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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung
für ein
Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung
für ein
Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 10.
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Eine
derartige Lenkeinrichtung für
ein Kraftfahrzeug sowie ein derartiges Verfahren zur Steuerung einer
Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist aus
der
DE 198 41 101
C2 bekannt.
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Eine
weitere Hilfskraft-Lenkeinrichtung des oben genannten Mehrfachtyps
ist in der
JP 2002-037112-A angegeben.
Die Hilfskraft-Lenkeinrichtung dieser Veröffentlichung weist einen Lenkantriebsmechanismus
auf, der ein Haupt-Lenkantriebssystem und ein Neben-Lenkantriebssystem
umfasst. Ein Betätigungsglied
des Haupt-Lenkantriebssystems
und ein Betätigungsglied
des Neben-Lenkantriebssystems sind miteinander mechanisch über einen
Verbindungsmechanismus mit einem gewissen Spiel verbunden, wobei
die beiden Betätigungsglieder
konstant über
einen assoziierten Kraftfahrzeugmotor angetrieben werden. Ein Störungserkennungsmechanismus
ist vorgesehen, um das Vorhandensein/die Abwesenheit einer Störung zwischen dem
Haupt-Lenkantriebssystem und dem Neben-Lenkantriebssystem festzustellen.
Wenn sich herausstellt, dass eine Anormalität in dem Haupt-Lenkantriebssystem
oder Neben-Lenkantriebssystem
vorliegt, fährt
ein Steuerabschnitt des Haupt- oder Neben-Lenkantriebssystems sein Lenkantriebssystem
herunter. Wenn dagegen unter normalen Bedingungen des Haupt- oder
Neben-Lenkantriebssystems eine wechselseitige Störung festgestellt wird, stoppt
der Steuerabschnitt des Haupt- oder Neben-Lenkantriebssystems den Betrieb des jeweils
anderen Lenkantriebssystems. Dadurch kann eine falsche Ausgabe des
Lenkantriebssystems minimiert werden und kann ein ausfallsicherer
Betrieb erhalten werden.
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Bei
der Hilfskraft-Lenkeinrichtung der oben genannten Veröffentlichung
kann jedoch festgestellt werden, dass die Betätigungsglieder aufgrund der Verwendung
des spielbehafteten Verbindungsmechanismus, über den die entsprechenden
Betätigungsglieder
des Haupt- und Neben-Lenkantriebssystems miteinander verbunden sind,
einer unnötigen
Bewegung während
des Betriebs der Hilfskraft-Lenkeinrichtung unterworfen werden;
dies verursacht einen unnötigen
Verbrauch von elektrischer Energie. Wenn weiterhin eine Anormalität des Haupt- oder
Neben-Lenkantriebssystems nicht festgestellt wird, obwohl eine derartige
Anormalität
tatsächlich
in dem System vorhanden ist, kann die unvorteilhafte Möglichkeit
auftreten, dass aufgrund der Wirkung des Störungserkennungsmechanismus
ein normal funktionierendes Lenkantriebssystem heruntergefahren
wird, während
das andere fehlerhaft funktionierende Lenksystem weiter betrieben
wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
und ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei ein stabiler Fahrzeug-Lenkbetrieb
ohne eine wechselseitige Störung
zwischen den Lenkantriebssystemen erfolgt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung
für ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Bevorzugte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Weiterhin
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrfach-Hilfskraft-Lenkeinrichtung
für ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10.
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Bevorzugte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Hilfskraft-Lenkeinrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 ist
ein Flussdiagramm der Betriebsschritte, die durch eine Steuereinheit
in der Hilfskraft-Lenkeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
ausgeführt
werden;
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3 ist
ein Blockdiagramm, das den Inhalt einer in der ersten Ausführungsform
verwendeten Steuereinheit zeigt; und
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4 ist
ein Flussdiagramm der Betriebsschritte, die durch eine Steuereinheit
in einer Hilfskraft-Lenkeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
ausgeführt
werden.
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Im
Folgenden werden zwei Ausführungsformen 100 und 200 im
Detail mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Mit
Bezug auf 1 bis 3 und insbesondere
auf 1 wird im Folgenden die erste Ausführungsform 100 beschrieben.
