DE112019001018T5

DE112019001018T5 - Fahrzeug-Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112019001018T5
Application number: DE112019001018.2T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Tsubaki
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2020-11-12
Also published as: JPWO2019167661A1; WO2019167661A1

Abstract

[Aufgabe] Bereitstellung einer Fahrzeug-Lenkvorrichtung, bei der ohne Beeinflussung durch den Zustand einer Straßenoberfläche und unabhängig von Änderungen mechanischer Charakteristiken des Lenkungssteuerungssystems aufgrund von Alterung, ein zu einem Lenkwinkel äquivalentes Steuermoment leicht realisiert werden kann.[Lösung] Eine Hilfssteuerung des Lenkungssteuerungssystem ausführende Fahrzeug-Lenkvorrichtung umfasst eine ein Soll-Steuermoment erzeugende Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente, eine das Soll-Steuermoment in einen Soll-Verdrehwinkel konvertierende Konversionskomponente und eine Verdrehwinkel-Steuerkomponente, die einen Motorstrombefehlswert derart berechnet, dass der Verdrehwinkel dem Soll-Verdrehwinkel folgt, wobei die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente ein SAT-Datenkorrekturglied umfasst, das basierend auf einem selbstausrichtenden Drehmomentwert ein erstes Drehmomentsignal berechnet, und das erste Drehmomentsignal als Soll-Steuermoment ausgibt, und das SAT-Datenkorrekturglied mit einem SAT-Schätzungsglied, das aufgrund des Steuermoments, der Winkelinformationen und des Motorstrombefehlswerts den selbstausrichtenden Drehmomentwert schätzt, und einer Filterkomponente ausgestattet ist, die das erste Drehmomentsignal durch eine Filterung bezüglich des selbstausrichtenden Drehmomentwerts filtert, und der Motor basierend auf dem Motorstrombefehlswert antriebsgesteuert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine leistungsstarke Fahrzeug-Lenkvorrichtung, bei der ohne Beeinflussung durch den Zustand einer Straßenoberfläche und unabhängig von Änderungen mechanischer Charakteristiken aufgrund von Alterung, basierend auf dem Verdrehwinkel eines Torsionsstabs ein gewünschtes Steuermoment realisiert wird.
Hintergrundtechnologie
Eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS), bei der es sich um eine Art von Fahrzeug-Lenkvorrichtung handelt, verleiht dem Fahrzeug-Steuersystem durch die Drehkraft eines Motors eine Hilfskraft (Lenkhilfskraft), wobei die Antriebskraft des Motors, der durch eine von einem Inverter zugeführte elektrische Leistung gesteuert wird, durch eine ein Untersetzungsgetriebe beinhaltende Übertragungsstruktur einer Lenkwelle oder einer Kurbelwelle als Hilfskraft verliehen wird. Bei dieser herkömmlichen elektrischen Servolenkvorrichtung (EPS) erfolgt eine rückgekoppelte Steuerung des Motorstroms, um die Hilfskraft präzise zu erzeugen. Bei der rückgekoppelten Steuerung wird eine Motorbeaufschlagungsspannung derart reguliert, dass sich die Differenz zwischen einem Lenkhilfe-Befehlswert (Strom-Befehlswert) und einem Motorstrom-Detektionswert verkleinert, wobei die Regulierung der Motorbeaufschlagungsspannung im Allgemeinen durch eine Regulierung der Tastung der PWM (Pulsweitenmodulation)-Steuerung erfolgt.
Zur Erläuterung des in 1 dargestellten allgemeinen Aufbaus einer elektrischen Servolenkvorrichtung ist eine Lenksäulenwelle (Lenkwelle, Lenkradwelle) 2 eines Lenkrads 1 über ein Untersetzungsgetriebe 3, Kardangelenke 4a und 4b, einen Zahnstangenmechanismus 5 und Spurstangen 6a, 6b, und ferner über Nabeneinheiten 7a, 7b mit gelenkten Fahrzeugrädern 8L, 8R verbunden. Ferner sind an der einen Torsionsstab aufweisenden Lenksäulenwelle 2 ein ein Steuermoment Ts des Lenkrads 1 detektierender Drehmomentsensor 10 und ein einen Lenkwinkel θh detektierender Lenkwinkelsensor 14 vorgesehen, und ein die Steuerkraft des Lenkrads 1 unterstützender Motor 20 ist über das Untersetzungsgetriebe 3 mit der Lenksäulenwelle 2 verbunden. In eine die elektrische Servolenkvorrichtung steuernde Steuereinheit (ECU) 30 wird von einer Batterie 13 elektrische Leistung zugeführt, und über einen Zündschlüssel 11 wird ein Zündschlüsselsignal eingegeben. Die Steuereinheit 30 führt basierend auf dem durch den Drehmomentsensor 10 detektierten Steuermoment Ts und der durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vs eine Berechnung des Strombefehlswertes für den Unterstützungs(Lenkhilfe)-Befehl durch, und steuert durch einen durch den Strombefehlswert kompensierten Spannungssteuerungsbefehlswert Vref den Strom, der dem EPS-Motor 20 zugeführt wird.
Die Steuereinheit 30 ist an einem CAN (Controller Area Network) 40 angeschlossen, durch den verschiedene Daten des Fahrzeugs ausgetauscht werden, wobei auch die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs von dem CAN 40 empfangen werden kann. Die Steuereinheit 30 ist ferner abgesehen von dem CAN 40 auch an einen Kommunikation, analoge/digitale Signale, Funk usw. austauschenden Nicht-CAN 41 anschließbar.
Die Steuereinheit 30 besteht hauptsächlich aus einer CPU (einschließlich einer MCU, MPU usw.), wobei die in der CPU durch Programme ausgeführten allgemeinen Funktionen in 2 dargestellt sind.
