DE112015003212T5 - Elektrische Servolenkvorrichtung und elektrisches Servolenksystem - Google Patents

Elektrische Servolenkvorrichtung und elektrisches Servolenksystem Download PDF

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Abstract

Ein Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil (64) wählt eine Obergrenzencharakteristikkennlinie (MP2) mit Anlassen aus, falls ein Anlasszustand von einem Anlasszustandvermutungsteil (63) erfasst wird, und wählt eine Obergrenzencharakteristikkennlinie (MP1) ohne Anlassen aus, falls der Anlasszustand nicht erfasst wird. Eine Obergrenzenbeschränkung eines durch einen Motor (20) fließenden Stroms wird in einer Obergrenzencharakteristik mit Anlassen im Vergleich zu einer Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert. Folglich kann eine übermäßige Strombegrenzung während des Anlassens verhindert werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Erfindungsgebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkvorrichtung eines elektrischen Servolenksystems, die einen Motor basierend auf einer Lenkbetätigung eines Fahrers ansteuert, um ein Lenkunterstützungsdrehmoment zu erzeugen.
  • 2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
  • Es gibt eine elektrische Servolenkvorrichtung, die eine Energieaufnahme eines Motors gemäß einem durch einen Fahrer an ein Lenkrad angelegten Lenkdrehmoment steuert, um ein Lenkunterstützungsdrehmoment zu erzeugen. In einer solchen elektrischen Servolenkvorrichtung fließt bei starker Lenkbetätigung des Fahrers ein hoher Strom aus einer bordseitigen Energieversorgung zu dem Motor. Verschlechtert sich die bordseitige Energieversorgung, so sinkt die Ausgangsspannung (Versorgungsspannung) der bordseitigen Energieversorgung während der Erregung des Motors. Mit zunehmender Verschlechterung der bordseitigen Energieversorgung ergibt sich ein signifikanteres Absinken der Versorgungsspannung im Verhältnis zu dem aus der bordseitigen Energieversorgung zu einer Last fließenden Strom. Eine Steuereinheit (nachfolgend als ECU bezeichnet) zum Steuern des Motors enthält elektronische Steuerkomponenten, wie beispielsweise einen Mikrocomputer, einen Sensor und dergleichen. Dementsprechend wird eine Energieversorgung innerhalb einer spezifizierten Spannung benötigt und Spannungsverringerungen der bordseitigen Energieversorgung müssen unterdrückt werden, da die von der der bordseitigen Energieversorgung zugeführte Energie auch von dem Motor genutzt wird.
  • Um dies zu bewältigen, wurde herkömmlicherweise eine Technik zum Begrenzen der Lenkunterstützung im Falle einer verringerten Versorgungsspannung vorgeschlagen. In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2005-193751 ( JP 2005-193751 A ) wird eine Technik vorgeschlagen, bei der ein oberer Stromgrenzwert als oberer Grenzwert des den Motor durchströmenden Stromes verringert wird, falls sich die Versorgungsspannung während der Lenkunterstützung verringert, und der obere Stromgrenzwert wird allmählich auf einen Normalwert zurückgeführt, falls sich die Versorgungsspannung erholt.
  • In der elektrischen Servolenkvorrichtung berechnet im Prinzip die ECU einen oberen Stromgrenzwert Ilim beispielsweise entsprechend einer Obergrenzencharakteristik gemäß 8, bei der eine Versorgungsspannung V mit dem oberen Stromgrenzwert Ilim verknüpft ist, falls die Lenkunterstützung unter Verwendung des oberen Stromgrenzwerts begrenzt wird, und steuert die Energiezufuhr des Motors innerhalb des Bereichs des oberen Stromgrenzwerts Ilim. In der Obergrenzencharakteristik wird eine Hysterese eingesetzt, und das Verhältnis zwischen der Versorgungsspannung V und dem oberen Stromgrenzwert Ilim unterscheidet sich im Falle einer abfallenden Versorgungsspannung von deren Verhältnis im Falle einer ansteigenden Versorgungsspannung. Wenn sich im Einzelnen die Versorgungsspannung V verringert und eine Absinkstartspannung V1 unterschreitet, so wird der obere Stromgrenzwert Ilim so eingestellt, dass er sich von einem grundlegenden oberen Stromgrenzwert Ilim0 mit einem Gradienten α1 im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung V verringert. Falls die Versorgungsspannung V geringer wird als eine Unterstützungsverbotsspannung V2, wird der obere Stromgrenzwert Ilim auf null gesetzt.
  • Falls die Versorgungsspannung V anzusteigen beginnt, wird der obere Stromgrenzwert Ilim so eingestellt, dass er mit einem Gradienten α2 im Ansprechen auf das Ansteigen der Versorgungsspannung V ansteigt, nachdem ein Anstiegsbetrag der Versorgungsspannung V einen Hysteresebetrag überschritten hat. Falls die Spannungsversorgung V beispielsweise geringer wird als die Unterstützungsverbotsspannung V2 und dann anzusteigen beginnt, wird der obere Stromgrenzwert Ilim bei null beibehalten, bis die Versorgungsspannung V eine Anstiegsstartspannung V3 überschreitet (> V2), und der obere Stromgrenzwert Ilim wird so eingestellt, dass er im Ansprechen auf den Anstieg der Versorgungsspannung V ansteigt, nachdem die Versorgungsspannung V die Anstiegsstartspannung V3 überschritten hat.
  • Die Obergrenzencharakteristik muss so eingestellt sein, dass die obere Grenzbeschränkung des Stroms (nachfolgend als Strombegrenzung bezeichnet) in geeigneter Weise basierend auf konstanten Faktoren bei einer Verringerung der Energieversorgungsfähigkeit, wie beispielsweise der Verschlechterung der bordseitigen Energieversorgung, durchgeführt werden kann. Die Energieversorgungsfähigkeit ist beispielsweise verringert, falls eine bordseitige Batterie verschlechtert ist, und daher tritt aufgrund der Abschwächung der Strombegrenzung (der obere Stromgrenzwert wird erhöht) unmittelbar nach dem Beginn des durch die Strombegrenzung hervorgerufenen Anstiegs der Versorgungsspannung ein Pendeleffekt (engl.: hunting phenomenon) ein, bei dem sich die Versorgungsspannung erhöht und die Strombegrenzung aufgrund seiner Reaktion wieder intensiviert wird. Im Ansprechen darauf schwankt das Lenkunterstützungsdrehmoment und das Lenkbetätigungsgefühl wird beeinträchtigt. Um dies zu vermeiden, wird in der Obergrenzencharakteristik eine Hysterese eingestellt. Darüber hinaus muss ein geringfügiger Gradient als Gradient α2 eingestellt werden, damit ein Fahrer bei einem plötzlichen Anstieg der Lenkunterstützung das Lenkrad nicht übermäßig betätigt.
  • Bei der Durchführung der Strombegrenzung unter Verwendung der Obergrenzencharakteristik in vorstehend beschriebener Weise kann die Versorgungsspannung der bordseitigen Energieversorgung selbst bei verschlechterter bordseitiger Energieversorgung weitestgehend in einem spezifizierten Bereich gehalten werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die elektrische Servolenkvorrichtung ist so ausgestaltet, dass die Lenkunterstützung nur während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors erhalten werden kann. Falls ein Steuersystem so ausgestaltet ist, dass die Lenkunterstützungssteuerung auch während des Stoppens des Verbrennungsmotors fortgesetzt wird, gibt es Fälle, bei denen die Lenkunterstützung mittels der vorgenannten Strombegrenzung als Resultat einer Verringerung der Versorgungsspannung während des Anlassens begrenzt wird. Ursache dafür ist, dass eine Lichtmaschine während des Anlassens keine Energie erzeugt, sodass die Energieversorgungsfähigkeit der bordseitigen Energieversorgung gering ist, und dass ein Startermotor gestartet wird, sodass die Energieversorgungsspannung im Moment des Startens des Startermotors absinkt.
  • Die Verringerung der Versorgungsspannung während des Anlassens dauert eine extrem kurze Zeitdauer an (beispielsweise ungefähr 100 ms), und die Versorgungsspannung erholt sich kurzfristig. Dies führt dazu, dass dann, wenn die Obergrenzencharakteristik strikt in vorstehend beschriebener Weise ohne Veränderung eingestellt ist und die Strombegrenzung durchgeführt wird, die Zeitdauer mit beschränkter Lenkunterstützung, d.h. die Zeitdauer, während der das Betätigungsgefühl des Lenkrads erschwert ist, in unnötiger Weise verlängert ist, sodass es unmöglich wird, die Strombegrenzung während des Anlassens in geeigneter Weise durchzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein entsprechendes System bereit, mittels denen eine geeignete Strombegrenzung während des Anlassens ermöglicht wird.
  • Ein elektrisches Servolenksystem gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Lenkdrehmomenterfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch einen Fahrer eingegebenen Lenkdrehmoments; einen Motor, der ein Lenkunterstützungsmoment erzeugt; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern einer Energiezufuhr des Motors gemäß dem durch die Lenkdrehmomenterfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoment; eine Versorgungsspannungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Versorgungsspannung als Ausgangsspannung der bordseitigen Energieversorgung; eine Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung zum Verringern eines oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung und zum Erhöhen des oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf eine Erhöhung der Versorgungsspannung, falls die Versorgungsspannung nach dem Verringern des oberen Stromgrenzwerts wieder anzusteigen beginnt, wobei die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung umfasst: eine Anlasszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Anlasszustands, bei dem angenommen wird, dass sich ein Verbrennungsmotor in einer Situation des Anlassens des Verbrennungsmotors befindet; und eine Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung zum Auswählen einer Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, als der obere Stromgrenzwert, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung eingestellt wird, wenn der Anlasszustand nicht erfasst ist, und zum Auswählen einer Obergrenzencharakteristik mit Anlassen, als der obere Stromgrenzwert, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung so eingestellt wird, dass die Obergrenzenbeschränkung des den Motor durchströmenden Stroms im Vergleich zu der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist, wenn der Anlasszustand erfasst ist, und eine Strombegrenzungseinrichtung zum Anwenden der Obergrenzenbeschränkung auf den durch den Motor strömenden Strom, sodass der den Motor durchströmenden Strom nicht größer ist als der durch die Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung ausgewählte obere Stromgrenzwert.
