Gleichstrommotor 2 (einem elektrischen Motor) (hierin nachstehend als "der Motor 2" abgekürzt) eines Permanentmagnetfeldtyps zum Ergänzen der Lenkungskraft Tq des Fahrers, einer Steuervorrichtung 3 (einer Steuereinheit) zum Steuern der Ansteuerung des Motors 2 und einer Batterie 4 zum Versorgen der Steuervorrichtung 3 mit elektrischer Leistung ausgerüstet.
Die Lenkungskraft Tq, die durch den Drehmomentsensor 1 erfasst wird, wird zu der Steuervorrichtung 3 eingegeben. Der Motor 2 wird unter der Steuerung der Steuervorrichtung 3 angesteuert, um ein Drehmoment auf ein Lenkungssystem (nicht gezeigt) des Fahrzeugs anzuwenden.
Die Steuervorrichtung 3 enthält eine Eingabeschnittstellenschaltung 5, einen Invertierer 6, einen Mikrocomputer 7 (hierin nachstehend als "eine MCU (Abkürzung für Mikrosteuervorrichtungseinheit) 7" abgekürzt), eine Gatteransteuerschaltung 8, eine Batterieabschaltungseinheit 9 und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung 11.
Die Eingabeschnittstellenschaltung 5, zu der die Lenkungskraft Tq, die durch den Drehmomentsensor 1 ausgegeben wird, eingegeben wird, gibt ein Lenkungskraftsignal Ts zu der MCU 7 aus.
Der Invertierer 6 steuert den Motor 2 durch PWM-modulierte Spannungsimpulse mit einer konstanten Frequenz an. Der Inver tierer 6 hat FET-Elemente 12a bis 12d (Schaltelemente) zum Generieren von Spannungsimpulsen, die dem Motor 2 durch Schalten zuzuführen sind.
Die FET-Elemente 12a und 12b, die zwischen dem Motor 2 und der Batterie 4 vorgesehen sind, werden als obere FET-Elemente bezeichnet. Die FET-Elemente 12c und 12d, die zwischen dem Motor 2 und der Masse vorgesehen sind, werden als untere FET-Elemente bezeichnet.
Die MCU 7 enthält eine Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 und eine Anomalieüberwachungseinheit 14 (die später beschrieben werden).
Die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 kalkuliert einen Zielstrom, der veranlasst wird, durch den Motor 2 zu fließen, basierend auf dem Lenkungskraftsignal Ts. Die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 kalkuliert einen Betrag von Arbeit bei PWM-Ansteuerung des Motors 2 derart, dass die Abweichung zwischen dem zuvor erwähnten Zielstrom und einem Strom, der durch ein Motorstromsignal "is" (was später beschrieben wird) angezeigt wird, 0 wird. Die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 generiert Spannungsimpulse (Ansteuersignale) zum Ansteuern der FET-Elemente 12a bis 12d des Invertierers 6 basierend auf dem zuvor erwähnten Betrag von Arbeit.
Die MCU 7 ist als ein Mikroprozessor (nicht gezeigt) mit einem Speicherabschnitt, in dem Programme gespeichert sind, und einer CPU gestaltet. Jeweilige Blöcke, die die MCU 7 bilden, sind als Software in dem Speicherabschnitt gespeichert.
Der Invertierer 6, die Motorstrom-Erfassungsschaltung 11 und die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 bilden eine Motoransteuereinheit.
Die Gatteransteuerschaltung 8 verstärkt Spannungsimpulse, die durch die MCU 7 ausgegeben werden, und gibt die verstärkten Spannungsimpulse zu dem Invertierer 6 aus.
Die Batterieabschaltungseinheit 9, die als ein Relais oder dergleichen gestaltet ist, stellt her oder unterbricht eine Verbindung zwischen der Batterie 4 und dem Invertierer 6 in Übereinstimmung mit einem Verbindungsbefehl oder einem Abschaltungsbefehl von einer Anomalieverarbeitungseinheit 18 (die später beschrieben wird).
Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 11 erfasst einen Strom, der veranlasst wird, durch den Motor 2 zu fließen, und gibt das Motorstromsignal "is" zu der MCU 7 aus.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Anomalieüberwachungseinheit 14 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit peripheren Komponenten davon zeigt.