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In 1 gibt
das Bezugszeichen 1 ein Lenkrad an, das durch einen Fahrer
betätigt
wird. Das Lenkrad 1 ist mit einem Gegenkraft-Betätigungslied 2 verbunden,
das eine Gegenkraft für
das Lenkrad 1 erzeugt. Ein Lenkwinkel-Sensor 3 ist
mit dem Gegenkraft-Betätigungsglied 2 verbunden
und stellt eine manipulierte Variable (oder Winkelposition) des Lenkrads 1 fest.
Durch die Bezugszeichen 4L und 4R werden die linken
und rechten Vorderräder
eines assoziierten Kraftfahrzeugs angegeben, die durch das Lenkrad 1 gelenkt
werden. Jedes der gelenkten Vorderräder 4L und 4R wird
durch eine Lenkgetriebeeinheit 8 über einen Drehmoment-Übertragungsmechanismus
angetrieben, der einen Gelenkarm 5L oder 5R, eine
Verbindungsstange 6L oder 6R und eine Lenkstange 7L oder 7R umfasst.
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Die
Lenkgetriebeeinheit 8 ist zwischen den linken und rechten
Vorderrädern 4L und 4R wie
gezeigt angeordnet. Ein Lenkwinkelsensor 9 ist mit der Lenkgetriebeeinheit 8 verbunden,
um einen Lenkwinkel der gelenkten Vorderräder 4L und 4R festzustellen.
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Zwischen
dem Gegenkraft-Betätigungsglied 2 und
der Lenkgetriebeeinheit 8 ist eine Steuereinheit 10 angeordnet,
die eine Steuervariable, die zum Erzeugen eines gewünschten
Lenkwinkels für
die gelenkten Vorderräder 4L und 4R erforderlich
ist, sowie eine Steuervariable berechnet, die erforderlich ist, damit
das Gegenkraft-Betätigungsglied 2 eine
gewünschte
Gegenkraft erzeugt. Innerhalb der Steuereinheit 10 ist
ein Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 angeordnet,
der die gesteuerten Abweichungen auf der Basis einer vom Lenkwinkelsensor 9 ausgegebenen
Ausgabe anpasst.
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Mit
der Steuereinheit 10 ist ein Ausgabeverteiler 12 verbunden,
der eine Ausgabe aus der Steuereinheit 10 zu drei Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 verteilt.
Innerhalb des Ausgabeverteilers 12 ist ein Abweichungs-Addierabschnitt 13 angeordnet,
der absichtlich eine Abweichung zu der verteilten Ausgabe addiert.
Die Betätigungsglieder 14, 15 und 16 sind angeordnet,
um die Lenkgetriebeeinheit 8 zu betreiben und eine Kraft
zu erzeugen, mit der die gelenkten linken und rechten Vorderräder 4L und 4R in
einer gewünschten
Richtung gelenkt werden.
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Eine
System-Anpassungseinrichtung 17 ist zwischen der Steuereinheit 10 und
dem Ausgabeverteiler 12 angeordnet und wird betrieben,
um ein Betätigungsglied 14, 15 oder 16 mit
einer Fehlfunktion festzustellen. Wie weiter unten beschrieben,
stellt die System-Anpassungseinrichtung 17 durch einen
Vergleich zwischen der durch den Abweichungs-Addierabschnitt 13 addierten
Abweichung und dem durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 eingestellten
Anpassungswert ein fehlerhaftes Betätigungsglied 14, 15 oder 16 fest.
Wenn ein fehlerhaftes Betätigungsglied 14, 15 oder 16 festgestellt
wird, gibt die System-Anpassungseinrichtung 17 eine Information zu
der Steuereinheit 10 und dem Ausgabeverteiler 12 aus,
um das fehlerhafte Betätigungsglied 14, 15 oder 16 aus
dem Steuersystem auszuschließen.
Wenn kein fehlerhaftes Betätigungsglied 14, 15 oder 16 festgestellt
wird, gibt die System-Anpassungseinrichtung 17 Informationen
zu der Steuereinheit 10 aus, um die durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 gehandhabten
Parameter anzupassen.
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Mit
der oben beschriebenen Anordnung wird eine Lenkfunktion durch die
Hilfskraft-Lenkeinrichtung erhalten, mittels der die Kennlinie des
Lenkwinkels absichtlich relativ zu der von einem Fahrer über das
Lenkrad 1 zu der motorisierten Lenkeinrichtung zugeführten Betätigungskraft
variiert wird.