Zur Erläuterung der Funktionen und der Arbeitsweise der Steuereinheit 30 anhand von 2, werden das durch den Drehmomentsensor 10 detektierte Steuermoment Ts und die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vs (oder diejenige vom CAN 40) in eine Strombefehlswert-Berechnungskomponente 31 eingegeben. Die Strombefehlswert-Berechnungskomponente 31 berechnet mittels eines Hilfs-Kennfeldes usw. aufgrund des eingegebenen Steuermoments Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs einen Strombefehlswert Iref1, bei dem es sich um einen Steuerungs-Sollwert des Stroms handelt, der dem Motor 20 zugeführt wird. Der Strombefehlswert Iref1 wird über eine Addierkomponente 32A in eine Strombeschränkungskomponente 33 eingegeben, ein auf einen maximalen Strom beschränkter Strombefehlswert Irefm wird in eine Subtrahierkomponente 32B eingegeben, eine Abweichung I zu dem rückgekoppelten Motorstromwert Im (= Irefm - Im) wird berechnet, und diese Abweichung I in einen PI (Proportional-Integral)-Regler 35 zur Verbesserung der Charakteristik des Steuerungsbetriebs eingegeben. Ein Spannungssteuerung-Befehlswert Vref mit einer durch den Pl-Regler 35 verbesserten Charakteristik wird in eine PWM-Steuerung 36 eingegeben, und der Motor 20 wird über einen Inverter 37 als Antriebskomponente PWMangetrieben. Der Stromwert Im des Motors 20 wird durch einen Motorstromdetektor 38 detektiert und mit der Subtrahierkomponente 32B rückgekoppelt.
In der Addierkomponente 32A wird ein Kompensationssignal CM von einer Kompensationssignal-Erzeugungskomponente 34 addiert, und durch die Addition des Kompensationssignals CM eine Kompensation der Charakteristik des Steuerungssystems durchgeführt, wodurch die Konvergenz und Trägheitscharakteristik verbessert werden. Bei der Kompensationssignal-Erzeugungskomponente 34 werden ein selbstausrichtendes Drehmoment (SAT) 343 und eine Trägheit 342 durch einen Addierer 344 addiert, zu dem Additionsergebnis wird ferner eine Konvergenz 341 durch einen Addierer 345 addiert, und das Additionsergebnis des Addierers 345 ergibt das Kompensationssignal CM.
Auf diese Weise wird das Steuermoment, das bei der Hilfssteuerung einer herkömmlichen elektrischen Servolenkvorrichtung durch eine manuelle Eingabe des Fahrers zugesetzt wurde, als Verdrehmoment eines Torsionsstabs durch einen Drehmomentsensor detektiert und der Motorstrom hauptsächlich als diesem Drehmoment entsprechender Hilfsstrom gesteuert. Bei einer Steuerung durch dieses Verfahren kommt es jedoch vor, dass sich durch einen unterschiedlichen Zustand der Straßenoberfläche (z. B. eine Neigung) aufgrund des Lenkwinkels ein unterschiedliches Steuermoment ergibt. Auch durch Schwankungen der Motorausgabecharakteristik aufgrund einer Verwendung im Verlauf der Zeit kann das Steuermoment beeinflusst werden.
Um dieses Problem zu lösen, wurde z. B. die in dem Patent Nr. JP Patent Nr. 5208894 B2 (Patentdokument 1) dargestellte elektrische Servolenkvorrichtung vorgeschlagen. Bei der elektrischen Servolenkvorrichtung des Patentdokuments 1 wird ein auf taktilen Charakteristiken des Fahrers basierendes geeignetes Steuermoment zugeführt, sodass der Sollwert des Steuermoments basierend auf dem Verhältnis (Steuerreaktionskraft-Kennfeld) zwischen dem Lenkwinkel und dem Steuermoment, das basierend auf dem Verhältnis des Lenkwinkels oder des Steuermoments zu der Rückwirkungsgröße festgelegt wird, eingestellt wird.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP Patent Nr. 5208894 B2
Kurzfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Da bei der elektrischen Servolenkvorrichtung des Patentdokuments 1 vorab ein Steuerreaktionskraft-Kennfeld ermittelt werden muss, und ferner eine Steuerung aufgrund der Abweichung zwischen dem Sollwert des Steuermoments und des detektierten Steuermoments erfolgt, ist zu befürchten, dass eine Beeinflussung des Steuermoments verbleibt.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der vorstehenden Problematik und beabsichtigt die Bereitstellung einer Fahrzeug-Lenkvorrichtung, bei der ohne Beeinflussung durch den Zustand einer Straßenoberfläche und unabhängig von Änderungen mechanischer Charakteristiken des Lenkungssteuerungssystems aufgrund von Alterung ein zu einem Lenkwinkel usw. äquivalentes Steuermoment leicht realisiert werden kann.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung, die zumindest einen eine beliebige Federkonstante aufweisenden Torsionsstab und einen den Verdrehwinkel des Torsionsstabs detektierenden Sensor umfasst, und durch die Antriebssteuerung des Motors eine Hilfssteuerung des Lenkungssteuerungssystems ausführt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung dadurch erfüllt wird, dass eine ein Soll-Steuermoment erzeugende Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente, eine das Soll-Steuermoment in einen Soll-Verdrehwinkel konvertierende Konversionskomponente und eine Verdrehwinkel-Steuerkomponente, die einen Motorstrombefehlswert derart berechnet, dass der Verdrehwinkel dem Soll-Verdrehwinkel folgt, umfasst sind, wobei die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente mit einem SAT-Datenkorrekturglied ausgestattet ist, die basierend auf einem selbstausrichtenden Drehmomentwert ein erstes Drehmomentsignal berechnet und das erste Drehmomentsignal als Soll-Steuermoment ausgibt, und das SAT-Datenkorrekturglied mit einem SAT-Schätzungsglied, das aufgrund des Steuermoments, der Winkelinformationen und des Motorstrombefehlswerts den selbstausrichtenden Drehmomentwert schätzt, und einer Filterkomponente ausgestattet ist, die das erste Drehmomentsignal durch eine Filterung bezüglich des selbstausrichtenden Drehmomentwerts berechnet, und der Motor basierend auf dem Motorstrombefehlswert antriebsgesteuert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann effektiver erfüllt werden, wenn die Filterkomponente aus einem oder einer Mehrzahl parallelgeschalteter Filter besteht, das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einem Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied ausgestattet ist, das das erste Drehmomentsignal mit einer Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung multipliziert, die Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung derart eingestellt ist, dass sie im Zentrum größer wird, das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einem Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied ausgestattet ist, das das erste Drehmomentsignal mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung multipliziert, die Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung derart eingestellt ist, dass sie bei einer hohen