Bezug nehmend auf 2 enthält die Anomalieüberwachungseinheit 14 eine Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15, zu der das Lenkungskraftsignal Ts von dem Drehmomentsensor 1 eingegeben wird, eine Stromanomalie-Erfassungseinheit 17, zu der das Motorstromsignal "is" von der Motorstrom-Erfassungsschaltung 11 eingegeben wird, und die Anomalieverarbeitungseinheit 18.
Die Batterie 4, die Eingabeschnittstellenschaltung 5 und die Gatteransteuerschaltung 8, die in 1 gezeigt werden, sind in 2 nicht dargestellt.
Die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 erfasst einen anomalen Zustand des Drehmomentsensors 1 und gibt ein Anomaliesignal zu der Anomalieverarbeitungseinheit 18 aus, wenn das Lenkungskraftsignal Ts einen Wert, der größer als eine beliebig eingestellte obere Grenze TH ist, oder einen Wert, der kleiner als eine beliebig eingestellte untere Grenze TL ist, anzeigt.
3 zeigt Eingabe-/Ausgabecharakteristika der Eingabeschnittstellenschaltung 5, und die obere Grenze TH und die untere Grenze TL des Lenkungskraftsignals Ts.
Die Stromanomalie-Erfassungseinheit 17 erfasst einen anomalen Zustand von mindestens einem des Motors 2 und der Motoransteuereinheit, und gibt ein Anomaliesignal zu der Anomalieverarbeitungseinheit 18 aus, wenn das Motorstromsignal "is" einen Wert, der größer als eine beliebig eingestellte obere Grenze iH ist, oder einen Wert, der kleiner als eine beliebig eingestellte untere Grenze iL ist, anzeigt.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18 gibt zu dem Invertierer 6 einen Operationsbefehl, die oberen FET-Elemente 12a und 12b zu öffnen, und einen Operationsbefehl, die unteren FET-Elemente 12c und 12d kurzzuschließen, aus, um dadurch einen geschlossenen Regelkreis zu bilden, der den Motor 2 enthält, wenn ein Anomaliesignal von mindestens einer der Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 und der Stromanomalie-Erfassungseinheit 17 ausgegeben wurden.
Die Operation der MCU 7 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hierin nachstehend mit Verweis auf ein Flussdiagramm von 4 ebenso wie 1 bis 3 beschrieben. Die folgende Beschreibung behandelt einen beispielhaften Fall, in dem der Drehmomentsensor 1 anomal geworden ist.
Wie oben beschrieben, ist die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Anomalieverarbeitungseinheit 18 den geschlossenen Regelkreis bil det, der den Motor 2 enthält beim Stoppen der Ansteuerung des Motors 2 in Übereinstimmung mit dem Eingeben eines Anomaliesignals. Die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 arbeitet, um Spannungsimpulse zum Ansteuern des Motors 2 zu generieren, basierend auf dem Lenkungskraftsignal Ts und dem Motorstromsignal "is", gemäß einer bekannten Technik.
Deshalb wird die Beschreibung davon weggelassen, wie die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13 arbeitet, um Spannungsimpulse zu generieren.
Hierin wird angenommen, dass die MCU 7 keinerlei Anomalie oder dergleichen erfasst hat.
Zuerst wird das Lenkungskraftsignal Ts, das von der Eingabeschnittstellenschaltung 5 in Übereinstimmung mit einer Ausgabe des Drehmomentsensors 1 ausgegeben wird, zu der Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 eingegeben (Schritt S31).
Dann bestimmt die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15, ob das Lenkungskraftsignal Ts einen Wert zwischen der oberen Grenze TH und der unteren Grenze TL anzeigt oder nicht, wobei dadurch eine Verarbeitung zum Erfassen eines anomalen Zustands durchgeführt wird (Schritt S32). Die Verarbeitung zum Erfassen eines anomalen Zustands des Drehmomentsensors 1 ist eine bekannte Technik, sodass eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
Dann bestimmt die Anomalieverarbeitungseinheit 18, ob ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde oder nicht (Schritt S33).