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Im
Folgenden werden die durch eine Steuereinheit zum Ausführen der
Lenksteuerung ausgeführten
Betriebsschritte mit Bezug auf das Flussdiagramm von 2 beschrieben.
Es ist zu beachten, dass die Lenksteuerung mit dem Einschalten eines Zündungsschalters
(nicht gezeigt) beginnt.
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In
Schritt S1 wird ein normaler Prozessmodus gesetzt. In diesem Schritt
wird kein Prozess zum Entscheiden einer Fehlfunktion des Betätigungsgliedes 14, 15 oder 16 ausgeführt. Das
heißt,
in diesem Schritt S1 wird ein Prozess ausgeführt, um einen Befehlswert zu
dem Betätigungsglied 14, 15 oder 16 auszugeben,
ohne dass dabei eine Abweichung im Abweichungs-Addierabschnitt addiert
wird.
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In
Schritt S2 wird ein durch einen Lenkwinkelsensor 3 festgestellter
Lenkwinkel des Lenkrads 1, der nachfolgend als „Befehlslenkwinkel” bezeichnet
wird, in die Steuereinheit 10 eingegeben.
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In
Schritt S2 wird in Übereinstimmung
mit dem Befehlslenkwinkel eine Steuerausgabe für die Betätigungsglieder berechnet. Wenn
die Betätigungsglieder
zum Beispiel Gleichstrom-Induktionsmotoren sind, geben die Betätigungsglieder
ein Drehmoment aus, das proportional zu dem angelegten Stromwert
ist. Ein zum Ableiten des Drehmoments verwendeter Proportionalfaktor
wird als Drehmomentkonstante bezeichnet. Es wird also ein Betriebsdrehmoment
berechnet, das erforderlich ist, um den Lenkwinkel der linken und
rechten Vorderräder 41 und 4R mit
einem Zielwert des auf der Basis des Befehlslenkwinkels berechneten
Lenkwinkels abzustimmen, wobei dann eine Berechnung durchgeführt wird,
um einen zum Erzeugen des Betriebsdrehmoments benötigten Stromwert
abzuleiten.
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Unter
dieser Bedingung sind wenigstens zwei Betätigungsglieder (14, 15, 16)
mit dem einen Lenkgetriebe 8 verbunden. Es ist zu beachten,
dass der Ausgabewert für
die Betätigungsglieder
nicht separat berechnet wird. Das heißt, der Ausgabewert wird so
berechnet, als ob die Betätigungsglieder
(14, 15, 16) ein einziges Betätigungsglied
bilden. Im Fall des oben genannten Gleichstrom-Induktionsmotors wird
ein Getriebeverhältnis
an einem Teil des Lenkgetriebes 8, mit dem der Motor operativ
verbunden ist mit der Drehmomentkonstante für alle Motoren 14, 15, 16 multipliziert,
wobei dann die Ergebnisse summiert werden, um eine Konstante vorzusehen,
mit welcher der eine Ausgabewert berechnet wird.
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In
Schritt S4 wird die eine in Schritt S3 berechnete Ausgabe zu den
Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 verteilt.
In diesem Fall kann die Verteilung gleichmäßig oder derart mit Rücksicht
auf das Produkt aus dem Getriebeverhältnis des Teils des Lenkgetriebes 8,
mit dem jedes Betätigungsglied 14, 15 oder 16 operativ
verbunden ist, und aus der Drehmomentkonstante vorgesehen werden,
dass das von dem Betätigungsglied
zu dem Lenkgetriebe 8 übertragene
Drehmoment in allen Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 gleich
ist. Auf Wunsch kann die Verteilung auch derart erfolgen, dass die
entsprechend von den Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 auf
das Lenkgetriebe 8 übertragenen
Drehmomente ein bestimmtes Verhältnis
aufweisen.
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In
Schritt S5 wird unter Verwendung des Rückkopplungs-Berechnungsteils 11 in
der Steuereinheit 11 eine Differenz zwischen dem durch
den Lenkwinkelsensor festgestellten Lenkwinkel der linken und rechten
Vorderräder 4L und 4R und
dem Ziellenkwinkel berechnet, wobei auf der Basis dieser Differenz
eine Rückkopplungsgröße berechnet
und zu der Ausgabe aus der Steuereinheit 10 addiert wird.