  • Ein elektrisches Servolenksystem nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Lenkdrehmomenterfassungseinrichtung, die ein auf ein Lenkrad einwirkendes Lenkdrehmoment erfasst; einen Motor, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt; und eine elektrische Steuereinheit, die eine Energiezufuhr des Motors gemäß dem durch die Lenkdrehmomenterfassungseinheit erfassten Lenkdrehmoment steuert, eine Versorgungsspannung als Ausgangsspannung einer bordseitigen Energieversorgung erfasst, einen oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung verringert, den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Erhöhung der Versorgungsspannung erhöht, falls sich die Versorgungsspannung nach einer Verringerung des oberen Stromgrenzwerts zu erhöhen beginnt, einen Anlasszustand erfasst, bei dem angenommen wird, dass sich ein Verbrennungsmotor in einer Situation des Anlassens des Verbrennungsmotors befindet, eine Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen als den oberen Stromgrenzwert auswählt, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf einer Versorgungsspannung ausgewählt wird, wenn der Anlasszustand nicht erfasst ist, eine Obergrenzencharakteristik mit Anlassen als den oberen Stromgrenzwert auswählt, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung so ausgewählt ist, dass die Obergrenzenbeschränkung des den Motor durchströmenden Stroms im Vergleich zu der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist, wenn der Anlasszustand erfasst ist, und die Obergrenzenbeschränkung auf den den Motor durchströmenden Strom anwendet, sodass der den Motor durchströmende Strom nicht höher ist als der obere Stromgrenzwert.
  • In den vorgenannten Aspekten steuert die Motorsteuereinrichtung die Energiezufuhr des Motors gemäß dem Lenkdrehmoment, und ein dem durch den Fahrer eingegebenen Lenkdrehmoment entsprechendes Lenkunterstützungsdrehmoment wird dadurch erzeugt. Der den Motor durchströmende Strom wird so begrenzt, dass er nicht höher ist als der obere Stromgrenzwert aufgrund der Strombegrenzungseinrichtung. Der obere Stromgrenzwert wird durch die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung eingestellt. Basierend auf der Versorgungsspannung verringert die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung und, falls die Versorgungsspannung nach dem Verringern des oberen Stromgrenzwerts anzusteigen beginnt, erhöht die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Erhöhung der Versorgungsspannung. Folglich kann durch Begrenzen des durch den Motor fließenden Stroms eine Verringerung der Versorgungsspannung auch dann unterdrückt werden, wenn sich die Versorgungsspannung aufgrund des Betriebs des Motors verringert.
  • Falls die elektrische Servolenkvorrichtung ausgestaltet ist zum Erzeugen des Lenkunterstützungsdrehmoments während eines Stoppens des Verbrennungsmotors, kann es sich ergeben, dass der Verbrennungsmotor während einer Lenkunterstützung angelassen wird. In solchen Fällen kann es vorkommen, dass sich die Versorgungsspannung während des Anlassens verringert und der obere Stromgrenzwert herabgesetzt wird. Die durch das Anlassen hervorgerufene Verringerung der Versorgungsspannung dauert jedoch lediglich eine extrem kurze Zeitdauer an, und die Versorgungsspannung erholt sich schnell. Andererseits besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die bordseitige Energieversorgung verschlechtert ist, falls die Verringerung der Versorgungsspannung ohne Anlassen erfasst wird. Folglich erfolgt während des Anlassens wahrscheinlich eine übermäßige Strombegrenzung, wenn dieselbe Strombegrenzung entsprechend der Versorgungsspannung in einer Situation mit Anlassen und in einer Situation ohne Anlassen durchgeführt wird. Um dies zu bewältigen, enthält die Stromobergrenzeneinstelleinrichtung in den vorgenannten Aspekten die Anlasszustandserfassungseinrichtung und die Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung, um die Strombegrenzungen mit Charakteristiken durchzuführen, die während des Anlassens und ohne Anlassen geeignet sind.
  • Die Anlasszustandserfassungseinrichtung erfasst den Anlasszustand, bei dem angenommen wird, dass sich der Verbrennungsmotor in einem Zustand des Anlassens des Verbrennungsmotors befindet. Der Anlasszustand kann beispielsweise erfasst werden durch Eingeben eines Schaltsignals, das einen Zustand eines Betätigungsschalters anzeigt, der einen Befehl zum Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors auslöst. In diesem Fall besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Verbrennungsmotor neu gestartet wird, wenn das die Anweisung zum Stoppen des Verbrennungsmotors anzeigende Schaltsignal während des Fahrens eines Fahrzeugs eingegeben wird, und daher kann bestimmt werden, dass der Anlasszustand vorhanden ist. Alternativ kann das Vorhandensein des Anlasszustands bestimmt werden, wenn der Verbrennungsmotor während des Fahrens des Fahrzeugs gestoppt wird und danach das Schaltsignal zum Anzeigen des Befehls zum Neustarten des Verbrennungsmotors eingegeben wird. Darüber hinaus kann der Anlasszustand beispielsweise erfasst werden durch Eingeben einer Information, die einen Beginn einer Anlassoperation anzeigt, von einer Verbrennungsmotorsteuereinrichtung, die den Betrieb des Verbrennungsmotors steuert.
  • Die Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung wählt die Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen aus, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung eingestellt wird, wenn der Anlasszustand nicht erfasst ist, und wählt die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen aus, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung so eingestellt wird, dass die Obergrenzenbeschränkung des den Motor durchströmenden Stroms im Vergleich zur Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist, wenn der Anlasszustand erfasst ist. Die Strombegrenzungseinrichtung wendet die Obergrenzenbeschränkung auf den den Motor durchströmenden Strom an unter Verwendung der durch die Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung ausgewählten Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen oder Obergrenzencharakteristik mit Anlassen.
  • Bei der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen ist die Obergrenzenbeschränkung des den Motor durchströmenden Stroms im Vergleich zur Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert. Folglich kann eine übermäßige Strombegrenzung während des Anlassens verhindert werden. Im Ergebnis kann gemäß den vorgenannten Aspekten eine geeignete Strombegrenzung während des Anlassens und ohne Anlassen durchgeführt werden. Damit kann das Lenkbetätigungsgefühl während des Unterdrückens der Verringerung der Spannung der bordseitigen Energieversorgung verbessert werden. Es wird angemerkt, dass das Merkmal "der obere Stromgrenzwert wird basierend auf der Versorgungsspannung eingestellt" nicht auf eine Konfiguration beschränkt ist, bei der der obere Stromgrenzwert nur aufgrund der Versorgungsspannung selbst eingestellt wird (inklusive der Historie der Versorgungsspannung), sondern auch eine Konfiguration umfasst, bei der der obere Stromgrenzwert beispielsweise basierend auf der Versorgungsspannung und einer Änderungsrate (ein differenzieller Wert) der Versorgungsspannung eingestellt wird.
  • In den vorgenannten Aspekten kann die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt werden, dass der der Versorgungsspannung entsprechende obere Stromgrenzwert während einer Zeitdauer mit steigendem oberen Stromgrenzwert auf einem Wert beibehalten wird, der höher ist als der Wert bei der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, sodass die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist. In diesem Fall kann die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt werden, dass eine Anstiegsstartspannung, die die Versorgungsspannung beim Beginn des Anstiegs des oberen Stromgrenzwerts nach dem Beginn des Anstiegs der Versorgungsspannung repräsentiert, geringer ist als die Anstiegsstartspannung in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, sodass die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  • Wie vorstehend beschrieben erhöht die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Erhöhung der Versorgungsspannung, falls die Versorgungsspannung nach einer Verringerung des oberen Stromgrenzwerts wieder ansteigt. Da der der Spannungsversorgung entsprechende obere Stromgrenzwert während der Zeitdauer mit ansteigendem oberen Stromgrenzwert höher ist, wird die Strombegrenzung signifikanter abgemildert. Darüber hinaus wird die Strombegrenzung zu einem früheren Zeitpunkt abgemildert, da die die Versorgungsspannung repräsentierende Anstiegsstartspannung beim Beginn des Ansteigens des oberen Stromgrenzwerts geringer ist.
  • Folglich ist es gemäß den vorgenannten Aspekten möglich, in Fällen, bei denen eine vorübergehende Verringerung der Versorgungsspannung während des Anlassens auftritt, die Strombegrenzung auf einen früheren Zeitpunkt zu verschieben als bei einem Nichtanlasszustand. Damit kann die Zeitdauer, bei der die Lenkunterstützung durch die Strombegrenzung begrenzt ist, verringert werden (eine Zeitdauer, während der die Lenkunterstützung begrenzt ist). Folglich kann die Lenkunterstützung wirksam genutzt werden.
  • Andererseits besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die bordseitige Spannungsversorgung verschlechtert ist, falls die Verringerung der Versorgungsspannung während eines Zustands ohne Anlassen auftritt. In diesem Falle kann die Verringerung der Spannungsversorgung durch Einstellen des oberen Stromgrenzwerts gemäß der Spannungsversorgung auf einen niedrigen Wert unterdrückt werden, und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines durch Anheben der Strombegrenzung verursachten Pendeleffekts wird verringert.
  • In den vorgenannten Aspekten kann die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt werden, dass eine Anstiegsrate, mit der der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf ein Ansteigen der Versorgungsspannung nach dem Beginn des Ansteigens der Spannungsversorgung erhöht wird, größer ist als die Anstiegsrate bei der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die obere Strombegrenzung des Stroms wird dadurch abgemildert.
  • Wie vorstehend beschrieben erhöht die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf den Anstieg der Versorgungsspannung, in den Fällen, bei denen die Versorgungsspannung nach einer Verringerung des oberen Stromgrenzwerts anzusteigen beginnt. Der obere Stromgrenzwert wird im Ansprechen auf den Anstieg der Spannungsversorgung schneller erhöht, da die Anstiegsrate, mit der der obere Stromgrenzwert erhöht wird, größer ist, und der obere Stromgrenzwert wird im Ansprechen auf den Anstieg der Versorgungsspannung langsamer erhöht, da die Anstiegsrate kleiner ist. Damit kann die Strombegrenzung durch Erhöhung der Anstiegsrate abgemildert werden.
  • Folglich kann die Strombegrenzung gemäß den vorgenannten Aspekten bei der Erholung der Versorgungsspannung mit hoher Geschwindigkeit abgemildert werden, falls eine vorübergehende Verringerung der Versorgungsspannung während des Anlassens auftritt, und als Ergebnis kann die Strombegrenzung frühzeitig angehoben werden. Damit kann die Zeitdauer, während der das Betätigungsgefühl des Lenkrads erschwert ist, verkürzt werden.