Geschwindigkeit größer wird, das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einem Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied ausgestattet ist, das das erste Drehmomentsignal mit einer Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung multipliziert, das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einer Beschränkungskomponente ausgestattet ist, die das erste Drehmomentsignal durch einen oberen und unteren Grenzwert beschränkt, die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente mit einem Basis-Kennfeldglied, das mittels eines Basis-Kennfelds den Lenkwinkel und anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit ein zweites Drehmomentsignal ermittelt, einem Dämpfungsberechnungsglied, das mittels eines fahrzeuggeschwindigkeitssensitiven Dämpfungskennfeldes basierend auf Winkelgeschwindigkeitsdaten ein drittes Drehmomentsignal ermittelt, und ferner einem Hysteresekorrekturglied ausgestattet ist, das mittels des Steuerzustands und des Lenkwinkels eine Hysteresekorrektur durchführt und ein viertes Drehmomentsignal ermittelt, wobei zumindest durch ein Signal von dem zweiten Drehmomentsignal, dem dritten Drehmomentsignal und dem vierten Drehmomentsignal sowie durch das erste Drehmomentsignal das Soll-Steuermoment berechnet wird, die Charakteristik des Basis-Kennfeldes und des Hysteresekorrekturglieds fahrzeuggeschwindigkeitssensitiv ist, oder die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente ferner mit einem dem Basis-Kennfeldglied vor- oder nachgeschalteten eine Phasenkompensation durchführenden Phasenkompensationsglied ausgestattet ist, und über das Basis-Kennfeldglied und das Phasenkompensationsglied durch den Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit das zweite Drehmomentsignal ermittelt wird.
Wirkungen der Erfindung
Durch die Fahrzeug-Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Steuerung bezüglich eines Soll-Verdrehwinkel, der basierend auf einem durch eine Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente erzeugten Soll-Steuermoment ermittelt wird, wobei der Verdrehwinkel dem Soll-Verdrehwinkel folgend agiert und ein gewünschtes Steuermoment realisiert wird, und ein auf der sensorischen Wahrnehmung der Steuerung durch den Fahrer basierendes geeignetes Steuermoment zugeführt werden kann.
Außerdem können durch die Verwendung eines selbstausrichtenden Drehmoment (SAT)-Wertes zum Erzeugen des Soll-Steuermoments Straßenoberflächeninformationen während der Fahrt als Steuerungsempfindung geeignet an den Fahrer übermittelt werden.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Strukturdiagramm, das eine Übersicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung zeigt.
[2] 2 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel des Inneren der Steuereinheit (ECU) einer elektrischen Servolenkvorrichtung zeigt.
[3] 3 ist ein Konstruktionsbild, das ein Installationsbeispiel des EPS-Steuersystems und der verschiedenen Sensoren zeigt.
[4] 4 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel der vorliegenden Erfindung (erste Ausführungsform) zeigt.
[5] 5 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel einer Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente (erste Ausführungsform) zeigt.
[6] 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Charakteristiken eines Basis-Kennfeldes zeigt.
[7] 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Charakteristiken eines Dämpfungsverstärkungs-Kennfeldes zeigt.
[8] 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Charakteristiken eines Hysteresekorrekturglieds zeigt.
[9] 9 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel eines SAT-Datenkorrekturglieds (erste Ausführungsform) zeigt.
[10] 10 ist eine Bilddarstellung, die den Zustand des in der Zeit von der Straßenoberfläche bis zum Lenkrad entstehenden Drehmoments zeigt.
[11] 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Charakteristik einer Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung zeigt.
[12] 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Charakteristik einer Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung zeigt.
[13] 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Charakteristik einer Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung zeigt.
[14] 14 ist ein Diagramm, das ein Einstellungsbeispiel des oberen und unteren Grenzwerts einer Beschränkungskomponente zeigt.
[15] 15 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel einer Verdrehwinkel-Steuerkomponente zeigt.
[16] 16 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der vorliegenden Erfindung (erste Ausführungsform) zeigt.
[17] 17 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente (erste Ausführungsform) zeigt.
[18] 18 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Verdrehwinkel-Steuerkomponente zeigt.
[19] 19 ist eine Grafik, die bei einer Simulation, die die Wirkungen des SAT-Datenkorrekturglieds darstellt, die Veränderung der SAT-Werte und des Steuermoments ohne ein SAT-Datenkorrekturglied zeigt.
[20] 20 ist eine Grafik, die bei einer Simulation, die die Wirkungen des SAT-Datenkorrekturglieds darstellt, die Veränderung der SAT-Werte, des Drehmomentsignals und des Steuermoments mit einem SAT-Datenkorrekturglied zeigt.
[21] 21 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel einer Filterkomponente (zweite Ausführungsform) zeigt.
[22] 22 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel einer Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente (dritte Ausführungsform) zeigt.
[23] 23 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel der vorliegenden Erfindung (vierte Ausführungsform) zeigt.
[24] 24 ist ein Blockbild, das ein Einfügungsbeispiel eines Phasenkompensationsglieds zeigt.
[25] 25 ist ein Strukturdiagramm, das eine Übersicht eines SBW-Systems zeigt.
[26] 26 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel der vorliegenden Erfindung (fünfte Ausführungsform) zeigt.
[27] 27 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel einer Soll-Umlenkwinkel-Erzeugungskomponente zeigt.
[28] 28 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel einer Umlenkwinkel-Steuerkomponente zeigt.
[29] 29 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der vorliegenden Erfindung (fünfte Ausführungsform) zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung zum Realisieren eines äquivalenten Steuermoments zu einem Lenkwinkel ohne Beeinflussung vom Zustand der Straßenoberfläche, wobei ein gewünschtes Steuermoment durch eine dem Lenkwinkel entsprechenden Wert folgende Steuerung realisiert wird.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren erläutert.