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Die
Beziehung zwischen dem Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 und
anderen Steuerblöcken
ist in 3 gezeigt. Aus dieser Zeichnung wird deutlich,
dass in der Steuereinheit 10 weiterhin ein Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 angeordnet
ist, zu dem der Befehlslenkwinkel gegeben wird. Wie gezeigt umfasst
der Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 Blöcke, die
eine Steuerung für
ein gesteuertes System CS modellieren, das aus den Betätigungsgliedern 14, 15 oder 16 besteht.
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Das
heißt,
der Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 umfasst
einen Betätigungskraft-Schätzabschnitt 11a,
der durch die Analyse einer Ausgabe aus dem gesteuerten System CS
eine Ausgabe (d. h. eine Betätigungskraft)
jedes Betätigungselements 14, 15 oder 16 schätzt, die
eine Zustandsgröße des Betätigungselements
ist; einen Störungs-Schätzabschnitt 11b,
der durch einen Vergleich einer Steuerausgabe (d. h. eines Steuersignals)
aus dem Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 mit einer geschätzten Ausgabe aus
dem Betätigungskraft-Schätzabschnitt 11a eine
Störung
schätzt,
die von außen
auf das gesteuerte System einwirkt; und einen Störungs-Kompensationsabschnitt 11c,
der durch eine Analyse einer Ausgabe aus dem Störungs-Schätzabschnitt 11b einen
Anpassungswert zu dem Steuersignal aus dem Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 derart
addiert, dass die geschätzte
Störung
entfernt wird. Die Ausgabe aus dem Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 (d.
h. der Anpassungswert, der zu dem Steuersignal aus dem Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 zu addieren
ist) wird nach jeweils einer bestimmten Zeitdauer (z. B. nach jeweils
einer Minute) gemittelt.
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Wie
wiederum in dem Flussdiagramm von 2 gezeigt,
wird in Schritt S6 entschieden, ob sich der gemittelte Wert der
in Schritt S5 berechneten Rückkopplungsgröße von 0
(null) um einen bestimmten Grad unterscheidet oder nicht. Wenn das
Steuermodell in dem Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 mit
dem tatsächlich
gesteuerten System übereinstimmt,
dient der durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Anpassungswert dazu, die durch Störungen in einer Straßenumgebung
wie etwa einen Gegenwind, eine Straßenneigung oder ähnliches
verursachten Steuerstörungen
zu kompensieren. Das heißt,
wenn das assoziierte Kraftfahrzeug unter normalen Bedingungen auf
einer Straße fährt, ist
nicht davon auszugehen, dass eine Störung in der Straßenumgebung,
die dazu führt,
dass das Fahrzeug nach rechts oder links geneigt fährt, für eine lange
Zeitdauer kontinuierlich erzeugt wird. Wenn sich also der gemittelte
Wert der Rückkopplungsgröße um einen
bestimmten Grad von 0 (null) unterscheidet, kann entschieden werden,
dass eine Fehlfunktion in dem gesteuerten System vorliegt. Wenn
in Schritt S6 mit NEIN entschieden wird, d. h. wenn sich der gemittelte
Wert der Rückkopplungsgröße nicht
um einen bestimmten Grad von 0 (null) unterscheidet, kehrt der Betriebsablauf
zu Schritt S2 zurück,
und wenn in Schritt S6 mit JA entschieden wird, d. h. wenn sich
der durchschnittliche Wert um den bestimmten Grad von 0 (null) unterscheidet, schreitet
der Betriebsablauf zu Schritt S7 fort.
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In
Schritt S7 wird entschieden, ob der Lenkwinkel und/oder eine Lenkwinkelgeschwindigkeit kleiner
als ein gegebener Wert sind oder nicht. Der gegebene Wert des Lenkwinkels
weist einen Bereich auf, der einen Winkelwert umfasst, der eine
gerade Fahrt des assoziierten Kraftfahrzeugs herbeiführt. Der
gegebene Wert der Winkelgeschwindigkeit weist einen Bereich auf,
der 0 (null) enthält.
Wenn in Schritt S7 mit NEIN entschieden wird, d. h. wenn der Lenkwinkel
und/oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit nicht kleiner als der gegebene
Wert sind, kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S2 zurück, wenn
dagegen mit JA entschieden wird, d. h. wenn der Lenkwinkel und/oder
die Lenkwinkelgeschwindigkeit kleiner als der gegebene Wert sind,
schreitet der Betriebsablauf zu Schritt S8 fort.