  • Falls die Verringerung der Versorgungsspannung während eines Zustands ohne Anlassen erfasst wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die bordseitige Energieversorgung verschlechtert ist. Im Falle der Verschlechterung der bordseitigen Energieversorgung ist das Betätigungsgefühl des Lenkrads aufgrund der Strombegrenzung erschwert. Andererseits wird das Betätigungsgefühl des Lenkrads plötzlich leichter und das Lenkrad kann übermäßig betätigt werden, wenn die Anstiegsrate, mit der der obere Stromgrenzwert erhöht wird, groß ist. Um dies zu bewältigen, wird gemäß den Aspekten die Anstiegsrate während eines Zustands ohne Anlassen klein eingestellt, und die Strombegrenzung wird langsam angehoben. Dementsprechend kann eine übermäßige Betätigung des Lenkrads durch einen Fahrer verhindert werden. Darüber hinaus kann die Möglichkeit des Auftretens des durch das Anheben der Strombegrenzung verursachten Pendeleffekts verringert werden.
  • In den vorgenannten Aspekten kann die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt werden, dass der der Versorgungsspannung entsprechende obere Stromgrenzwert während einer Zeitdauer, in der der obere Stromgrenzwert verringert wird, auf einem höheren Wert beibehalten wird, als der Wert bei der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die obere Strombegrenzung des Stroms wird dadurch abgemildert. In diesem Fall kann die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt werden, dass eine Absinkstartspannung, die die Versorgungsspannung beim Beginn des Verringerns des oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung repräsentiert, geringer ist als die Absinkstartspannung bei der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die obere Strombegrenzung des Stroms kann dadurch abgemildert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, verringert die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung. Da der obere Stromgrenzwert gemäß der Versorgungsspannung während der Zeitdauer der Verringerung des oberen Stromgrenzwerts höher ist, wird die Strombegrenzung signifikanter abgemildert. Darüber hinaus liegt der Zeitpunkt des Einsetzens der Strombegrenzung später, da die Absinkstartspannung, die die Versorgungsspannung beim Beginn der Verringerung des oberen Stromgrenzwerts repräsentiert, niedriger ist.
  • Folglich kann gemäß den Aspekten eine unnötige Durchführung einer Verringerungsoperation des oberen Stromgrenzwerts während des Anlassens vermieden werden. Das heißt, die Häufigkeit der Begrenzung der Lenkunterstützung durch die Strombegrenzung kann verringert werden. Damit ist eine wirksame Nutzung der Lenkunterstützung möglich. Andererseits besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die bordseitige Energieversorgung verschlechtert ist, falls die Verringerung der Versorgungsspannung während eines Zustands ohne Anlassen auftritt. In diesem Fall wird der obere Stromgrenzwert entsprechend der Versorgungsspannung auf einen niedrigen Wert eingestellt, und daher kann der den Motor durchströmende Strom zuverlässig begrenzt werden. Damit kann die Verringerung der Versorgungsspannung exzellent unterdrückt werden.
  • In den vorgenannten Aspekten kann die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt werden, dass die Verringerungsrate, mit der der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung verringert wird, kleiner ist als die Verringerungsrate in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die obere Strombegrenzung des Stroms wird dadurch abgemildert.
  • Wie vorstehend beschrieben verringert die Oberstromgrenzwerteinstelleinrichtung den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung. Da die Verringerungsrate, mit der der obere Stromgrenzwert verringert wird, kleiner ist, wird der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung langsamer verringert. Im Gegensatz dazu wird der obere Stromgrenzwert bei einer größeren Verringerungsrate schneller im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung verringert. Folglich kann die Strombegrenzung durch Verringerung der Verringerungsrate abgemildert werden.
  • Folglich kann gemäß den Aspekten der obere Stromgrenzwert langsamer im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung verringert werden, falls eine vorübergehende Verringerung der Spannungsversorgung während des Anlassens auftritt. Damit kann eine plötzliche Veränderung des Lenkbetätigungsgefühls verhindert werden. Andererseits besteht im Falle der Verringerung der Versorgungsspannung während des Nichtanlasszustands eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die bordseitige Energieversorgung verschlechtert ist. In diesem Falle kann die Verringerung der Versorgungsspannung durch schnelle Verringerung des oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung exzellent unterdrückt werden.
  • In den vorgenannten Aspekten kann in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen und in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen derselbe obere Stromgrenzwert entsprechend der Versorgungsspannung eingestellt werden, falls der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung verringert wird.
  • Gemäß den Aspekten kann in ähnlicher Weise wie beim Nichtanlasszustand die strikte Strombegrenzung bei einer Situation eingesetzt werden, bei der die Versorgungsspannung auch während des Anlassens verringert ist. Folglich kann ein übermäßiger Einbruch der Versorgungsspannung verhindert werden. Darüber hinaus wird die Strombegrenzung im Vergleich zur Strombegrenzung während eines Zustands ohne Anlassen nach dem Beginn eines Ansteigens der Versorgungsspannung abgemildert, und daher kann die Zeitdauer der durch die Strombegrenzung begrenzten Lenkunterstützung verringert werden. Es wird angemerkt, dass hinsichtlich des Merkmals "derselbe obere Stromgrenzwert wird sowohl in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen als auch in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen eingestellt" der obere Stromgrenzwert in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen derselbe sein kann wie der obere Stromgrenzwert in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Übereinstimmung der oberen Stromgrenzwerte ist nicht auf eine perfekte Übereinstimmung beschränkt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 ein funktionales Blockdiagramm eines Motorsteuerteils;
  • 3 einen Kurvenverlauf eines Verhältnisses zwischen einer IG-Spannung, einer Versorgungsspannung und einem Betriebszustand einer Lenkunterstützungssteuerung;
  • 4 einen Kurvenverlauf einer Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen;
  • 5 einen Kurvenverlauf einer Obergrenzencharakteristik mit Anlassen;
  • 6 einen Kurvenverlauf der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen als eine Modifikation;
  • 7 einen Kurvenverlauf der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen als eine weitere Modifikation; und
  • 8 einen Kurvenverlauf einer grundlegenden Obergrenzencharakteristik.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Es folgt eine Beschreibung einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen. 1 zeigt den schematischen Aufbau der elektrischen Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs als das Ausführungsbeispiel.
  • Die elektrische Servolenkvorrichtung enthält einen Lenkmechanismus 10, der ein Drehrad mittels einer Lenkoperation eines Lenkrads 11 dreht, einen Motor 20, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt und eine ECU 50, die den Betrieb des Motors 20 steuert. Nachfolgend wird die ECU 50 als Unterstützungs-ECU 50 bezeichnet.
  • Der Lenkmechanismus 10 ist ausgestaltet zum Umwandeln einer Drehung einer Drehwelle 12 um eine Achse, die mit der Drehoperation des Lenkrads 11 verriegelt ist, in eine Hubbewegung einer Zahnstange 14 in linker und rechter Richtung unter Verwendung eines Zahnstangenmechanismus 13, und zum Drehen eines linken Vorderrads Wfl und eines rechten Vorderrads Wfr mittels der Hubbewegung.
  • Ein Zahnradabschnitt 14a der Zahnstange 14 ist in einem Zahnstangengehäuse 15 untergebracht und beide Endabschnitte auf der linken und der rechten Seite des Zahnradabschnitts 14a treten aus dem Zahnstangengehäuse 15 hervor und sind mit Zugstangen 16 gekoppelt. Die anderen Enden der Zugstange 16 auf der linken und rechten Seite sind mit Gelenkstellen (nicht gezeigt) in den linken und rechten Vorderrädern Wfl und Wfr verbunden.
  • Der Motor 20 ist über ein finales Untersetzungsgetriebe 25 an der Lenkwelle 12 befestigt. Als Motor 20 ist beispielsweise ein bürstenloser Dreiphasenmotor eingesetzt. Der Motor 20 führt einen Drehantrieb der Lenkwelle 12 um ihre Mittelachse durch Drehung eines Rotors durch, und legt ein Unterstützungsdrehmoment zur Drehbetätigung des Lenkrads 11 an.
  • In der Lenkwelle 12 ist zwischen dem Lenkrad 11 und dem finalen Untersetzungsgetriebe 25 ein Drehmomentsensor 21 vorgesehen. Der Drehmomentsensor 21 erfasst eine auf einen Torsionsstab 12t in der Lenkwelle 12 wirkende Torsionskraft als ein auf das Lenkrad 11 wirkendes Lenkdrehmoment Tr, und gibt ein das Lenkdrehmoment Tr angebendes Erfassungssignal aus. Es wird angemerkt, dass hinsichtlich des Lenkdrehmoments Tr die Richtung, in der das Lenkdrehmoment Tr einwirkt, durch ein Vorzeichen angezeigt ist, und es wird angenommen, dass ein in rechter Drehrichtung auf die Lenkwelle 12 wirkendes Drehmoment beispielsweise als positiver Wert angegeben ist, und ein in linker Drehrichtung auf die Lenkwelle 12 wirkendes Drehmoment beispielsweise durch einen negativen Wert angegeben wird. Falls die Höhe des Lenkdrehmoments Tr diskutiert wird, so wird der absolute Wert verwendet.
  • In der Lenkwelle 12 ist ein Lenkwinkelsensor 22 zwischen dem Torsionsstab 12t und dem Lenkrad vorgesehen. Der Lenkwinkelsensor 22 erfasst einen Lenkwinkel des Torsionsstabs 12t als einen Lenkwinkel θh des Lenkrads 11 und gibt ein den Lenkwinkel θh angebendes Erfassungssignal aus.
  • Es folgt eine Beschreibung der Unterstützungs-ECU 50. Die Unterstützungs-ECU 50 enthält einen Motorsteuerteil 60, der einen Steuergrad des Motors 20 berechnet, und eine Motorantriebsschaltung 80, die den Motor 20 in Übereinstimmung mit einem Pulsweitenmodulations-(PWM)-Steuersignal, das von dem Motorsteuerteil 60 ausgegeben wird, antreibt.