Zunächst wird ein Einstellbeispiel der jeweiligen Sensoren erläutert, die Daten detektieren, die mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung als eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehen. 3 ist eine Abbildung, die ein Installationsbeispiel des EPS-Steuersystems und der verschiedenen Sensoren zeigt, wobei die Lenksäulenwelle 2 einen Torsionsstab 2A umfasst. Auf die gelenkten Fahrzeugräder 8L, 8R wirken eine Straßenoberflächen-Gegenkraft Rr und Straßenoberflächendaten µ ein. Auf der Lenkradseite der den Torsionsstab 2A in die Mitte nehmenden Lenksäulenwelle 2 ist ein oberer Winkelsensor vorgesehen, auf der Seite der gelenkten Fahrzeugräder der den Torsionsstab 2A in die Mitte nehmenden Lenksäulenwelle 2 ist ein unterer Winkelsensor vorgesehen, wobei der obere Winkelsensor einen Lenkradwinkel θ₁ detektiert, und der untere Winkelsensor einen Lenksäulenwinkel θ₂ detektiert. Der Lenkwinkel θh wird durch einen oberhalb der Lenksäulenwelle 2 vorgesehenen Lenkwinkelsensor detektiert, und anhand der Abweichung zwischen dem Lenkradwinkel θ₁ und dem Lenksäulenwinkel θ₂ können durch die folgende Gleichung 1 und Gleichung 2 ein Verdrehwinkel Δθ des Torsionsstabs und ein Torsionsstab-Drehmoment Tt ermittelt werden. Dabei ist Kt die Federkonstante des Torsionsstabs 2A. $θ_{2} - θ_{1} = Δ θ$
$- K t \cdot Δ θ = T t$
Das Torsionsstab-Drehmoment Tt kann z. B. mittels eines in der Veröffentlichung Nr. JP 2008 - 216172 A offenbarten Drehmomentsensors detektiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Torsionsstab-Drehmoment Tt auch als Steuermoment Ts behandelt.
Als Nächstes wird ein Strukturbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
4 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel der vorliegenden Erfindung (erste Ausführungsform) zeigt, wobei die Lenkradsteuerung eines Fahrers durch einen Motor im Inneren eines EPS-Steuersystems/Fahrzeugsystems 100 hilfsgesteuert wird. In eine das Soll-Steuermoment Tref ausgebende Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 wird abgesehen von dem Lenkwinkel θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, das Steuermoment Ts, ein Motorwinkel θm als Winkelinformation, ein von einer Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 ausgegebener Motorstrombefehlswert Imc und ein von einer Rechtseinschlag/Linkseinschlag-Beurteilungskomponente 400 ausgegebener Steuerzustand STs eines Rechtseinschlags oder Linkseinschlags eingegeben. Das Soll-Steuermoment Tref wird in einer Konversionskomponente 500 in einen Soll-Verdrehwinkel Δθref konvertiert, und der Soll-Verdrehwinkel Δθref wird zusammen mit dem Verdrehwinkel Δθ des Torsionsstabs 2A und einer Motorwinkelgeschwindigkeit ωm in die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 eingegeben. Die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 berechnet den Motorstrombefehlswert Imc derart, dass der Verdrehwinkel Δθ den Soll-Verdrehwinkel Δθref annimmt, und der Motor der EPS wird mittels des Motorstrombefehlswerts Imc angetrieben.
Die Rechtseinschlag/Linkseinschlag-Beurteilungskomponente 400 beurteilt basierend auf der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm, ob es sich bei der Steuerung um einen Rechtseinschlag oder Linkseinschlag handelt, und gibt das Beurteilungsergebnis als Steuerzustand STs aus. Das heißt, bei einem positiven Wert der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm wird ein „Rechtseinschlag“ und bei einem negativen Wert ein „Linkseinschlag“ beurteilt. Anstelle der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm kann auch eine Geschwindigkeitsberechnung des Lenkwinkels θh, des Lenkradwinkels θ₁ oder des Lenksäulenwinkels θ₂ erfolgen und die berechnete Winkelgeschwindigkeit verwendet werden.
5 zeigt ein Strukturbeispiel der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200, wobei die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 ein Basis-Kennfeldglied 210, ein Differenzierglied 220, ein Dämpfungsverstärkungsglied 230, ein Hysterese-Korrekturglied 240, ein SAT-Datenkorrekturglied 250, einen Multiplizierer 260 und Addierer 261, 262 und 263 umfasst, der Lenkwinkel θh in das Basis-Kennfeldglied 210, das Differenzierglied 220, das Hysteresekorrekturglied 240 und das SAT-Datenkorrekturglied 250 eingegeben wird, der von der Rechtseinschlag/Linkseinschlag-Beurteilungskomponente 400 ausgegebene Steuerzustand STs in das Hysteresekorrekturglied 240 eingegeben wird, das Steuermoment Ts, der Motorwinkel θm und der Motorstrombefehlswert Imc in das SAT-Datenkorrekturglied 250 eingegeben werden, und die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs in das Basis-Kennfeldglied 210, das Dämpfungsverstärkungsglied 230 und das SAT-Datenkorrekturglied 250 eingegeben wird.