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In
Schritt S8 wird ein Fehlerhaftes-Betätigungsglied-Entscheidungsmodus
gesetzt. Um in diesem Modus zu entscheiden, welches Betätigungsglied 14, 15 oder 16 eine
Fehlfunktion aufweist, addiert der Abweichungs-Addierabschnitt 13 des
Ausgabeverteilers 12 (siehe 1) eine
Abweichung zu der verteilten Ausgabe, die zu dem Betätigungsglied 14, 15 oder 16 geleitet
wird.
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In
den Schritten S9 und S10 werden im wesentlichen der gleiche Betriebsablauf
wie in den oben beschriebenen Schritten S2 und S3 ausgeführt.
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In
Schritt S11 wird wie in dem oben beschriebenen Schritt S4 die eine
in Schritt S10 berechnete Ausgabe (d. h. der Ausgabewert) auf die
Betätigungsglieder 14, 15 und 16 verteilt.
Gleichzeitig werden die zu den Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 zu leitenden
Ausgaben absichtlich mit entsprechenden Abweichungen zugeführt. Wenn
zum Beispiel die drei Betätigungsglieder 14, 15 und 16 in
Betrieb sind, kann zu der zu dem Betätigungsglied 14 geleiteten Ausgabe
eine Abweichung von +10% addiert werden, kann zu der zu dem Betätigungsglied 15 geleiteten
Ausgabe eine Abweichung von +20% addiert werden und kann zu der
zu dem Betätigungsglied 16 geleiteten
Ausgabe eine Abweichung von +40% addiert werden. Es ist jedoch zu
beachten, dass die Abweichung nicht auf ein Mal zu der Ausgabe addiert wird,
sondern allmählich,
indem zum Beispiel ein Prozess zum Addieren von jeweils 10% der
Gesamtabweichung zu der Ausgabe zehn Mal wiederholt wird.
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In
Schritt S12 wird wie in dem oben beschriebenen Schritt S5 eine Rückkopplungsgröße berechnet.
Im Fall des Schrittes S12 ist jedoch die vom Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 zu
dem Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 geleitete
Vorauskopplungsausgabe eine Ausgabe, die in Schritt S11 mit der
Abweichung weitergeleitet wird.
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In
Schritt S13 wird entschieden, ob die in Schritt S11 addierte Abweichungsgröße alles
ist, was zu der Ausgabe addiert werden soll. Wenn mit NEIN entschieden
wird, d. h. wenn die Abweichungsgröße nicht alles ist, kehrt der
Betriebsablauf zu Schritt S9 zurück,
und wenn mit JA entschieden wird, d. h. wenn die Abweichungsgröße alles
ist, was addiert werden soll, kehrt der Betriebsablauf zu Schritt
S14 zurück.
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In
Schritt S14 wird entschieden, ob eines der Betätigungsglieder 14, 15 und 16 eine
Fehlfunktion aufweist oder nicht. Diese Entscheidung wird auf der Basis
eines Vergleichs zwischen der zu der Ausgabe durch die System-Anpassungseinrichtung 17 addierten
Abweichung und einer Variation der Rückkopplungsgröße in Übereinstimmung
mit der Abweichungsaddition durchgeführt. Bei dem oben genannten
Beispiel (d. h. +10% zu dem Betätigungsglied 14, +20%
zu dem Betätigungsglied 15 und
+40% zu dem Betätigungsglied 16)
wird das folgende Ergebnis erhalten. Das heißt, wenn das Betätigungsglied 14 eine Fehlfunktion
aufweist, wird die Rückkopplungsgröße gleich
der Abweichung von 60%, wenn das Betätigungsglied 15 eine
Fehlfunktion aufweist, wird die Rückkopplungsgröße gleich
der Abweichung von 50%, wenn das Betätigungsglied 16 eine
Fehlfunktion aufweist, wird die Rückkopplungsgröße gleich
der Abweichung von 30%, und wenn keines der Betätigungsglieder 14, 15 und 16 eine
Fehlfunktion aufweist, wird die Rückkopplungsgröße gleich
der Abweichung von 70%. Wenn eine Fehlfunktion eines der Betätigungsglieder 14, 15 oder 16 festgestellt wird,
schreitet der Betriebsablauf zu Schritt S15 fort, und wenn keine
Fehlfunktion gefunden wird, schreitet der Betriebsablauf zu Schritt
S16 fort.