  • Der Motorsteuerteil 60 enthält einen Mikrocomputer, eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle, eine Energieversorgungsschaltung und einen nichtflüchtigen Speicher. Mit dem Motorsteuerteil 60 sind der Drehmomentsensor 21, der Lenkwinkelsensor 22 und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst und ein eine Fahrzeuggeschwindigkeit v angebendes Erfassungssignal ausgibt, verbunden. Darüber hinaus ist der Motorsteuerteil 60 mit einer Verbrennungsmotorsteuervorrichtung 90 (nachfolgend als Verbrennungsmotor-ECU 90 bezeichnet) verbunden, sodass der Motorsteuerteil 60 und die Verbrennungsmotor-ECU 90 miteinander kommunizieren können. Der Motorsteuerteil 60 berechnet einen zum Antrieb des Motors 20 verwendeten Zielunterstützungsstrom Ias* und gibt ein PWM-Steuersignal aus, das so erzeugt ist, dass der Zielunterstützungsstrom Ias* durch den Motor fließt.
  • Bei der Motorantriebsschaltung 80 handelt es sich beispielsweise um eine Dreiphaseninverterschaltung, wobei das von dem Motorsteuerteil 60 ausgegebene PWM-Steuersignal eingegeben wird und ein Tastverhältnis eines Schaltelements unter Verwendung des PWM-Steuersignals gesteuert wird. In der Motorantriebsschaltung 80 ist ein Stromsensor 24 (vgl. 2) vorgesehen, der den in jeder Phase fließenden Strom erfasst. Der Stromsensor 24 gibt ein Erfassungssignal an den Motorsteuerteil 60 aus, das dem erfassten Stromwert (nachfolgend als Motorstrom Im bezeichnet) entspricht. Es wird angemerkt, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein bürstenloser Dreiphasenmotor als Motor verwendet wird, wobei der Motor aber nicht auf den bürstenlosen Dreiphasenmotor beschränkt ist, sondern es kann auch beispielsweise ein Einphasenbürstenmotor oder dergleichen verwendet werden. Falls der bürstenlose Dreiphasenmotor verwendet wird, ist ein Motordrehwinkelsensor zur Erfassung eines elektrischen Motorwinkels und zur Steuerung der Phase basierend auf dem elektrischen Motorwinkel erforderlich, wobei eine Beschreibung dessen dennoch weggelassen wurde.
  • Der Unterstützungs-ECU 50 wird Energie aus einer Energieversorgungsvorrichtung 100 als bordseitige Energieversorgung zugeführt. Die Energieversorgungsvorrichtung 100 ist ausgestaltet durch Anschließen einer Batterie 101 mit einer Nennausgangsspannung von 12 V parallel zu einer Lichtmaschine 102, die mittels der Drehung des Verbrennungsmotors Energie erzeugt, und führt nicht nur der Unterstützungs-ECU 50, sondern auch anderen elektrischen Lasten in dem Fahrzeug Energie zu.
  • Die Energie wird der Unterstützungs-ECU 50 von der Energieversorgungsvorrichtung 100 über Energieversorgungsleitungen aus zwei Systemen (einer ersten Energieversorgungsleitung 105 und einer zweiten Energieversorgungsleitung 106) zugeführt. Die erste Energieversorgungsleitung 105 verbindet die Unterstützungs-ECU 50 direkt mit der Energieversorgungsvorrichtung 100.
  • Andererseits verbindet die zweite Energieversorgungsleitung 106 die Unterstützungs-ECU 50 über einen Verbrennungsmotorstartschalter 110 mit der Energieversorgungsvorrichtung 100. Der Verbrennungsmotorstartschalter 110 ist ein Betätigungsschalter, mittels dessen ein Fahrer den Start und Stopp des Verbrennungsmotors anfordern kann, und der Verbrennungsmotorstartschalter 110 gibt Spannungssignale nicht nur an die Unterstützungs-ECU 50 aus, sondern auch an die Verbrennungsmotor-ECU 90 und andere bordseitige elektronische Steuervorrichtungen (nachfolgend als bordseitige ECU bezeichnet). Der Verbrennungsmotorstartschalter 110 gibt ein Spannungssignal (Analogsignal), das die Energieversorgungsspannung der Energieversorgungsvorrichtung 100 angibt, im Ansprechen auf eine Druckbetätigung des Fahrers aus. Der Verbrennungsmotorstartschalter 110 gibt ein Spannungssignal, das die Versorgungsspannung angibt, aus, wenn der Verbrennungsmotorstartschalter 110 während eines Stopps des Verbrennungsmotors gedrückt wird, und stoppt die Ausgabe des Spannungssignals, wenn der Verbrennungsmotorstartschalter 110 während eines Betriebs des Verbrennungsmotors gedrückt wird. Die Verbrennungsmotor-ECU 90 startet den Verbrennungsmotor, wenn der Verbrennungsmotorstartschalter 110 das Spannungssignal ausgibt, und stoppt den Verbrennungsmotor, wenn die Ausgabe des Spannungssignals gestoppt wird. Folglich entspricht der Verbrennungsmotorstartschalter 110 einem Zündschalter.
  • Es wird angemerkt, dass die Unterstützungs-ECU 50 ein Energieversorgungsrelais (nicht gezeigt) umfasst, das die von der ersten Energieversorgungsleitung 105 zugeführte Energie unterbricht, und die Unterstützungs-ECU 50 ist so ausgestaltet, dass die Energiezufuhr zu der Unterstützungs-ECU 50 durch Ausschalten des Energieversorgungsrelais unterbrochen werden kann. Das von dem Verbrennungsmotorstartschalter 110 ausgegebene Spannungssignal kann auch verwendet werden als Steuersystemenergieversorgung zum Betreiben des Motorsteuerteils 60. Dies führt dazu, dass auch dann, wenn das Energieversorgungsrelais abgeschaltet ist, der Mikrocomputer des Motorsteuerteils 60 unter Verwendung des von dem Verbrennungsmotorstartschalter 110 ausgegebenen Spannungssignals aktiviert und das Energieversorgungsrelais eingeschaltet werden kann, um die Lenkunterstützungssteuerung zu starten.
  • Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotorstartschalter 110 in Kombination mit anderen Betriebszuständen durch den Fahrer (z.B. Bremspedaloperationszustand) genutzt werden, um nicht lediglich als Zündschalter zu fungieren, sondern auch als Zubehörschalter, wobei aber eine solche Funktion nicht unmittelbar auf die Erfindung bezogen ist und deren Beschreibung daher weggelassen wird.
  • Nachfolgend wird die der Unterstützungs-ECU 50 direkt aus der Energieversorgungsvorrichtung 100 zugeführte Spannung als Energieversorgungsspannung Vp bezeichnet, und die der Unterstützungs-ECU 50 über den Verbrennungsmotorstartschalter 110 zugeführte Spannung als IG-Spannung Vig. Jede der Versorgungsspannung Vp und der IG-Spannung Vig stellen eine Ausgangsspannung der Energieversorgungsvorrichtung 100 dar.
  • Der Motorsteuerteil 60 wird aktiviert, wenn die von dem Verbrennungsmotorstartschalter 110 zugeführte IG-Spannung Vig in einem Zustand zugeführt wird, bei dem die Lenkunterstützungssteuerung gestoppt ist, und führt eine anfängliche Diagnose der Unterstützungs-ECU 50 durch. Der Motorsteuerteil 60 startet die Lenkunterstützungssteuerung, falls das Diagnoseergebnis eine Aktivierungserlaubnisbedingung erfüllt.
  • Es folgt eine Beschreibung eines Lenkunterstützungssteuerungsprozesses, der von dem Motorsteuerteil 60 durchgeführt wird. 2 zeigt ein funktionales Blockdiagramm, das auf die Lenkunterstützungssteuerung des Motorsteuerteils 60 bezogen ist. Der Motorsteuerteil 60 enthält einen Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61, einen Bezugsspannungsberechnungsteil 62, einen Anlasszustandsvermutungsteil 63, einen Charakteristikauswahl/Strombegrenzungswert-Berechnungsteil 64, einen Obergrenzencharakteristikspeicherteil 65, einen Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 und einen Rückkopplungssteuerteil 67. Jeder funktionale Teil führt eine nachfolgend gezeigte arithmetische Verarbeitung in einem vorbestimmten kurzen Intervall wiederholt durch.
  • Der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 liest das durch den Drehmomentsensor 21 erfasste Lenkdrehmoment Tr, den durch den Lenkwinkelsensor 22 erfassten Lenkwinkel θh, und die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasste Fahrgeschwindigkeit v. Danach berechnet der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 einen temporären Unterstützungsstrom Ias' als temporärer Zielunterstützungsstrom basierend auf den drei Erfassungswerten. Bei dem temporären Unterstützungsstrom Ias' handelt es sich um einen Zielunterstützungsstrom vor der Anwendung der Strombegrenzung unter Verwendung eines später beschriebenen Oberstrombegrenzungswerts.
  • Bei der Berechnung berechnet der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 ein Grundunterstützungsdrehmoment, das entsprechend der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit v und des Lenkdrehmoments Tr eingestellt wird. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird so eingestellt, dass es mit zunehmendem Lenkdrehmoment Tr ansteigt und mit geringer werdender Fahrzeuggeschwindigkeit v einen größeren Wert einnimmt. Darüber hinaus berechnet der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 ein Kompensationsdrehmoment, das das Grundunterstützungsdrehmoment basierend auf dem Lenkwinkel θh oder einer Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh, die durch Differenzieren des Lenkwinkels θh in Abhängigkeit der Zeit erhalten wird, kompensiert. Beispielsweise berechnet der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 ein Rückkehrkompensationsdrehmoment, das das Lenkrad 11 in eine neutrale Position zurückstellt und ein Reibungsviskositätskompensationsdrehmoment, das ein geeignetes Reibungs- und Viskositätsgefühl für das Lenkrad 11 vermittelt. Das Rückkehrkompensationsdrehmoment wird berechnet basierend auf dem Lenkwinkel θh, und das Reibungsviskositätskompensationsdrehmoment wird berechnet basierend auf der Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh.
  • Der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 berechnet ein Zielunterstützungsdrehmoment Tas* durch Hinzufügen des Kompensationsdrehmoments zu dem Grundunterstützungsdrehmoment, und berechnet den temporären Unterstützungsstrom Ias' durch Dividieren des Zielunterstützungsdrehmoments Tas* durch eine Drehmomentkonstante. Der Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 führt den berechneten temporären Unterstützungsstrom Ias' dem Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 zu.