Das Basis-Kennfeldglied 210 weist ein Basis-Kennfeld auf, und gibt mittels des Kennfelds ein in 6 dargestelltes, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs parametrisierendes Drehmomentsignal (zweites Drehmomentsignal) Tref_a aus. Das heißt, das Drehmomentsignal Tref_a vergrößert sich mit der zunehmenden Größe des Lenkwinkels θh (Absolutwert) |θh| und vergrößert sich auch mit der zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit Vs. Ein Markierungsglied 211 gibt eine Markierung (+1 oder -1) des Lenkwinkels θh an einen Multiplizierer 212 aus. Ausgehend von der Größe des Lenkwinkels θh wird mittels des Kennfeldes die Größe des Drehmomentsignals Tref_a ermittelt, diese mit der Markierung des Lenkwinkels θh multipliziert, und das Drehmomentsignal Tref_a berechnet. In 6 besteht das Basis-Kennfeldglied 210 aus dem sich auf die Größe |θh| des Lenkwinkels θh berufenden Kennfeld, einem Markierungsglied und einem Multiplizierer, es ist aber auch ein Aufbau als dem positiven/negativen Lenkwinkel θh entsprechendes Kennfeld möglich, wobei in diesem Fall der Zustand der Änderung bei einem positiven und einem negativen Lenkwinkel θh geändert werden kann. Ferner kann das in 6 gezeigte Basis-Kennfeld fahrzeuggeschwindigkeitssensitiv, oder auch nicht fahrzeuggeschwindigkeitssensitiv sein.
Das Differenzierglied 220 differenziert den Lenkwinkel θh und berechnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh als Winkelgeschwindigkeitsinformation, und die Winkelgeschwindigkeitsinformation ωh wird in den Multiplizierer 260 eingegeben.
Das Dämpfungsverstärkungsglied 230 gibt eine Dämpfungsverstärkung D_G aus, die mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh multipliziert wird. Die in dem Multiplizierer 260 mit der Dämpfungsverstärkung D_G multiplizierte Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh wird als Drehmomentsignal (drittes Drehmomentsignal) Tref_b in den Addierer 262 eingegeben. Die Dämpfungsverstärkung D_G wird mittels eines fahrzeuggeschwindigkeitssensitiven Dämpfungsverstärkung-Kennfeldes, das das Dämpfungsverstärkungsglied 230 aufweist, entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ermittelt. Das Dämpfungsverstärkung-Kennfeld weist z. B., wie in 7 dargestellt, eine mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit Vs allmählich größer werdende Charakteristik auf. Das Dämpfungsverstärkung-Kennfeld kann auch entsprechend dem Lenkwinkel θh veränderbar sein. Das Dämpfungsverstärkungsglied 230 und der Addierer 260 bilden eine Dämpfungsberechnungskomponente.
Das Hysteresekorrekturglied 240 berechnet aufgrund des Lenkwinkels θh und des Steuerzustands STs mittels der folgenden Gleichung 3 ein Drehmomentsignal (viertes Drehmomentsignal) Tref_c. In Gleichung 3 ist x = θh, y = Tref_c, wobei a > 1, c > 0, und A_hys die Hysteresenmarge ist. $\begin{array}{l} {Beim Rechtseinschlag y}_{R} = A_{hys} {1 - a^{c (xb}} \\ {Beim Linkseinschlag y}_{L} = A_{hys} {1 - a^{c (xb'}} \end{array}$
Bei einer Umstellung von einer Rechtseinschlag-Steuerung zu einer Linkseinschlag-Steuerung oder von einer Linkseinschlag-Steuerung zu einer Rechtseinschlag-Steuerung wird basierend auf dem Wert der Endkoordinaten (x1, y1) „b“ in Gleichung 3 nach der Umstellung durch die folgende Gleichung 4 substituiert. Dadurch wird die Kontinuität vor und nach der Umstellung bewahrt. $\begin{array}{l} \begin{matrix} \begin{array}{l} Beim Rechts- \\ einschlag \end{array} & b = x_{1} + \frac{1}{c} {log}_{a} (1 - \frac{y_{1}}{A_{h y s}}) \end{matrix} \\ \begin{matrix} \begin{array}{l} Beim Links- \\ einschlag \end{array} & b' = x_{1} + \frac{1}{c} {log}_{a} (1 + \frac{y_{1}}{A_{h y s}}) \end{matrix} \end{array}$
Gleichung 4 kann durch Substitution von x in Gleichung 3 durch x1 und von y_R und y_L durch y1 abgeleitet werden.
Als „a“ kann eine beliebige ganze Zahl größer 1 verwendet werden, wobei sich z. B. bei der Verwendung der Napier-Zahl „e“ aus Gleichung 3 und Gleichung 4 die folgenden Gleichungen 5 und 6 ergeben. $\begin{array}{l} \begin{matrix} \begin{array}{l} Beim Rechts- \\ einschlag \end{array} & y_{R} = A_{h y s} [1 - exp {- c (x - b)}] \end{matrix} \\ \begin{matrix} \begin{array}{l} Beim Links- \\ einschlag \end{array} & y_{L} = - A_{h y s} [1 - exp {c (x - b')}] \end{matrix} \end{array}$
$\begin{array}{l} \begin{matrix} \begin{array}{l} Beim Rechts- \\ einschlag \end{array} & b = x_{1} + \frac{1}{c} {log}_{e} (1 - \frac{y_{1}}{A_{h y s}}) \end{matrix} \\ \begin{matrix} \begin{array}{l} Beim Links- \\ einschlag \end{array} & b' = x_{1} - \frac{1}{c} {log}_{e} (1 + \frac{y_{1}}{A_{h y s}}) \end{matrix} \end{array}$
In Gleichung 5 und 6 ist A_hys = 1 [Nm], c = 0,3 eingestellt, und ein Beispiel einer graphischen Darstellung des hysteresekorrigierten Drehmomentsignals Tref_c bei einer Steuerung von +50 [deg] , -50 [deg] beginnend von 0 [deg] ist in 8 gezeigt. Das heißt, das Drehmomentsignal Tref_c von dem Hysteresekorrekturglied 240 weist eine Hysteresecharakteristik wie bei Ursprung von 0 → L1 (dünne Linie) → L2 (gestrichelte Linie) → L3 (dicke Linie) auf.
A_hys als Koeffizient, der die Ausgangsmarge der Hysteresecharakteristik darstellt, und c als Koeffizient, der die Rundung darstellt, können auch entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und/oder des Lenkwinkels θh geändert werden.