Wenn in Schritt S33 bestimmt wird, dass der anomale Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde (d.h. Ja), wird ein Operationsbefehl, die oberen FET-Elemente 12a und 12b zu öffnen, von der Anomalieverarbeitungseinheit 18 zu dem Invertierer 6 ausgegeben (Schritt S34).
Die oberen FET-Elemente 12a und 12b werden wegen diesem Operationsbefehl geöffnet, sodass die Batterie 4 und der Invertierer 6 voneinander abgeschaltet werden.
Dann wird ein Operationsbefehl, die unteren FET-Elemente 12c und 12d kurzzuschließen, von der Anomalieverarbeitungseinheit 18 zu dem Invertierer 6 ausgegeben (Schritt S35).
Die unteren FET-Elemente 12c und 12d werden wegen diesem Operationsbefehl kurzgeschlossen, sodass Eingangsanschlüsse des Motors 2 kurzgeschlossen werden. Als ein Ergebnis wird der geschlossene Regelkreis gebildet, der den Motor 2 enthält.
In diesem Moment arbeitet, da der Motor 2 als ein Motor eines Permanentmagnetfeldtyps gestaltet ist, der geschlossene Regelkreis, der den Motor 2 enthält, als eine Bremsschaltung ohne Durchführung von Feldstromsteuerung, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wird.
Mit der Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt, wenn die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 einen anomalen Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst, was die Anomalieverarbeitungseinheit 18 auffordert, die Ansteuerung des Motors 2 zu stoppen, die Anomalieverarbeitungseinheit 18 zu dem Invertierer 6 einen Operationsbefehl, die oberen FET-Elemente 12a und 12b zu öffnen, und einen Operationsbefehl, die unteren FET-Elemente 12c und 12d kurzzuschließen, aus, um den geschlossenen Regelkreis zu bilden, der den Motor 2 enthält.
Somit wird eine Bremskraft in dem geschlossenen Regelkreis, der den Motor 2 enthält, generiert. Selbst in dem Fall eines Übergangs von Servolenkung zu manueller Lenkung wird deshalb eine abrupte Änderung in der Lenkungskraft wegen dieser Bremskraft unterdrückt. Folglich kann eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
In der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die FET-Elemente 12a bis 12d des Invertierers 6 betrieben, um den geschlossenen Regelkreis zu bilden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Es ist auch angemessen, eine Kurz-Schließungseinheit, wie etwa ein Relais, zwischen den Eingangsanschlüssen des Motors 2 vorzusehen und die Kurzschließungseinheit kurzzuschließen, um den geschlossenen Regelkreis, der den Motor 2 enthält, zu bilden, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wird.
Komponenten, die zu jenen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identisch sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, denen ein "A" beigefügt ist, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Servolenkungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 5 enthält eine Steuervorrichtung 3A ferner eine Motorkurzschließungseinheit 19 (eine Kurzschließungseinheit), die zwischen dem Motor 2 und dem Invertierer 6 vorgesehen ist.
Die Motorkurzschließungseinheit 19 schließt die Eingangsanschlüsse des Motors 2 wegen einem Kurzschlussbefehl von einer Anomalieverarbeitungseinheit 18A kurz (was später beschrieben wird).
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Anomalieüberwachungseinheit 14A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit peripheren Komponenten davon zeigt.
Bezug nehmend auf 6 enthält die Anomalieüberwachungseinheit 14A die Anomalieverarbeitungseinheit 18A an Stelle der Anomalieverarbeitungseinheit 18, die in 2 gezeigt wird.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18A gibt einen Abschaltungsbefehl zu der Batterieabschaltungseinheit 9 und einen Kurzschlussbefehl zu der Motorkurzschließungseinheit 19 aus, um den geschlossenen Regelkreis zu bilden, der den Motor 2 enthält, wenn ein Anomaliesignal von mindestens einer der Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 und der Stromanomalie-Erfassungseinheit 17 ausgegeben wurde.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in anderen Konfigurationsdetails identisch, sodass eine Beschreibung davon weggelassen wird.
Hierin nachstehend wird die Operation einer MCU 7A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf ein Flussdiagramm von 7 ebenso wie 5 und 6 beschrieben.
Die gleichen Operationsdetails wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nicht beschrieben.