  • Der Bezugsspannungsberechnungsteil 62 erfasst die Versorgungsspannung Vp und die IG-Spannung Vig und legt die höhere der Versorgungsspannung Vp und der IG-Spannung Vig als Bezugsspannung Vs fest. Die Bezugsspannung Vs wird betrachtet als Repräsentantin der Versorgungsspannung der Energieversorgungsvorrichtung 100 und wird behandelt als die Spannung, die als Bezug für die Berechnung eines oberen Stromgrenzwerts Ilim dient. Die Erfassung der Versorgungsspannung ist nicht darauf beschränkt und die Versorgungsspannung kann an jeder Stelle der Energieversorgungsleitung erfasst werden. Es wird angemerkt, dass der Bezugsspannungsberechnungsteil 62 die Bezugsspannung Vs unter Durchführung einer Tiefpassfilterverarbeitung auf die höhere der Versorgungsspannung Vp und der IG-Spannung Vig berechnet. Der Bezugsspannungsberechnungsteil 62 führt die berechnete Bezugsspannung Vs dem Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwert-Berechnungsteil 64 zu.
  • Bei dem Anlasszustandsvermutungsteil 63 handelt es sich um einen funktionalen Teil, der feststellt, ob der Anlasszustand vorhanden ist oder nicht. Bei dem Anlasszustand handelt es sich um einen Zustand, bei dem vermutet wird, dass der Verbrennungsmotor sich in einem Zustand befindet, bei dem der Verbrennungsmotor angelassen wird (eine Situation, bei der der Verbrennungsmotor vermutlich in Kürze angelassen wird, und/oder eine Situation, bei der der Verbrennungsmotor gerade angelassen wird). Wie vorstehend beschrieben startet der Motorsteuerteil 60 die Lenkunterstützungssteuerung nach der Durchführung einer anfänglichen Diagnose, wenn der Verbrennungsmotorstartschalter 110 eingeschaltet ist und die IG-Spannung Vig zugeführt wird. Nach dem Start der Lenkunterstützungssteuerung beendet der Motorsteuerteil 60 die Lenkunterstützungssteuerung, falls der Verbrennungsmotorstartschalter 110 in einem Zustand abgeschaltet wird, in dem das Fahrzeug stoppt, beendet die Lenkunterstützungssteuerung aber nicht, selbst dann, wenn der Verbrennungsmotorstartschalter 110 ausgeschaltet ist, falls das Fahrzeug fährt. Das heißt, wenn der Verbrennungsmotorstartschalter 110 ausgeschaltet wird, stellt der Motorsteuerteil 60 fest, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v null ist (v = 0) und beendet die Unterstützungssteuerung, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v null ist, und beendet die Unterstützungssteuerung nicht, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v nicht null ist.
  • So ist beispielsweise eine Situation vorstellbar, bei der ein Fahrer den Schalthebel während des Fahrens des Fahrzeugs auf einer abschüssigen Neigung von einer Fahrposition in eine neutrale Position versetzt und den Verbrennungsmotorstartschalter 110 ausschaltet. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor gestoppt, die Lenkunterstützungssteuerung aber nicht beendet. Somit tritt eine Situation auf, bei der die Lenkunterstützungssteuerung während des Stoppens des Verbrennungsmotors betrieben wird.
  • Ein unterer Kurvenverlauf in 3 stellt einen Betriebs-/Stopp-Zustand der Lenkunterstützungssteuerung dar. In 3 repräsentiert eine durch "EIN" angegebene Zeitdauer eine Betriebszeitdauer der Lenkunterstützungssteuerung und eine durch "AUS" gekennzeichnete Zeitdauer eine Stoppzeitdauer der Lenkunterstützungssteuerung. Wird der Verbrennungsmotorstartschalter 110 zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet, so steigt die IG-Spannung Vig bis zu einer Spannung, die mit der Ausgangsspannung der Energieversorgungsvorrichtung 100 übereinstimmt. Die Verbrennungsmotor-ECU 90 betreibt einen Startermotor, der nicht gezeigt ist, basierend auf dem Anstieg der IG-Spannung Vig. Damit wird der Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt t2 angelassen. Die Versorgungsspannung Vp und die IG-Spannung Vig verringern sich vorübergehend aufgrund des Anlassens. Der Verbrennungsmotor wird zum Zeitpunkt t3 gestartet und die Lenkunterstützungssteuerung wird zum Zeitpunkt t4 aktiviert.
  • Zum Zeitpunkt t5, in dem der Verbrennungsmotorstartschalter 110 während der Fahrt des Fahrzeugs abgeschaltet wird, verringert sich die IG-Spannung Vig auf 0 V und der Verbrennungsmotor wird durch die Verbrennungsmotor-ECU 90 gestoppt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v ist aber nicht null und daher wird der Betrieb der Lenkunterstützungssteuerung fortgesetzt. In dieser Situation besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Verbrennungsmotorstartschalter 110 durch den Fahrer eingeschaltet wird, d.h., der Verbrennungsmotor neu gestartet wird.
  • Dementsprechend bestimmt der Anlasszustandsvermutungsteil 63, ob der Verbrennungsmotorstartschalter 110 während der Lenkunterstützungssteuerung abgeschaltet ist oder nicht, d.h. die IG-Spannung Vig auf eine Spannung verringert ist, die nicht größer ist als eine vorbestimmte Spannung Vigref, und bestimmt, dass der Anlasszustand (der Zustand, in dem vermutet wird, dass sich der Verbrennungsmotor in einer Situation befindet, bei der der Verbrennungsmotor angelassen wird) vorhanden ist, wenn die IG-Spannung Vig auf eine Spannung verringert ist, die nicht größer ist als eine vorbestimmte Spannung Vigref. Die vorbestimmte Spannung Vigref kann in geeigneter Weise auf eine Spannung eingestellt werden, die eine Erfassung des Abschaltens des Verbrennungsmotorstartschalters 110 ermöglicht. Der Anlasszustandsvermutungsteil 63 führt dem Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil 64 eine Kennung Fcr zu, als ein Signal zum Angeben des Ergebnisses der Bestimmung, ob der Anlasszustand vorhanden ist oder nicht. Die Kennung Fcr wird beispielsweise auf "1" gesetzt, falls bestimmt wird, dass der Anlasszustand vorhanden ist, und wird beispielsweise auf "0" gesetzt, falls bestimmt wird, dass der Anlasszustand nicht vorhanden ist.
  • Nachdem der Anlasszustandsvermutungsteil 63 festgestellt hat, dass der Anlasszustand vorhanden ist, behält der Anlasszustandsvermutungsteil 63 das Bestimmungsergebnis bei, bis der Start des Verbrennungsmotors bestätigt ist. Der Anlasszustandsvermutungsteil 63 behält das Bestimmungsergebnis, dass der Anlasszustand vorhanden ist, beispielsweise bei, bis der Anlasszustandsvermutungsteil 63 eine Drehgeschwindigkeitsinformation, die eine Verbrennungsmotordrehgeschwindigkeit n angibt, von der Verbrennungsmotor-ECU 90 erhalten hat, und bestätigt, dass die Verbrennungsmotordrehgeschwindigkeit n eine spezifische Drehgeschwindigkeit überschreitet. Darüber hinaus stellt der Anlasszustandsvermutungsteil 63 fest, dass der Anlasszustand nicht vorhanden ist, falls die IG-Spannung Vig nicht auf einen Wert absinkt, der nicht größer ist als die vorbestimmte Spannung Vigref.
  • In den Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil wird die von dem Bezugsspannungsberechnungsteil 62 zugeführte Bezugsspannung Vs und die von dem Anlasszustandsvermutungsteil 63 zugeführte Kennung Fcr eingegeben. Der Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil 64 wählt eine durch die Kennung Fcr identifizierte Obergrenzencharakteristikkennlinie aus Obergrenzencharakteristikkennlinien MP1 und MP2, die in dem Obergrenzencharakteristikspeicherteil 65 gespeichert sind, und berechnet den oberen Stromgrenzwert Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs unter Bezugnahme auf die ausgewählte Obergrenzencharakteristikkennlinie. Bei der Obergrenzencharakteristikkennlinie handelt es sich um Daten zum Festlegen des Verhältnisses zwischen der Bezugsspannung Vs und dem oberen Stromgrenzwert Ilim als der obere Grenzwert des den Motor 20 durchfließenden Stroms. Nachfolgend wird das Verhältnis zwischen der Bezugsspannung Vs und dem oberen Stromgrenzwert Ilim als Obergrenzencharakteristik bezeichnet.
  • Der Obergrenzencharakteristikspeicherteil 65 speichert eine Obergrenzencharakteristikkennlinie MP1 ohne Anlassen und eine Obergrenzencharakteristikkennlinie MP2 mit Anlassen als Obergrenzencharakteristikkennlinie. 4 zeigt eine durch die Obergrenzencharakteristikkennlinie MP1 beim Nichtanlassen eingestellte Obergrenzencharakteristik für das Nichtanlassen. 5 zeigt eine durch die Obergrenzencharakteristikkennlinie MP2 beim Anlassen eingestellte Obergrenzencharakteristik. Eine gestrichelte Linie in 5 kennzeichnet die Obergrenzencharakteristik beim Nichtanlassen als Vergleich. Die Obergrenzencharakteristik beim Anlassen wird so eingestellt, dass die Begrenzung des durch den Strom 20 fließenden Stroms im Vergleich zur Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert wird, wie später beschrieben wird. Es wird angemerkt, dass die Obergrenzencharakteristik nicht auf eine als Kennlinie gespeicherte Obergrenzencharakteristik beschränkt ist, sondern es kann sich bei der Obergrenzencharakteristik um jede Art von Daten handeln, solange das Verhältnis zwischen der Bezugsspannung Vs und dem oberen Stromgrenzwert Ilim in den Daten festgelegt ist, und die Obergrenzencharakteristik kann beispielsweise als eine Funktion gespeichert sein.
  • Der Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil 64 wählt die Obergrenzencharakteristikkennlinie MP1 ohne Anlassen in einer Situation, bei der die Kennung Fcr auf "0" gesetzt ist, d.h. es ist bestimmt, dass der Anlasszustand nicht vorhanden ist, und wählt die Obergrenzencharakteristikkennlinie MP2 mit Anlassen in einer Situation, bei der die Kennung Fcr auf "1" gesetzt ist, d.h., es ist bestimmt, dass der Anlasszustand vorhanden ist.
  • In der Obergrenzencharakteristik kann eine Hysterese vorhanden sein, wobei der obere Stromgrenzwert Ilim basierend auf der Richtung der Änderung der Bezugsspannung Vs festgelegt ist. Dementsprechend speichert der Kennlinienauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil 64 die Änderung der Bezugsspannung Vs fortlaufend und berechnet den oberen Stromgrenzwert Ilim im Falle einer ansteigenden Bezugsspannung Vs in anderer Weise als im Falle einer Abnahme der Bezugsspannung Vs. Die Obergrenzencharakteristik wird später im Einzelnen beschrieben.