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In
Schritt S15 werden die durch die Steuereinheit 10 gehandhabten
Parameter so geändert oder
angepasst, dass sie einen neuen Steuermodus vorsehen, mit dem der
Betrieb der Hilfskraft-Lenkeinrichtung 100 ohne Verwendung
des Betätigungsglieds 14, 15 oder 16 durchgeführt wird,
das eine Fehlfunktion aufweist. In diesem Fall wird der Ausgabeverteiler 12 derart
gesetzt, dass er die Ausgabe nicht zu dem Betätigungsglied 14, 15 oder 16 verteilt, das
eine Fehlfunktion aufweist. Weiterhin wird in diesem Fall die Stromversorgung
für das
fehlerhafte Betätigungsglied 14, 15 oder 16 gestoppt,
sodass das Vorhandensein des fehlerhaften Betätigungsglieds im wesentlichen
keinen Einfluss auf den Betrieb des neuen Steuermodus hat. Natürlich wird
aufgrund der Unterbrechung der Stromversorgung ein Stromspareffekt
erreicht.
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In
Schritt S16 werden die durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 der
Steuereinheit 10 gehandhabten Parameter derart geändert oder
eingestellt, dass der gemittelte Wert der in Schritt S12 berechneten
Rückkopplungsgröße gleich
0 (null) ist.
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Nach
dem Abschluss von Schritt S15 oder S16 kehrt der Betriebsablauf
zu Schritt S1 zurück,
um den normalen Prozessmodus wieder zu setzen.
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Wie
zuvor beschrieben, ist in der Hilfskraft-Lenkeinrichtung der ersten
Ausführungsform 100 die
Steuereinheit 10 derart konfiguriert, dass sie eine Steuerausgabe
(d. h. ein Steuersignal) so ausgibt, als ob die Betätigungsglieder 14, 15 und 16 ein einziges
Betätigungsglied
bilden würden.
Weiterhin umfasst die Steuereinheit 10 den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11,
der einen Betätigungskraft-Schätzabschnitt 11a umfasst,
der durch die Analyse einer Ausgabe aus dem gesteuerten System CS
eine Ausgabe (d. h. eine Betätigungskraft)
jedes Betätigungsglieds 14, 15 oder 16 schätzt, die
eine Zustandsgröße des Betätigungsglieds
ist; einen Störungs-Schätzabschnitt 11b,
der durch einen Vergleich zwischen der Ausgabe aus dem Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 und
einer geschätzten Ausgabe
aus dem Betätigungskraft-Schätzabschnitt 11a eine
Störung
schätzt,
die auf das gesteuerte System einwirkt; und einen Störungs-Kompensationsabschnitt 11c,
der durch eine Analyse einer Ausgabe aus dem Störungs-Schätzabschnitt 11b einen
Anpassungswert zu der Ausgabe aus dem Vorauskopplungs-Berechnungsteil 18 derart
addiert, dass die geschätzte
Störung
entfernt wird. Das heißt,
eine von außen
auf das gesteuerte System wirkende Störung wird geschätzt, und
die zu dem gesteuerten System zugeführte Steuerausgabe wird derart
angepasst, dass die geschätzte
Störung
aufgehoben wird. Wenn also wenigstens eines der Betätigungsglieder 14, 15 und 16 eine
Fehlfunktion aufweist, kann die Hilfskraft-Lenkeinrichtung 100 stabil
mit den verbleibenden normalen Betätigungsgliedern betrieben werden, wobei
keine wechselseitige Störung
zwischen dem fehlerhaften Betätigungsglied
und den normalen Betätigungsgliedern
auftritt.
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Der
Ausgabeverteiler 12 umfasst einen Abweichungs-Addierabschnitt 13.
Wenn die Steuerausgabe aus der Steuereinheit 10 zu wenigstens
zwei Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 verteilt
wird, addiert der Abweichungs-Addierabschnitt 13 absichtlich eine
Abweichung zu der verteilten Steuerausgabe. Wenn der durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Anpassungswert einen gegebenen Wert überschreitet, addiert der Abweichungs-Addierabschnitt 13 unterschiedliche
Abweichungen zu den zu den Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 geleiteten
Ausgaben, wobei nach Abschluss der Abweichungsaddition der durch
den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Wert mit der durch den Abweichungs-Additionsabschnitt 11 addierten Abweichung
verglichen wird, um festzustellen, welches der Betätigungsglieder 14, 15 oder 16 eine Fehlfunktion
aufweist. Aufgrund des durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehenen
Anpassungswerts kann das fehlerhafte Betätigungsglied 14, 15 oder 16 festgestellt
werden, ohne dass dadurch ein neu gesetzter Steuermodus gestört wird, der
einen stabilen Betrieb unter Verwendung von nur den verbleibenden
normalen Betätigungsgliedern vorsieht.