Hierin wird angenommen, dass die MCU 7A keinerlei Anomalie oder dergleichen erfasst hat. Da in diesem Moment die Batterieabschaltungseinheit 9 verbunden ist und die Motorkurzschließungseinheit 19 geöffnet ist, kann der Motor 2 angesteuert werden
Zuerst bestimmt die Anomalieverarbeitungseinheit 18A, ob ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde oder nicht (Schritt S33).
Wenn in Schritt S33 bestimmt wird, dass ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde (d.h. Ja), wird ein Abschaltungsbefehl von der Anomalieverarbeitungseinheit 18A zu der Batterieabschaltungseinheit 9 ausgegeben (Schritt S41).
Die Batterieabschaltungseinheit 9 wird wegen diesem Abschaltungsbefehl geöffnet, sodass die Batterie 4 und der Invertierer 6 voneinander abgeschaltet werden.
Dann wird ein Kurzschlussbefehl von der Anomalieverarbeitungseinheit 18A zu der Motorkurzschließungseinheit 19 ausgegeben (Schritt S42).
Die Motorkurzschließungseinheit 19 wird wegen diesem Kurzschlussbefehl kurzgeschlossen, sodass die Eingangsanschlüsse des Motors 2 kurzgeschlossen werden. Als ein Ergebnis wird der geschlossene Regelkreis gebildet, der den Motor 2 enthält.
Da der Motor 2 als ein Motor eines Permanentmagnetfeldtyps gestaltet ist, arbeitet in diesem Moment der geschlossene Regelkreis, der den Motor 2 enthält, als eine Bremsschaltung ohne Durchführung von Feldstromsteuerung, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wird.
Mit der Servolenkungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt, wenn die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 einen anomalen Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst, was die Anomalieverarbeitungseinheit 18A auffordert, die Ansteuerung des Motors 2 zu stoppen, die Anomalieverarbeitungseinheit 18A einen Abschaltungsbefehl zu der Batterieabschaltungseinheit 9 und einen Kurzschlussbefehl zu der Motorkurzschließungseinheit 19 aus, um den geschlossenen Regelkreis zu bilden, der den Motor 2 enthält.
Deshalb kann ein Effekt ähnlich zu dem der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Die Operation der Anomalieverarbeitungseinheit 18A gemäß der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde als ein beispielhafter Fall beschrieben, in dem der Drehmomentsensor 1 anomal geworden ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen beispielhaften Fall begrenzt.
Selbst wenn z.B. die FET-Elemente 12a bis 12d, die den Invertierer 6 bilden, an einer EIN-Fehlfunktion gelitten haben, wird ein Kurzschlussbefehl von der Anomalieverarbeitungseinheit 18A zu der Motorkurzschließungseinheit 19 ausgegeben, um die Eingangsanschlüsse des Motors 2 kurzzuschließen. Als ein Ergebnis wird der geschlossene Regelkreis gebildet, der den Motor 2 enthält.
Wie es bei der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Fall ist, wird deshalb eine abrupte Änderung in der Lenkungskraft wegen einer Bremskraft unterdrückt, die in dem geschlossenen Regelkreis generiert wird, der den Motor 2 enthält. Folglich kann eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl verhindert werden.
Die Operationen der Anomalieverarbeitungseinheit 18 gemäß der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Anomalieverarbeitungseinheit 18A gemäß der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurden bezüglich beispielhafter Fälle beschrieben, in denen die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 einen anomalen Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst hat. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beispielhaften Fälle begrenzt.
Die Anomalieverarbeitungseinheiten 18 und 18A können einen Befehl zu dem Invertierer 6, oder Befehle zu der Batterieabschaltungseinheit 9 bzw. der Motorkurzschließungseinheit 19 ausgeben, wenn die Stromanomalie-Erfassungseinheit 17 einen anomalen Zustand von mindestens einem des Motors 2 und der Motoransteuereinheit erfasst hat.
In diesen Fällen kann ebenso ein Effekt ähnlich zu dem der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Dritte Ausführungsform
In der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein zweiphasiger Gleichstrommotor eingesetzt, um die Servolenkungsvorrichtung zu bilden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konstruktion begrenzt. Der Motor kann auch als ein dreiphasiger Gleichstrommotor gestaltet werden.