  • Der Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil 64 berechnet den oberen Stromgrenzwert Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs unter Bezugnahme auf die Obergrenzencharakteristikkennlinie und führt den oberen Stromgrenzwert dann dem Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 zu.
  • In den Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 wird der von dem Temporärunterstützungsstromberechnungsteil 61 zugeführte vorübergehende Unterstützungsstrom Ias' und der von dem Charakteristikauswahl/Stromobergrenzwertberechnungsteil 64 zugeführte obere Stromgrenzwert Ilim eingegeben. Der Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 bestimmt, ob der vorübergehende Unterstützungsstrom Ias' größer ist als der obere Stromgrenzwert Ilim, oder nicht, und stellt den oberen Stromgrenzwert Ilim als Zielunterstützungsstrom Ias* ein, falls der vorübergehende Unterstützungsstrom Ias* größer ist als der obere Stromgrenzwert Ilim (Ias* ← Ilim). Folglich wird der Zielunterstützungsstrom Ias*, mit dem die Lenkunterstützung begrenzt wird, unter Verwendung des oberen Stromgrenzwerts Ilim berechnet. Es wird angemerkt, dass der Steuergrad des Stroms durch den Motor 20 gehandhabt wird unter Verwendung von Vorzeichen (positiv/negativ) zur Bestimmung der Richtung der Erzeugung des Drehmoments, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms begrenzt den Absolutwert. Folglich wird der Absolutwert des Zielunterstützungsstroms Ias* auf den oberen Stromgrenzwert Ilim eingestellt und das Vorzeichen bleibt unverändert, falls der Absolutwert des vorübergehenden Unterstützungsstroms Ias* größer ist als der obere Stromgrenzwert Ilim.
  • Andererseits legt der Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 den vorübergehenden Unterstützungsstrom Ias' als den Zielunterstützungsstrom Ias* fest (Ias* ← Ias'), falls der vorübergehende Unterstützungsstrom Ias* nicht höher ist als der obere Stromgrenzwert Ilim. Folglich wird ein Zielunterstützungsstrom Ias* berechnet, durch den die Lenkunterstützung nicht beschränkt wird. Der Zielunterstützungsstromberechnungsteil 66 führt den berechneten Zielunterstützungsstrom Ias* dem Rückkopplungssteuerteil 67 zu.
  • Der Rückkopplungssteuerteil 67 liest den durch den Motor 20 fließenden Motorstrom Im von dem Stromsensor 24 ein, berechnet eine Abweichung ∆I (Ias* – Im) zwischen dem Motorstrom Im und dem Zielunterstützungsstrom Ias*, und steuert den Motor 20 unter Verwendung der Rückkopplungssteuerung (beispielsweise einer Proportional-Integral-(PI)-Steuerung) basierend auf der Abweichung ∆I.
  • Wenn der Rückkopplungssteuerteil 67 den Motor 20 ansteuert, dann berechnet der Rückkopplungssteuerteil 67 eine Zielsollspannung V* entsprechend der Abweichung ∆I, gibt das PWM-Steuersignal entsprechend der Zielsollspannung V* an die Motorantriebsschaltung 80 aus, und steuert dadurch den Motor 20 an.
  • Die individuellen funktionalen Teile wiederholen die vorgenannte arithmetische Verarbeitung zum Durchführen des Lenkunterstützungssteuerprozesses, und der Motorsteuerteil 60 steuert dadurch den Motor 20 an. Dabei wird ein Lenkunterstützungsdrehmoment erhalten, das der Lenkbetätigung durch den Fahrer entspricht und entsprechend der Bezugsspannung Vs begrenzt ist. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist und der Verbrennungsmotorstartschalter 110 abgeschaltet ist, beendet der Motorsteuerteil 60 die Lenkunterstützungssteuerung.
  • Es folgt eine Beschreibung des Unterschieds zwischen der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen und der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen. Wie in 4 gezeigt ist, wird bei der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen das Verhältnis zwischen der Bezugsspannung Vs und dem oberen Stromgrenzwert Ilim unter Verwendung einer Verringerungslinie L1no und einer Erholungslinie L2no eingestellt. Die Verringerungslinie L1no wird zum Einstellen des oberen Stromgrenzwerts Ilim bei sinkender Bezugsspannung Vs verwendet, und die Erholungslinie L2no wird zum Einstellen des oberen Stromgrenzwerts Ilim bei steigender Bezugsspannung Vs verwendet. Als Ergebnis des Einstellens der Hysterese wird eine Spannungsbreite zwischen der Verringerungslinie L1no und der Erholungslinie L2no erhalten. Folglich wird selbst beim Beginn eines Anstiegs der Bezugsspannung Vs aus ihrem verringerten Zustand der obere Stromgrenzwert Ilim auf einem spezifischen Wert beibehalten und nicht erhöht, solange die Bezugsspannung Vs nicht eine durch die Erholungslinie L2no definierte Spannung erreicht hat.
  • Wie durch eine durchgehende Linie in 5 gezeigt ist, wird das Verhältnis zwischen der Bezugsspannung Vs und dem oberen Stromgrenzwert Ilim bei der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen unter Verwendung einer Verringerungslinie L1cr und einer Erholungslinie L2cr festgelegt. Die Verringerungslinie L1cr wird beim Einstellen des oberen Stromgrenzwerts Ilim verwendet, wenn die Bezugsspannung Vs sinkt, und die Erholungslinie L2cr wird beim Einstellen des oberen Stromgrenzwerts Ilim verwendet, wenn die Bezugsspannung Vs steigt. Eine Spannungsbreite zwischen der Verringerungslinie L1cr und der Erholungslinie L2cr wird als Ergebnis des Einstellens der Hysterese erhalten. Folglich wird der obere Stromgrenzwert Ilim selbst bei einem Beginn des Anstiegs der Bezugsspannung Vs ausgehend von ihrem verringerten Zustand auf einem spezifischen Wert beibehalten und nicht erhöht, solange die Bezugsspannung Vs eine durch die Erholungslinie L2cr definierte Spannung noch nicht erreicht hat.
  • Bei den beiden Obergrenzencharakteristiken ist der Wert, bei dem der obere Stromgrenzwert Ilim nicht verringert wird (als grundlegender oberer Stromgrenzwert Ilim0 bezeichnet), gleich. Nachfolgend wird der Gradient der Verringerungslinie L1no, d.h. der Gradient, mit dem sich der obere Stromgrenzwert Ilim im Ansprechen auf eine Verringerung der Bezugsspannung Vs verringert, als Verringerungsgradient α1no bezeichnet, und der Gradient der Verringerungslinie L1cr wird als ein Verringerungsgradient α1cr bezeichnet. Jeder der Verringerungsgradienten α1no und α1cr entspricht einer erfindungsgemäßen Verringerungsrate. Darüber hinaus wird der Gradient der Erholungslinie L2no, d.h. der Gradient, mit dem der obere Stromgrenzwert Ilim im Ansprechen auf den Anstieg der Bezugsspannung Vs erhöht wird, als Anstiegsgradient α2no bezeichnet und der Gradient der Erholungslinie L2cr als Anstiegsgradient α2cr. Jeder der Anstiegsgradienten α2no und α2cr entspricht einer Anstiegsrate gemäß der Erfindung. Darüber hinaus wird die Bezugsspannung Vs am Beginn des Verringerns des oberen Stromgrenzwerts Ilim unter Verwendung der Verringerungslinie L1no als eine Absinkstartspannung V1no bezeichnet, und die Bezugsspannung Vs beim Beginn des Verringerns des oberen Stromgrenzwerts Ilim und Verwendung der Verringerungslinie L1cr als Absinkstartspannung V1cr. Des Weiteren wird die Bezugsspannung Vs beim Festlegen des oberen Stromgrenzwerts Ilim auf null unter Verwendung der Verringerungslinie L1no als Unterstützungsverbotsspannung V2no bezeichnet, und die Bezugsspannung Vs beim Festlegen des oberen Stromgrenzwerts Ilim auf null unter Verwendung der Verringerungslinie L1cr als Unterstützungsverbotsspannung V2cr. Des Weiteren wird die Bezugsspannung Vs beim Beginn der Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts Ilim unter Verwendung der Erholungslinie L2no als Anstiegsstartspannung V3no bezeichnet, und die Bezugsspannung Vs beim Beginn der Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts Ilim unter Verwendung der Erholungslinie L2cr als Anstiegsstartspannung V3cr.
  • Wie aus den 4 und 5 hervorgeht, ist in den beiden Obergrenzencharakteristiken der Anstiegsgradient α1cr kleiner eingestellt als der Verringerungsgradient α1no, und der Anstiegsgradient α2cr ist höher eingestellt als der Verringerungsgradient α2no. Darüber hinaus ist die Absinkstartspannung V1cr niedriger eingestellt als die Absinkstartspannung V1no, und die Anstiegsstartspannung V3cr ist niedriger eingestellt als die Anstiegsstartspannung V3no.
  • Es wird angemerkt, dass in den 4 und 5 jede der Anstiegsstartspannungen V3no und V3cr die Bezugsspannung Vs beim Beginn einer Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts Ilim ausgehend von null kennzeichnet, wobei aber die Anstiegsstartspannungen V3no und V3cr nicht darauf beschränkt sind. Das heißt, falls die Bezugsspannung Vs in einem Zustand erhöht wird, bei dem der obere Stromgrenzwert Ilim auf einen beliebigen Wert eingestellt ist, repräsentiert jede der Anstiegsstartspannungen V3no und V3cr die Bezugsspannung Vs beim Beginn des Anstiegs des oberen Stromgrenzwerts Ilim im Ansprechen auf die Erhöhung der Bezugsspannung Vs. Wie beispielsweise in 5 gezeigt ist, falls die Bezugsspannung Vs in einem Zustand erhöht wird, bei dem der obere Stromgrenzwert Ilim auf Ilim1 eingestellt ist, beginnt die Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts Ilim, wenn die Bezugsspannung Vs von einem durch den Punkt P1 gekennzeichneten Spannungswert auf einen durch den Punkt P3 gekennzeichneten Spannungswert in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen angestiegen ist, wogegen die Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts Ilim gestartet wird, wenn die Bezugsspannung Vs von einem durch einen Punkt P2 gekennzeichneten Spannungswert auf einen durch einen Punkt P4 in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen gekennzeichneten Spannungswert angestiegen ist. In diesem Fall entspricht der durch den Punkt P3 gekennzeichnete Spannungswert der Anstiegsstartspannung V3cr und der durch den Punkt P4 gekennzeichnete Spannungswert der Anstiegsstartspannung V3no (> V3cr). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Anstiegsstartspannung V3cr nach einer Verringerung des oberen Stromgrenzwerts Ilim ausgehend von dem grundlegenden oberen Stromgrenzwert Ilim0 niedriger als die Anstiegsstartspannung V3no eingestellt, unabhängig von dem als oberer Stromgrenzwert Ilim eingestellten Wert.