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In
dem Abweichungs-Additionsabschnitt 13 wird die Addition
der Abweichung zu der Ausgabe aus dem Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 nicht auf
ein Mal sondern allmählich
vorgenommen. Dementsprechend erfolgt die Feststellung des fehlerhaften
Betätigungsglieds 14, 15 oder 16 problemlos, ohne
dass ein neu gesetztes Steuersystem gestört wird, das einen stabilen
Betrieb unter Verwendung von nur den verbleibenden normalen Betätigungsgliedern
vorsieht.
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Der
durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Anpassungswert wird jeweils nach einer bestimmten Zeitdauer (z.
B. nach einer Minute) gemittelt. Wenn sich der gemittelte Anpassungswert
(d. h. die Rückkopplungsgröße) um einen
bestimmten Grad von 0 (null) unterscheidet, wird ein Prozess zum
Feststellen des fehlerhaften Betätigungsglieds 14, 15 oder 16 ausgeführt. Das
heißt, das
Betätigungsglied
mit der Fehlfunktion kann ohne Beeinträchtigung durch die tatsächlich auf
das gesteuerte System einwirkende Störung festgestellt werden.
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Der
Prozess zum Addieren einer Abweichung zu der verteilten Ausgabe
in dem Abweichungs-Addierabschnitt 13 wird nur dann ausgeführt, wenn
der Lenkwinkel des Lenkrads 1 innerhalb eines Bereichs
ist, der einen Winkelwert enthält,
der eine gerade Fahrt des assoziierten Kraftfahrzeugs herbeiführt, und
wenn die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads 1 innerhalb
eines Bereichs ist, der 0 (null) umfasst. Also auch wenn der durch
den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Anpassungswert einer Reaktionsverzögerung unterworfen ist, kann
der Einfluss auf den Lenkbetrieb der Hilfskraft-Lenkeinrichtung 100 minimiert
werden.
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Nach
Abschluss der Abweichungsaddition werden der durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Abweichungswert und die durch den Abweichungs-Addierabschnitt 13 addierte
Abweichung verglichen, um festzustellen, welches der Betätigungsglieder 14, 15 oder 16 eine
Fehlfunktion aufweist. Wenn ein fehlerhaftes Betätigungsglied gefunden wird,
startet ein neuer Steuermodus für
den Betrieb mit nur den verbleibenden normalen Betätigungsgliedern,
und wenn kein fehlerhaftes Betätigungsglied
gefunden wird, werden die durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 gehandhabten Parameter
angepasst. Wenn ein fehlerhaftes Betätigungsglied gefunden wird,
wird der Ausgabeverteiler 12 derart gesetzt, dass er die
Steuerausgabe nicht zu dem fehlerhaften Betätigungsglied verteilt, wobei auch
die Stromversorgung für
das fehlerhafte Betätigungsglied 14, 15 oder 16 gestoppt
wird. Deshalb hat das Auftreten der Fehlfunktion des Betätigungsglieds im
wesentlichen keinen Einfluss auf den Betrieb eines neu gesetzten
Steuermodus, wobei gleichzeitig ein Energiespareffekt vorgesehen
wird.
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Im
Folgenden wird eine Hilfskraft-Lenkeinrichtung 200 gemäß der zweiten
Ausführungsform mit
Bezug auf 4 beschrieben.
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Die
zweite Ausführungsform 200 ist
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform 100 mit
Ausnahme von einigen durch eine Steuereinheit ausgeführten Betriebsschritten ähnlich.
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Deshalb
werden im Folgenden diejenigen Betriebsschritte ausführlich beschrieben,
die sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform 100 unterscheiden.
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Wie
in dem Flussdiagramm von 4 gezeigt, wird in Schritt S110
die eine in Schritt S10 berechnete Ausgabe (d. h. der Ausgabewert)
zu den Betätigungsgliedern 14, 15 und 16 verteilt.