Komponenten, die zu jenen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identisch sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, denen ein "B" beigefügt ist, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Servolenkungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezug nehmend auf 8 ist die Servolenkungsvorrichtung ferner mit einem Rotationswinkelsensor 20 zum Erfassen eines Rotationswinkels Θr eines Rotors (nicht gezeigt) eines Motors 2B ausgerüstet. Der Motor 2B ist als ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor eines Permanentmagnetfeldtyps gestaltet.
Eine Steuervorrichtung 3B enthält ferner eine Eingabeschnittstellenschaltung 21. Die Eingabeschnittstellenschaltung 21, zu der der Rotationswinkel Θr eingegeben wird, der durch den Rotationswinkelsensor 20 ausgegeben wird, gibt einen Rotationswinkelsignal Θs zu einer MCU 7B aus.
Die Steuervorrichtung 3B enthält einen Invertierer 6B, die MCU 7B, eine Gatteransteuerschaltung 8B und eine Motorstrom-Erfassungsschaltung 11B an Stelle des Invertierers 6, der MCU 7, der Gatteransteuerschaltung 8 und der Motorstrom-Erfassungsschaltung 11, die jeweils in 1 gezeigt werden.
Der Motor 2B ist als ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor gestaltet, sodass der Invertierer 6B sechs FET-Elemente 12e bis 12j hat.
Die FET-Elemente 12e bis 12g, die zwischen dem Motor 2B und der Batterie 4 vorgesehen sind, werden als obere FET-Elemente bezeichnet. Die FET-Elemente 12h bis 12j, die zwischen dem Motor 2B und der Masse vorgesehen sind, werden als untere FET-Elemente bezeichnet.
Der Motor 2B ist als ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor gestaltet, sodass die Gatteransteuerschaltung 8B als eine dreiphasige Schaltung gestaltet ist.
Eine Ansteuersignal-Generierungseinheit 13B der MCU 7B kalkuliert einen Zielstrom, der veranlasst wird, durch den Motor 2B zu fließen, basierend auf dem Lenkungskraftsignal Ts. Die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13B kalkuliert einen Betrag von Arbeit bei PWM-Ansteuerung des Motors 2B in Übereinstimmung mit dem Rotationswinkelsignal Θs derart, dass die Abweichung zwischen dem zuvor erwähnten Zielstrom und einem Wert, der durch das Motorstromsignal "is" angezeigt wird, 0 wird. Die Ansteuersignal-Generierungseinheit 13B generiert Spannungsimpulse zum Ansteuern der FET-Elemente 12e bis 12j des Invertierers 6B basierend auf dem zuvor erwähnten Betrag von Arbeit.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Anomalieüberwachungseinheit 14B gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit peripheren Komponenten davon zeigt.
Bezug nehmend auf 9 enthält die Anomalieüberwachungseinheit 14B ferner eine Rotationswinkelsensor-Anomalieerfassungseinheit 22, zu der das Rotationswinkelsignal Θs von dem Rotationswinkelsensor 20 eingegeben wird.
Die Anomalieüberwachungseinheit 14B enthält eine Anomalieverarbeitungseinheit 18B an Stelle der Anomalieverarbeitungseinheit 18, die in 2 gezeigt wird.
Die Rotationswinkelsensor-Anomalieerfassungseinheit 22 erfasst einen anomalen Zustand des Motors 2B und gibt ein Anomaliesignal zu der Anomalieverarbeitungseinheit 18B aus, wenn z.B. das Rotationswinkelsignal Θs einen Wert anzeigt, der größer als eine beliebig eingestellte obere Grenze ΘH ist.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18B gibt zu dem Invertierer 6B einen Operationsbefehl, um die oberen FET-Elemente 12e bis 12g zu öffnen, und einen Operationsbefehl, um die unteren FET-Elemente 12h und 12i unter den unteren FET-Elementen 12h bis 12j kurzzuschließen, aus, um den geschlossenen Regelkreis, der den Motor 2B enthält, zu bilden, wenn ein Anomaliesignal von mindestens einer der Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15, der Stromanomalie-Erfassungseinheit 17 und der Rotationswinkelsensor-Anomalieerfassungseinheit 22 ausgegeben wurde.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zu der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in anderen Konfigurationsdetails identisch, sodass eine Beschreibung davon weggelassen wird.