  • Hinsichtlich des Größenverhältnisses zwischen den Anstiegsgradienten α2no und α2cr, in dem Fall, dass jede der Erholungslinien L2no und L2cr durch eine nichtlineare Funktion repräsentiert wird (d.h. falls der obere Stromgrenzwert Ilim nicht mit einer konstanten Anstiegsrate relativ (proportional) zu der Bezugsspannung Vs erhöht wird), kann ein durchschnittlicher Anstiegsgradient verwendet werden (z.B. ein Gradient eines Segments, das einen Punkt, an dem die Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts Ilim beginnt in einem Zustand, in dem der obere Stromgrenzwert Ilim auf null gesetzt ist, mit einem Punkt verbindet, an dem der obere Stromgrenzwert Ilim den grundlegenden oberen Stromgrenzwert Ilim0 im Ansprechen auf die Erhöhung der Bezugsspannung Vs erreicht). Darüber hinaus, bezüglich des Größenverhältnisses zwischen den Verringerungsgradienten α1no und α1cr, in dem Fall, bei dem jede der Verringerungslinien L1no und L1cr durch eine nichtlineare Funktion repräsentiert wird (d.h. falls der obere Stromgrenzwert Ilim nicht mit einer konstanten Verringerungsrate relativ (proportional) zur Bezugsspannung Vs verringert wird), kann ein durchschnittlicher Verringerungsgradient (d.h. ein Gradient eines Segments, das einen Punkt, an dem die Verringerung des oberen Stromgrenzwerts Ilim ausgehend von dem grundlegenden oberen Stromgrenzwert Ilim0 beginnt, mit einem Punkt verbindet, an dem der obere Stromgrenzwert Ilim im Ansprechen auf die Verringerung der Bezugsspannung Vs auf null gesetzt wird).
  • Folglich werden die nachfolgenden Operationen und Wirkungen durch die vorstehend beschriebenen Einstellungen erhalten.
    • 1. Die Erholungslinie L2cr in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen wird so eingestellt, dass der obere Stromgrenzwert Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs höher ist als der der Erholungslinie L2no in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen. In diesem Fall verläuft die Erholungslinie L2cr in dem Kurvenverlauf in 5 links von der Erholungslinie L2no. Folglich ist die Anstiegsstartspannung V3cr niedriger eingestellt als die Anstiegsstartspannung V3no, und daher kann der Beginn des Abmilderns der Strombegrenzung beim Wiederanstieg der Bezugsspannung Vs während des Anlassens zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen, und als Resultat kann die Strombegrenzung frühzeitig angehoben werden. Damit kann die Zeitdauer, in der das Betätigungsgefühl des Lenkrads aufgrund der Strombegrenzung schwer ist, verkürzt werden. Folglich kann die Lenkunterstützung wirksam verwendet werden. Andererseits besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Batterie 101 verschlechtert ist, wenn die Verringerung der Versorgungsspannung während des Nichtanlassens auftritt. Um dies zu bewältigen, kann die Verringerung der Versorgungsspannung unterdrückt werden durch Einstellen des oberen Stromgrenzwerts Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs in der Erholungslinie L2no auf einen niedrigen Wert, und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Pendeleffekts aufgrund des Anhebens der Strombegrenzung wird verringert.
    • 2. Der Anstiegsgradient α2cr in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen wird auf einen Wert eingestellt, der größer ist als der des Anstiegsgradienten α2no in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen. Folglich kann die Strombegrenzung beim Anlassen bei der Erholung der Bezugsspannung Vs mit hoher Geschwindigkeit abgemildert werden und als Ergebnis kann die Strombegrenzung früh angehoben werden. Damit kann die Zeitdauer, während der das Betätigungsgefühl des Lenkrads aufgrund der Strombegrenzung schwer ist, verkürzt werden. Andererseits besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Batterie 101 verschlechtert ist, falls die Verringerung der Versorgungsspannung während des Nichtanlassens auftritt. Falls die Energieversorgungsfähigkeit der Energieversorgungsvorrichtung 100 konstant verringert ist, ergibt sich ein schweres Betätigungsgefühl des Lenkrads aufgrund der Strombegrenzung. Andererseits wird das Betätigungsgefühl des Lenkrads plötzlich leicht, und das Lenkrad kann übermäßig betätigt werden, wenn der Anstiegsgradient, mit dem der obere Stromgrenzwert Ilim erhöht wird, groß ist. Um dies zu bewältigen, wird der Anstiegsgradient α2no im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen auf einen kleinen Wert eingestellt. Dementsprechend wird die Strombegrenzung langsam abgemildert und eine übermäßige Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer kann verhindert werden. Darüber hinaus kann auch die Möglichkeit des Auftretens des Pendeleffekts aufgrund der Anhebung der Strombegrenzung verringert werden. Es wird angemerkt, dass die Strombegrenzung beim Anlassen mit hoher Geschwindigkeit abgemildert wird. Dies führt zu einer Verbesserung des Lenkbetätigungsgefühls, da es möglich ist, das Betätigungsgefühl des Lenkrads, das vorübergehend schwer geworden ist, frühzeitig auf ein normales Betätigungsgefühl zurückzuführen.
    • 3. Die Verringerungslinie L1cr der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen wird so eingestellt, dass der obere Stromgrenzwert Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs höher eingestellt wird als der der Verringerungslinie L1no in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen. In diesem Fall verläuft die Verringerungslinie L1cr in dem Kurvenverlauf in 5 links von der Verringerungslinie L1no. Folglich ist die Absinkstartspannung V1cr niedriger eingestellt als die Absinkstartspannung V1no, und daher kann eine unnötige Verringerungsoperation des oberen Stromgrenzwerts Ilim während des Anlassens verhindert werden. Das heißt, die Häufigkeit der Begrenzung der Lenkunterstützung durch die Strombegrenzung kann verringert werden. Damit ist eine wirksame Verwendung der Lenkunterstützung möglich. Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Batterie 101 verschlechtert ist, falls die Verringerung der Versorgungsspannung während des Nichtanlassens auftritt. Um dies zu bewältigen, kann der den Motor 20 durchströmende Strom durch Einstellen des oberen Stromgrenzwerts Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs auf einen niedrigen Wert zuverlässig begrenzt werden. Damit kann die Verringerung der Versorgungsspannung exzellent unterdrückt werden.
    • 4. Der Verringerungsgradient α1cr wird in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der Verringerungsgradient α1no in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen. Folglich kann der obere Stromgrenzwert Ilim beim Anlassen im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung langsam verringert werden. Folglich kann ein plötzliches Ändern des Lenkbetätigungsgefühls verhindert werden. Andererseits ergibt sich eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Batterie 101 verschlechtert und die Energieversorgungsfähigkeit verringert ist, falls die Verringerung der Versorgungsspannung während des Nichtanlassens auftritt. Um dies zu bewältigen, kann die Verringerung der Versorgungsspannung durch schnelles Verringern des oberen Stromgrenzwerts Ilim im Ansprechen auf die Verringerung der Bezugsspannung Vs exzellent unterdrückt werden.
    • 5. Die Bezugsspannung Vs wird anhand einer Tiefpassfilterverarbeitung des erfassten Spannungswerts berechnet. Als Resultat ist die Erfassung der Bezugsspannung Vs verzögert. Während des Anlassens wird jedoch die obere Stromgrenzenbeschränkung unter Verwendung der in vorstehend beschriebener Weise eingestellten Obergrenzencharakteristik mit Anlassen durchgeführt, sodass die Verzögerung aufgeholt und die Strombegrenzung früh angehoben werden kann. Damit kann die Zeitdauer, während der das Betätigungsgefühl des Lenkrads aufgrund der Strombegrenzung schwer ist, verkürzt werden.
  • Wie bisher beschrieben kann die Strombegrenzung gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in geeigneter Weise während des Anlassens und während des Nichtanlassens durchgeführt werden. Als Resultat kann das Lenkbetätigungsgefühl verbessert werden, während eine Verringerung der Spannung der Energieversorgungsvorrichtung 100 unterdrückt wird.
  • Obwohl die elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne von der Aufgabe der Erfindung abzuweichen.
  • Wie beispielsweise in 6 gezeigt, kann die Charakteristik der Verringerungslinie L1cr in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen und in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen an die der Verringerungslinie L1no angeglichen werden, und lediglich die Charakteristik der Erholungslinie L2cr kann von der der Erholungslinie L2no abweichen. In diesem Falle wird der obere Stromgrenzwert Ilim entsprechend der Bezugsspannung Vs der Erholungslinie L2cr vorzugsweise höher eingestellt als der der Erholungslinie L2no. Darüber hinaus wird der Anstiegsgradient α2cr vorzugsweise auf einen größeren Wert eingestellt als der des Anstiegsgradienten α2no. Folglich kann auch durch diese Modifikation die Strombegrenzung während des Anlassens frühzeitig angehoben werden. Damit kann die Zeitdauer, während der die Lenkunterstützung durch die Strombegrenzung beschränkt ist, verkürzt werden. Darüber hinaus ist die Obergrenzencharakteristik beim Beginn der Strombegrenzung gleich eingestellt wie die Obergrenzencharakteristik während des Nichtanlassens, und daher kann eine strikte Strombegrenzung durchgeführt und ein übermäßiges Absinken der Versorgungsspannung vermieden werden.
  • Darüber hinaus ist die Charakteristik einer jeden der Verringerungslinien L1no und L1cr und der Erholungslinien L2no und L2cr in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so eingestellt, dass die Charakteristik durch eine lineare Funktion repräsentiert wird, wobei dies aber nicht immer erforderlich ist und beispielsweise, wie in 7 gezeigt, eine nichtlineare Charakteristik eingestellt werden kann. Darüber hinaus kann, wie in 7 gezeigt, eine spezifische Wartezeitdauer an jedem von beliebigen Punkten P11, P12 und P13 eingestellt werden, und der obere Stromgrenzwert Ilim kann während der Wartezeitdauer beibehalten werden.