In dieser zweiten Ausführungsform 200 wird
nur eine der Ausgaben für
die Betätigungsglieder 14, 15 und 16 mit
einer Abweichung zugeführt.
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In
Schritt S120 wird eine Rückkopplungsgröße wie im
Fall von Schritt S12 in der ersten Ausführungsform 100 berechnet.
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In
Schritt S130 wird entschieden, ob die in Schritt S110 addierte Abweichungsgröße gleich
oder größer als
eine gegebene Größe ist.
Wenn mit NEIN entschieden wird, d. h. wenn die Abweichungsgröße kleiner
als die gegebene Größe ist,
kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S9 zurück, und wenn mit JA entschieden
wird, d. h. wenn die Abweichungsgröße gleich oder größer als
die gegebene Größe ist, schreitet
der Betriebsablauf zu Schritt S140 fort.
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In
Schritt S140 wird entschieden, ob das Betätigungsglied 14, 15 oder 16,
zu dem die Ausgabe mit der Abweichung geleitet wird, eine Fehlfunktion aufweist
oder nicht.
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Wenn
mit NEIN entschieden wird, d. h. wenn das Betätigungsglied, zu dem die Ausgabe
mit der Abweichung geleitet wird, keine Fehlfunktion aufweist, geht
der Betriebsablauf zu Schritt S141.
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In
Schritt S141 wird entschieden, ob alle Betätigungsglieder 14, 15 und 16 geprüft wurden
oder nicht. Wenn mit NEIN entschieden wird, d. h. wenn noch nicht
alle Betätigungsglieder
geprüft
wurden, geht der Betriebsablauf zu Schritt S142, wo das zu prüfende Betätigungsglied 14, 15 oder 16 gewechselt wird,
wobei der Betriebsablauf dann zu Schritt S9 zurückkehrt.
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Wenn
in Schritt S141 mit JA entschieden wird, d. h. wenn alle Betätigungsglieder 14, 15 und 16 bereits
geprüft
wurden, geht der Betriebsablauf zu Schritt S143, wo wie im Fall
des oben beschriebenen Schritts S16 die durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 gehandhabten
Parameter so geändert oder
angepasst werden, dass der gemittelte Wert der Rückkopplungsgröße gleich
0 (null) ist.
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Wenn
in Schritt S140 mit JA entschieden wird, d. h. wenn das Betätigungsglied,
zu dem die Ausgabe geleitet wird, eine Fehlfunktion aufweist, dann
geht der Betriebsablauf zu Schritt S144.
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In
Schritt S144 werden wie in dem Fall des oben beschriebenen Schritts
S15 die durch die Steuereinheit 10 gehandhabten Parameter
derart geändert
oder eingestellt, dass ein neuer Steuermodus vorgesehen wird, in
dem der Betrieb der Hilfskraft-Lenkeinrichtung 200 ohne
das Betätigungsglied 14, 15 oder 16 mit
der Fehlfunktion ausgeführt
wird.
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Wenn
wie oben beschrieben in der zweiten Ausführungsform 200 der
durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Anpassungswert einen gegebenen Wert überschreitet, fügt der Abweichungs-Addierabschnitt 13 eine
Abweichung zu einer der Ausgaben für die Betätigungsglieder 14, 15 und 16 hinzu,
wobei nach Abschluss der Abweichungsaddition der durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehene
Anpassungswert und die durch den Abweichungs-Addierabschnitt 13 addierte
Abweichung miteinander verglichen werden, um ein Betätigungsglied 14, 15 oder 16 festzustellen, das
eine Fehlfunktion aufweist. Der Prozess zum Feststellen des fehlerhaften
Betätigungsglieds
wird wiederholt ausgeführt,
bis das fehlerhafte Betätigungsglied 14, 15 oder 16 festgestellt
wird. Das heißt,
auch in der zweiten Ausführungsform 200 kann das
Betätigungsglied 14, 15 oder 16 mit
einer Fehlfunktion zuverlässig
festgestellt werden. Weiterhin kann aufgrund des durch den Rückkopplungs-Berechnungsteil 11 vorgesehenen
Anpassungswerts das fehlerhafte Betätigungsglied festgestellt werden, ohne
dass ein neu gesetzter Steuermodus gestört wird, der einen stabilen
Betrieb unter Verwendung von nur den verbleibenden normalen Betätigungsgliedern
vorsieht.