Das SAT-Datenkorrekturglied 250 schätzt basierend auf dem Steuermoment Ts, dem Motorwinkel θm und dem Motorstrombefehlswert Imc ein selbstausrichtendes Drehmoment (SAT), führt ferner eine Filterung, eine Verstärkungs-Multiplikation und eine Steuerverarbeitung aus, und berechnet ein Drehmomentsignal (erstes Drehmomentsignal) Tref_d). 9 zeigt ein Strukturbeispiel des SAT-Datenkorrekturglieds 250, wobei das SAT-Datenkorrekturglied 250 ein SAT-Schätzungsglied 251, eine Filterkomponente 252, ein Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253, ein Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied 254, ein Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied 255 und eine Beschränkungskomponente 256 umfasst.
Der Zustand des in der Zeit von der Straßenoberfläche bis zum Lenkrad entstehenden Drehmoments ist in 10 dargestellt und erläutert. Durch das Steuern des Lenkrads durch den Fahrer entsteht ein Steuermoment Ts, und dem Steuermoment Ts folgend erzeugt der Motor 20 ein Hilfsdrehmoment (Lenksäulenwellen-Konversionswert des Motordrehmoments) Tm. Dadurch werden die Fahrzeugräder umgelenkt und als Reaktionskraft entsteht SAT T_SAT. Dabei entsteht durch eine Lenksäulenwellen-Konversionsträgheit (auf die Lenksäulenwelle wirkende Trägheit durch den (Rotor des) Motor(s), das Untersetzungsgetriebe usw.) J und eine Reibung (statische Reibung) Fr ein zum Widerstand der Lenkrad-Steuerung werdendes Drehmoment. Außerdem entsteht durch die Drehgeschwindigkeit des Motors 20 ein als Dämpfungsglied (Dämpfungskoeffizient DM) ausgedrücktes physikalisches Drehmoment (viskoses Drehmoment). Aufgrund des Gleichgewichts dieser Kräfte wird eine Bewegungsgleichung wie in der folgenden Gleichung 7 erhalten. $J \cdot α_{M} + F r \cdot s i g n (ω_{M}) + D_{M} \cdot ω_{M} + T_{S A T} = T_{m} + T_{s}$
Wobei ω_M und α_M die lenksäulenwellenkonvertierte (Konversion in einen auf die Lenksäulenwelle bezogenen Wert) Motorwinkelgeschwindigkeit und Motorwinkelbeschleunigung sind. Wird dann Gleichung 7 nach SAT aufgelöst, erhält man die folgende Gleichung 8.

$T_{S A T} = T_{m} + T_{s} - J \cdot α_{M} - F r \cdot s i g n (ω_{M}) - D_{M} \cdot ω_{M}$
Wie aus Gleichung 8 ersichtlich, kann dadurch, dass die Lenksäulenwellen-Konversionsträgheit J, die statische Reibung Fr und der Dämpfungskoeffizient D_M als Konstanten vorab ermittelt werden, mittels der Motorwinkelgeschwindigkeit ω_M, der Motorwinkelbeschleunigung α_M, dem Hilfsdrehmoment Tm und dem Steuermoment Ts der selbstausrichtende Drehmomentwert (SAT-Wert) T_SAT geschätzt werden. Die Lenksäulenwellen-Konversionsträgheit J kann auch ein einfach mittels eines relationalen Ausdrucks der Motorträgheit und des Verzögerungsverhältnisses auf die Lenksäulenwelle konvertierter Wert sein.
Das SAT-Schätzungsglied 251, in die das Steuermoment Ts, der Motorwinkel θm und der Motorstrombefehlswert Imc eingegeben werden, schätzt basierend auf Gleichung 8 das selbstausrichtende Drehmoment (SAT-Wert) T_SAT. Der Motorstrombefehlswert Imc wird in ein Konversionsglied 251A eingegeben, und durch Multiplikation mit einer voreingestellten Übersetzung und Drehmomentkonstante das lenksäulenwellenkonvertierte Hilfsdrehmoment Tm berechnet. Der Motorwinkel θm wird in ein Winkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 251B eingegeben, und durch eine Differentialrechnung und Division durch die Übersetzung eine lenksäulenwellenkonvertierte Motorwinkelgeschwindigkeit ω_M berechnet. In einer Winkelbeschleunigung-Berechnungskomponente 251C wird durch eine Differentialrechnung mittels der Motorwinkelgeschwindigkeit ω_M eine lenksäulenwellenkonvertierte Motorwinkelbeschleunigung α_M berechnet. Dann wird mittels des eingegebenen Steuermoments Ts und des berechneten Hilfsdrehmoments Tm, der Motorwinkelgeschwindigkeit ω_M und der Motorwinkelbeschleunigung αM basierend auf Gleichung 8 durch den in 9 gezeigten Aufbau der SAT-Wert T_SAT berechnet. In 9 fungiert Block 251D als Markierungsfunktion und gibt eine Markierung eingegebener Daten aus, Block 251E multipliziert die eingegebenen Daten mit dem Dämpfungskoeffizienten D_M und gibt sie aus, Block 251F multipliziert die eingegebenen Daten mit der statischen Reibung Fr und gibt sie aus, und Block 251G multipliziert die eingegebenen Daten mit der Lenksäulenwellenkonversionsträgheit J und gibt sie aus. Ist der Lenksäulenwinkel direkt detektierbar, kann auch anstelle des Motorwinkels θm der Lenksäulenwinkel als Winkelinformation verwendet werden. In diesem Fall ist keine Lenksäulenwellenkonversion erforderlich. Ferner kann auch statt des Motorwinkels θm ein lenksäulenwellenkonvertiertes Signal der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm des EPS-Steuersystems/Fahrzeugsystems 100 als Motorwinkelgeschwindigkeit ω_M eingegeben und eine Differentialrechnung des Motorwinkels θm weggelassen werden. Außerdem kann der SAT-Wert T_SAT auch mittels eines anderen Verfahrens geschätzt werden, oder statt eines Schätzwerts ein Messwert verwendet werden.