  • Des Weiteren kann die Strombegrenzung so durchgeführt werden (die Obergrenzenbeschränkung wird auf den durch den Motor 20 fließenden Strom angewendet), dass die Änderungsrate der Bezugsspannung Vs in der Beschränkung widergespiegelt wird. Beispielsweise kann der Charakteristikauswahl/Stromobergrenzenwertberechnungsteil 64 einen durch Differenzieren der Bezugsspannung Vs bezüglich der Zeit gewonnenen Bezugsspannungsdifferenzialwert Vs' berechnen, und den aus jeder der Obergrenzencharakteristikkennlinien MP1 und MP2 berechneten oberen Stromgrenzwert Ilim korrigieren, wenn die Bezugsspannung Vs abnimmt, sodass der obere Stromgrenzwert Ilim verringert wird, falls eine durch den Bezugsspannungsdifferenzialwert Vs' repräsentierte Spannungsverringerungsgeschwindigkeit höher ist als eine festgelegte Verringerungsgeschwindigkeit (falls der Bezugsspannungsdifferenzialwert Vs' ein negativer Wert ist und sein Absolutwert größer ist als die festgelegte Verringerungsgeschwindigkeit). Falls die durch den Bezugsspannungsdifferenzialwert Vs' repräsentierte Spannungserhöhungsgeschwindigkeit höher ist als die festgelegte Erhöhungsgeschwindigkeit (falls der Bezugsspannungsdifferenzialwert Vs' ein positiver Wert ist und dessen Absolutwert größer ist als die festgelegte Erhöhungsgeschwindigkeit), kann der bei einer Erhöhung der Bezugsspannung Vs bestimmte obere Stromgrenzwert Ilim so korrigiert werden, dass er innerhalb eines Bereichs erhöht wird, in dem der obere Stromgrenzwert Ilim nicht den grundlegenden oberen Stromgrenzwert Ilim0 überschreitet. Darüber hinaus kann der bei einer Erhöhung der Bezugsspannung Vs bestimmte obere Stromgrenzwert Ilim so korrigiert werden, dass er innerhalb des Bereichs, in dem der obere Stromgrenzwert Ilim nicht den grundlegenden oberen Stromgrenzwert Ilim0 überschreitet, vergrößert wird, solange die Stromerhöhungsgeschwindigkeit höher ist.
  • Des Weiteren erfolgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, als ein Verfahren zum Erfassen des Anlasszustands, die Bestimmung basierend darauf, ob der Verbrennungsmotorstartschalter 110 während der Lenkunterstützungssteuerung abgeschaltet ist oder nicht, wobei aber anstelle des vorgenannten Verfahrens die Bestimmung auch erfolgen kann basierend darauf, ob der Verbrennungsmotorstartschalter 110 während der Lenkunterstützungssteuerung eingeschaltet ist oder nicht. Wie beispielsweise zum Zeitpunkt t6 in 3 gezeigt ist, kann das Vorhandensein des Anlasszustands zu einem Zeitpunkt festgestellt werden, bei dem ein Zustand, in dem die IG-Spannung Vig nicht größer als die vorbestimmte Spannung Vigref ist, in einen Zustand umgeschaltet wird, in dem die IG-Spannung Vig die vorbestimmte Spannung Vigref während der Lenkunterstützungssteuerung überschreitet. Gemäß dieser Modifikation kann die Zeitdauer, die nach dem Erfassen des Anlasszustands erforderlich ist bis zur Durchführung der tatsächlichen Anlassoperation, verringert werden, und eine geeignetere Strombegrenzung kann durchgeführt werden.
  • Darüber hinaus kann als weiteres Verfahren zum Erfassen des Anlasszustands festgestellt werden, dass der Anlasszustand vorliegt, durch Eingeben einer den Start der Anlassoperation anzeigenden Information von der Verbrennungsmotor-ECU 90 während der Lenkunterstützungssteuerung. Des Weiteren kann auch bestimmt werden, dass der Anlasszustand vorliegt, falls die Verbrennungsmotor-ECU 90 eine Leerlaufstoppsteuerfunktion enthält, durch Eingeben einer Leerlaufstoppinformation (eine Information, die einen Standby-Zustand für den Start des Verbrennungsmotors anzeigt). Gemäß dieser Modifikation kann der Anlasszustand mit höherer Genauigkeit erfasst und eine geeignetere Strombegrenzung durchgeführt werden.
  • Des Weiteren ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen in verschiedener Hinsicht (Verringerungsgradient, Anstiegsgradient, Absinkstartspannung und Anstiegsstartspannung) anders ausgeführt als die Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, um die Charakteristiken der Verringerungslinien L1cr und L1no und der Erholungslinien L2cr und L2no so festzulegen, dass die Strombegrenzung in der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen im Vergleich zur Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist. Gemäß der Erfindung ist es jedoch nicht immer erforderlich, die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen in allen vorgenannten Aspekten anders auszugestalten als die Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen kann in geeigneter Weise unter Verwendung eines der Elemente oder einer Vielzahl der Elemente in beliebiger Kombination so eingestellt werden, dass die Strombegrenzung im Vergleich zur Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist.

Claims (9)

  1. Elektrische Servolenkvorrichtung, die eine Versorgungsenergie von einer bordseitigen Energieversorgung erhält und umfasst: eine Lenkdrehmomenterfassungseinrichtung zum Erfassen eines von einem Fahrer eingegebenen Lenkdrehmoments; einen Motor, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt; eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern der Energiezufuhr des Motors gemäß dem durch die Lenkdrehmomenterfassungseinrichtung erfassten Lenkdrehmoment; eine Versorgungsspannungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Versorgungsspannung als Ausgangsspannung der bordseitigen Energieversorgung; eine Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung zum Verringern eines oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung und zum Erhöhen des oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf eine Erhöhung der Versorgungsspannung, falls die Versorgungsspannung nach einer Verringerung des oberen Stromgrenzwerts anzusteigen beginnt, wobei die Stromobergrenzwerteinstelleinrichtung umfasst: eine Anlasszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Anlasszustands, bei dem angenommen wird, dass sich ein Verbrennungsmotor in einer Situation befindet, bei der der Verbrennungsmotor gestartet wird; und eine Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung zum Auswählen einer Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, als der obere Stromgrenzwert, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung eingestellt wird, wenn der Anlasszustand nicht erfasst ist, und zum Auswählen einer Obergrenzencharakteristik mit Anlassen, als der obere Stromgrenzwert, bei der der obere Stromgrenzwert eingestellt wird basierend auf der Versorgungsspannung, sodass die Obergrenzenbeschränkung des den Motor durchströmenden Stroms im Vergleich zu der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist, wenn der Anlasszustand erfasst ist, und eine Strombegrenzungseinrichtung zum Anwenden der Obergrenzenbeschränkung auf den den Motor durchströmenden Strom, sodass der den Motor durchströmende Strom nicht höher ist als der durch die Obergrenzencharakteristik-Auswahleinrichtung ausgewählte obere Stromgrenzwert.
  2. Elektrische Servolenkunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt ist, dass der obere Stromgrenzwert entsprechend der Versorgungsspannung während einer Zeitdauer, bei der der obere Stromgrenzwert erhöht wird, auf einem Wert beibehalten wird, der höher ist als der Wert in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  3. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt ist, dass eine Anstiegsstartspannung, die die Versorgungsspannung repräsentiert, wenn die Erhöhung des oberen Stromgrenzwerts nach dem Beginn der Erhöhung der Versorgungsspannung beginnt, niedriger ist als die Anstiegsstartspannung in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  4. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt ist, dass die Anstiegsrate, mit der der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Erhöhung der Versorgungsspannung nach dem Beginn der Erhöhung der Versorgungsspannung erhöht wird, größer ist als die Anstiegsrate der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  5. Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt ist, dass der obere Stromgrenzwert entsprechend der Versorgungsspannung während einer Zeitdauer, in der der obere Stromgrenzwert verringert wird, auf einem Wert beibehalten wird, der größer ist als der Wert in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  6. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt ist, dass eine Absinkstartspannung, die die Versorgungsspannung repräsentiert, wenn die Verringerung des oberen Stromgrenzwerts im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung beginnt, niedriger ist als die Absinkstartspannung in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  7. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Obergrenzencharakteristik mit Anlassen so eingestellt ist, dass eine Verringerungsrate, mit der der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung verringert wird, kleiner ist als die Verringerungsrate in der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen, und die Obergrenzenbeschränkung des Stroms dadurch abgemildert ist.
  8. Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in jeder der Obergrenzencharakteristik mit Anlassen und der Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen derselbe obere Stromgrenzwert entsprechend der Versorgungsspannung eingestellt wird, falls der obere Stromgrenzwert im Ansprechen auf die Verringerung der Versorgungsspannung verringert wird.
  9. Elektrisches Servolenksystem mit: einer Lenkdrehmomenterfassungseinheit, die ein auf ein Lenkrad einwirkendes Lenkdrehmoment erfasst; einem Motor, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt; und einer elektrischen Steuereinheit, die eine Energiezufuhr des Motors gemäß dem durch die Lenkdrehmomenterfassungseinheit erfassten Lenkdrehmoment steuert, eine Versorgungsspannung als eine Ausgangsspannung einer bordseitigen Energieversorgung erfasst, einen oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Verringerung der Versorgungsspannung verringert, den oberen Stromgrenzwert im Ansprechen auf eine Erhöhung der Versorgungsspannung erhöht, falls die Versorgungsspannung nach einer Verringerung des oberen Stromgrenzwerts anzusteigen beginnt, einen Anlasszustand erfasst, bei dem angenommen wird, dass sich ein Verbrennungsmotor in einer Situation befindet, bei der der Verbrennungsmotor angelassen wird, eine Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen als den oberen Stromgrenzwert auswählt, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung eingestellt wird, wenn der Anlasszustand nicht erfasst ist, eine Obergrenzencharakteristik mit Anlassen als den oberen Stromgrenzwert auswählt, bei der der obere Stromgrenzwert basierend auf der Versorgungsspannung so eingestellt wird, dass die Obergrenzenbeschränkung des durch den Motor fließenden Stroms im Vergleich zur Obergrenzencharakteristik ohne Anlassen abgemildert ist, wenn der Anlasszustand erfasst ist, und die Obergrenzenbeschränkung des durch den Motor fließenden Stroms anwendet, sodass der den Motor durchfließende Strom nicht höher ist als der obere Stromgrenzwert.
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