Hierin nachstehend wird die Operation der MCU 7B gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf ein Flussdiagramm von 10 ebenso wie 8 und 9 beschrieben.
Die gleichen Operationsdetails wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nicht beschrieben.
Hierin wird angenommen, dass die MCU 7B keinerlei Anomalie oder der gleichen erfasst hat.
Zuerst bestimmt die Anomalieverarbeitungseinheit 18B, ob ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde oder nicht (Schritt S33).
Wenn in Schritt S33 bestimmt wird, dass ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde (d.h. Ja), wird ein Operationsbefehl, die oberen FET-Elemente 12e bis 12g zu öffnen, von der Anomalieverarbeitungseinheit 18B zu dem Invertierer 6B ausgegeben (Schritt S51).
Die oberen FET-Elemente 12e bis 12g werden wegen diesem Operationsbefehl geöffnet, sodass die Batterie 4 und der Invertierer 6B voneinander abgeschaltet werden.
Dann wird ein Operationsbefehl, die unteren FET-Elemente 12h und 12i unter den unteren FET-Elementen 12h bis 12j kurzzuschließen, von der Anomalieverarbeitungseinheit 18B zu dem Invertierer 6B ausgegeben (Schritt S52).
Die FET-Elemente 12h und 12i werden wegen diesem Operationsbefehl kurzgeschlossen, sodass die Eingangsanschlüsse des Motors 2B kurzgeschlossen werden. Als ein Ergebnis wird der geschlossene Regelkreis gebildet, der den Motor 2B enthält.
Da der Motor 2B als ein Motor von Permanentmagnetfeldtyp gestaltet ist, arbeitet in diesem Moment der geschlossene Regelkreis, der den Motor 2B enthält, als eine Bremsschaltung ohne Durchführung von Feldstromsteuerung, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wird. Da der Motor 2B als ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor gestaltet ist, kann eine Bremskraft erhalten werden, wenn beliebige zwei Phasen der Eingangsanschlüsse des Motors 2B kurzgeschlossen werden.
Mit der Servolenkungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt, wenn die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 einen anomalen Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst, was die Anomalieverarbeitungseinheit 18B auffordert, die Ansteuerung des Motors 2B zu stoppen, die Anomalieverarbeitungseinheit 18B zu dem Invertierer 6B einen Operationsbefehl, die oberen FET-Elemente 12e bis 12g zu öffnen, und einen Operationsbefehl, die unteren FET-Elemente 12h und 12i unter den unteren FET-Elementen 12h bis 12j kurzzuschließen, aus, um dadurch den geschlossenen Regelkreis zu bilden, der den Motor 2B enthält.
Somit wird eine Bremskraft in dem geschlossenen Regelkreis, der den Motor 2B enthält, generiert. Selbst in dem Fall eines Übergangs von Servolenkung zu manueller Lenkung wird deshalb eine abrupte Änderung in der Lenkungskraft wegen dieser Bremskraft unterdrückt. Folglich kann eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl verhindert werden.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18B gemäß der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt zu dem Invertierer 6B einen Operationsbefehl aus, die unteren FET-Elemente 12h und 12j unter den unteren FET-Elementen 12h bis 12j kurzzuschließen, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration begrenzt.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18B kann zu dem Invertierer 6B einen Operationsbefehl ausgeben, alle unteren FET-Elemente 12h bis 12j kurzzuschließen, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde.
In diesem Fall werden alle dreiphasigen Eingangsanschlüsse des Motors 2B kurzgeschlossen, sodass im Vergleich zu einem Fall, in dem zweiphasige Eingangsanschlüsse kurzgeschlossen werden, eine größere Bremskraft erhalten werden kann.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18B gemäß der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt einen Operationsbefehl zu dem Invertierer 6B aus, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration begrenzt.
Wie in der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann eine Motorkurzschließungseinheit zwischen dem Motor 2B und dem Invertierer 6B vorgesehen sein, und die Anomalieverarbeitungseinheit 18B kann einen Kurzschlussbefehl zu der Motorkurzschließungseinheit ausgeben, wenn ein anomaler Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst wurde.