Um den in dem SAT-Schätzungsglied 251 geschätzten SAT-Wert T_SAT praktisch zu verwenden und dem Fahrer angemessen als Steuergefühl zu übermitteln, wird mittels der Filterkomponente 252 die zu übermittelnde Information aus dem SAT-Wert T_SAT extrahiert, die mittels des Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253, des Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglieds 254 und des Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglieds 255 zu übertragene Größe angepasst und außerdem mittels der Beschränkungskomponente 256 der obere und untere Grenzwert angepasst. Die Filterkomponente 252 führt z. B. mittels eines Bandpassfilters eine Filterung des SAT-Wertes T_SAT durch und gibt SAT-Daten T_ST1 aus. Das Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253 multipliziert eine entsprechend dem Steuermoment Ts eingestellte Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung mit den SAT-Daten T_ST1 und gibt SAT-Daten T_ST2 aus. Um die Sensitivität in der Umgebung des Zentrums, bei dem es sich um einen Geradeausfahrtzustand handelt, zu erhöhen, wird die Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung z. B. wie in 11 gezeigt eingestellt. Das heißt, die Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung wird bei einem Steuermoment Ts von kleiner oder gleich Ts1 (z. B. 2 Nm) auf 1,0 festgelegt, bei einem Steuermoment Ts von größer oder gleich Ts2 (> Ts1) (z. B. 4 Nm) auf einen Wert festgelegt, der kleiner als 1,0 ist, und bei einem Steuermoment Ts zwischen Ts1 und Ts2 derart eingestellt, dass er in einem bestimmten Verhältnis abnimmt. Das Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied 254 multipliziert eine entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung mit den SAT-Daten T_ST2 und gibt SAT-Daten T_ST3 aus. Um die Sensitivität bei einer hohen Geschwindigkeit zu erhöhen, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung z. B. wie in 12 gezeigt eingestellt. Das heißt, die Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vs von größer oder gleich Vs2 (z. B. 70 km/h) auf 1,0 festgelegt, bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vs von kleiner oder gleich Vs1 (< (Vs2) (z. B. 50 km/h) auf einen Wert festgelegt, der kleiner ist als 1,0, und bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vs zwischen Vs1 und Vs2 derart eingestellt, dass er in einem bestimmten Verhältnis zunimmt. Das Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied 255 multipliziert eine entsprechend dem Lenkwinkel θh eingestellte Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung mit den SAT-Daten T_ST3 und gibt ein Drehmomentsignal Tref_d0 aus. Um mit der Wirkung ab einem bestimmten Lenkwinkel beginnend die Sensitivität bei einem großen Lenkwinkel zu erhöhen, wird die Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung z. B. wie in 13 gezeigt eingestellt. Das heißt, die Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung wird bei einem Lenkwinkel θh von kleiner oder gleich θh1 (z. B. 10 deg) durch einen bestimmten Verstärkungswert Gα, bei einem Lenkwinkel θh von größer oder gleich θh2 (z. B. 30 deg) durch 1,0 festgelegt, und bei einem Lenkwinkel θh zwischen θh1 und θh2 derart eingestellt, dass er in einem bestimmten Verhältnis zunimmt. Um bei einem großen Lenkwinkel die Sensitivität zu erhöhen eignet sich z. B. eine Einstellung von Gα in einem Bereich von 0 ≤ Gα < 1. Um bei einem kleinen Lenkwinkel die Sensitivität zu erhöhen eignet sich, ohne dass dies hier dargestellt ist, eine Einstellung von Gα in einem Bereich von 1 < Gα. Soll die Sensitivität nicht entsprechend dem Lenkwinkel geändert werden, eignet sich eine Einstellung von Gα = 1. Bei der Beschränkungskomponente 256 werden, wie in 14 gezeigt, ein dem Drehmomentsignal entsprechender oberer Grenzwert und unterer Grenzwert voreingestellt, und wenn das eingegebene Drehmomentsignal Tref_d0 größer oder gleich dem oberen Grenzwert ist, wird der obere Grenzwert, wenn es kleiner oder gleich dem unteren Grenzwert ist, der untere Grenzwert, und anderenfalls das Drehmomentsignal Tref_d0 als Drehmomentsignal Tref_d ausgegeben. Die Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung, die Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung und die Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung können auch, wie in 11, 12 und 13 gezeigt, statt linearer Charakteristiken, kurvenförmige Charakteristiken sein, oder sie können dem Steuergefühl entsprechend geeignet eingestellt oder z. B. an den Maximalwert oder Minimalwert der jeweiligen Verstärkung angepasst werden. Ist eine Zunahme der Größe des Drehmomentsignals nicht zu befürchten, oder erfolgt die Kontrolle durch ein anderes Mittel, kann die Beschränkungskomponente 256 auch weggelassen werden. Das Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253, das Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied 254 und das Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied 255 können in geeigneter Weise auch weggelassen oder ihre Einsetzposition vertauscht werden. Die jeweiligen Verstärkungen können parallel ermittelt werden, oder durch einen Aufbau, bei dem an einer Stelle mit den SAT-Daten T_ST1 multipliziert wird.
Die wie vorstehend beschrieben ermittelten Drehmomentsignale Tref_d, Tref_c, Tref_b und Tref_a werden durch die Addierer 263, 262 und 261 der Reihe nach addiert, und das endgültige Additionsergebnis wird als Soll-Steuermoment Tref ausgegeben.
Die Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh wird durch eine Differentialrechnung bezüglich des Lenkwinkels θh ermittelt, wobei jedoch zur Reduzierung einer Beeinflussung durch Störungen in einem hohen Bereich eine angemessene Tiefpassfilterung (LPF) ausgeführt wird. Es kann ferner auch mittels eines Hochpassfilters (HPF) und der Verstärkung eine Differentialrechnung und LPF-Filterung ausgeführt werden. Die Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh kann auch dadurch berechnet werden, dass die Differentialrechnung und LPF-Filterung nicht bezüglich des Lenkwinkels θh sondern bezüglich des durch den oberen Winkelsensor detektierten Lenkradwinkels θ₁ oder des durch den unteren Winkelsensor detektierten Lenksäulenwinkels θ₂ erfolgen. Anstelle der Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh kann auch die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm als Winkelgeschwindigkeitsinformation verwendet werden, wobei in diesem Fall kein Differenzierglied 220 benötigt wird.