Die Motorkurzschließungseinheit wird wegen diesem Kurzschlussbefehl kurzgeschlossen, sodass die Eingangsanschlüsse des Motors 2B kurzgeschlossen werden. Als ein Ergebnis wird der geschlossene Regelkreis, der den Motor 2B enthält, gebildet.
In diesem Fall kann ebenso ein Effekt ähnlich zu dem der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Die Operation der Anomalieverarbeitungseinheit 18B gemäß der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde bezüglich eines beispielhaften Falls beschrieben, in dem die Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15 einen anomalen Zustand des Drehmomentsensors 1 erfasst hat. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen beispielhaften Fall begrenzt.
Die Anomalieverarbeitungseinheit 18B kann einen Operationsbefehl zu dem Invertierer 6B ausgeben, wenn die StromanomalieErfassungseinheit 17 einen anomalen Zustand von mindestens einem des Motors 2B und der Motoransteuereinheit erfasst hat.
Alternativ kann die Anomalieverarbeitungseinheit 18B einen Operationsbefehl zu dem Invertierer 6B ausgeben, wenn die Rotationswinkelsensor-Anomalieerfassungseinheit 22 einen anomalen Zustand des Motors 2B erfasst hat.
In diesen Fällen kann ebenso ein Effekt ähnlich zu dem der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
In der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jeder der Invertierer 6 und 6B den geschlossenen Regelkreis, der jeden der Motoren 2 und 2B enthält, öffnen, sobald wie eine vorbestimmte beliebige Zeitperiode abläuft, nachdem der geschlossene Regelkreis gebildet wurde.
Somit wird eine abrupte Änderung in der Lenkungskraft wegen einer Bremskraft unterdrückt, die in dem geschlossenen Regelkreis, der jeden der Motoren 2 und 2B enthält, generiert wird, unmittelbar nachdem ein Anomaliesignal von mindestens einer der Drehmomentsensor-Anomalieerfassungseinheit 15, der Stromanomalie-Erfassungseinheit 17 und der Rotationswinkelsensor-Anomalieerfassungseinheit 22 ausgegeben wurde. Nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode seit Bildung des geschlossenen Regelkreises wird eine Verschlechterung im Nachfolgeleistungsverhalten verhindert.
Deshalb kann eine Verschlechterung im Lenkungsgefühl weiter verhindert werden.

Claims

Eine Servolenkungsvorrichtung, umfassend: ein Lenkungskraft-Erfassungsmittel 1 zum Erfassen einer Lenkungskraft; einen Motor 1 vom Permanentmagnetfeldtyp zum Ergänzen der Lenkungskraft; und ein Steuermittel 3 mit einem Motoransteuermittel und einem Anomalieüberwachungsmittel 14, zum Steuern einer Ansteuerung des Motors 2, wobei: das Motoransteuermittel enthält einen Invertierer 6 zum Ansteuern des Motors 2, und ein Ansteuersignal-Generierungsmittel 13 zum Kalkulieren eines Zielstroms, der veranlasst wird, durch den Motor 2 zu fließen, basierend auf einer Ausgabe des Lenkungskraft-Erfassungsmittels 1, und Ausgeben eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Invertierers 6 basierend auf dem Zielstrom; und das Anomalieüberwachungsmittel 14 ein Anomalieverarbeitungsmittel 18 zum Bilden eines geschlossenen Regelkreises, der den Motor 2 enthält, beim Stoppen einer Ansteuerung des Motors 2 enthält.
Eine Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Invertierer 6 eine Vielzahl von Schaltelementen 12 enthält; und das Anomalieverarbeitungsmittel 18 die Schaltelemente 12 betreibt, um den geschlossenen Regelkreis beim Stoppen einer Ansteuerung des Motors 2 zu bilden.
Eine Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Kurzschließungsmittel 19 zum Kurzschließen von Eingangsanschlüssen des Motors 2, wobei das Anomalieverarbeitungsmittel 18 das Kurzschließungsmittel 19 betreibt, um den geschlossenen Regelkreis beim Stoppen einer Ansteuerung des Motors 2 zu bilden.
Eine Servolenkungsvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motor 2 ein dreiphasiger Motor ist.