Eine Konversionskomponente 500 weist die Charakteristik -1/Kt der invertierten Markierung des Kehrwerts der Federkonstante Kt des Torsionsstabs 2A auf, und konvertiert das Soll-Steuermoment Tref in den Soll-Verdrehwinkel Δθref.
Die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 berechnet basierend auf dem Soll-Verdrehwinkel Δθref, dem Verdrehwinkel Δθ und der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm den MotorStrombefehlswert Imc. 15 ist ein Blockbild, das ein Strukturbeispiel der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 zeigt, wobei die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 ein Verdrehwinkel-Feedback (FB)-Kompensationsglied 310, ein Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 320, ein Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330, ein Stabilisierungskompensationsglied 340, ein Ausgabebeschränkungsglied 350, einen Subtrahierer 361 und einen Addierer 362 umfasst, eine Additionseingabe des von der Konversionskomponente 500 ausgegebenen Soll-Verdrehwinkels Δθref in den Subtrahierer 361 , eine Subtraktionseingabe des Verdrehwinkels Δθ in den Subtrahierer 361 und eine Eingabe in das Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 320 , und eine Eingabe der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm in das Stabilisierungskompensationsglied 340 erfolgt.
Das Verdrehwinkel-Feedback-Kompensationsglied 310 multipliziert die Abweichung Δθ₀ zwischen dem durch den Subtrahierer 361 berechneten Soll-Verdrehwinkel Δθref und dem Verdrehwinkel Δθ mit einem Kompensationswert C_FB (Übertragungsfunktion), und gibt eine Soll-Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωref aus, bei der der Verdrehwinkel Δθ dem Soll-Verdrehwinkel Δθref folgt. Der Kompensationswert C_FB kann auch eine einfache Verstärkung Kpp oder ein allgemein verwendeter Kompensationswert, wie z. B. ein Kompensationswert der PI-Steuerung sein. Die Soll-Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωref wird in das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 eingegeben. Durch das Verdrehwinkel-FB-Kompensationsglied 310 und das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 kann ein gewünschtes Steuermoment realisiert werden, bei dem der Verdrehwinkel Δθ dem Soll-Verdrehwinkel Δθref folgt.
Das Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 320 berechnet die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt durch eine Differentialrechnung bezüglich des Verdrehwinkels Δθ und die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt wird in das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 eingegeben. Als Differentialrechnung kann auch eine affine Differenzierung mittels HPF und Verstärkung durchgeführt werden. Ferner kann die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt auch durch ein anderes Mittel oder einen anderen als den Verdrehwinkel Δθ berechnet und in das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 eingegeben werden.
Das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 berechnet durch eine I-P-Steuerung (Proportion antizipative PI-Steuerung) einen Motorstrombefehlswert Imca1, bei dem die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt der Soll-Verdrehwinkelgeschwindigkeit wref folgt. Durch einen Subtrahierer 333 wird die Differenz (ωref - ωt) zwischen der Soll-Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωref und der Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt berechnet, diese Differenz wird in einem eine Verstärkung Kvi aufweisenden Integrator 331 integriert und eine Additionseingabe des Integrationsergebnisses in einen Subtrahierer 334 erfolgt. Die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt wird auch in ein Proportionalisierungsglied 332 eingegeben, mittels der Verstärkung Kvp eine Proportionalisierung ausgeführt und es erfolgt eine Subtraktionseingabe in den Subtrahierer 334. Das Subtraktionsergebnis des Subtrahierers 334 wird als Motorstrombefehlswert Imca1 ausgegeben. Das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 kann den Motorstrombefehlswert Imca1 auch nicht durch eine I-P-Steuerung sondern durch ein allgemein verwendetes Steuerverfahren wie eine PI-Steuerung, P (Proportional)-Steuerung, PID (Proportional Integral Differenzierungs)-Steuerung, PI-D-Steuerung (Differential antizipative PID-Steuerung), Musterabgleichsteuerung oder Modellreferenzsteuerung berechnen.
Das Stabilisierungskompensationsglied 340 weist einen Kompensationswert Cs (Übertragungsfunktion) auf, und berechnet mittels der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm einen Motorstrombefehlswert Imca2. Wird zur Verbesserung der Nachführungs- und Störungscharakteristik die Verstärkung des Verdrehwinkel-FB-Kompensationsglieds 310 und des Geschwindigkeit-Steuerungsgliedes 330 erhöht, kommt es im hohen Frequenzwellenbereich zu einem steuerungsbedingten Oszillationsphänomen. Als Gegenmaßnahme wird in dem Stabilisierungskompensationsglied 340 die zur Stabilisierung erforderliche Übertragungsfunktion (Cs) für die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm eingestellt. Dadurch kann eine Stabilisierung des gesamten EPS-Steuersystems realisiert werden. Als Übertragungsfunktion (Cs) des Stabilisierungskompensationsglieds 340 kann z. B. ein Filter erster Ordnung verwendet werden, das mittels einer den Aufbau eines HPF erster Ordnung verwendenden affinen Differenzierung und der Verstärkung eingestellt und durch die folgende Gleichung 9 ausgedrückt ist.

$C_{s} = K_{s t a} \frac{\frac{1}{2 π f_{c}} s}{\begin{matrix} 1 \\ 2 π f_{c} \end{matrix} s + 1}$
Dabei ist K_sta die Verstärkung und fc die Übergangsfrequenz, wobei als fc z. B. 150 [Hz] eingestellt ist. Als Übertragungsfunktion kann auch ein Filter zweiter Ordnung oder ein Filter vierter Ordnung verwendet werden.
Der Motorstrombefehlswert Imca1 des Geschwindigkeit-Steuerungsgliedes 330 und der Motorstrombefehlswert Imca2 des Stabilisierungskompensationsglieds 340 werden in dem Addierer 362 addiert und als Motorstrombefehlswert Imcb ausgegeben.
Das Ausgabebeschränkungsglied 350 beschränkt den oberen und unteren Grenzwert des Motorstrombefehlswerts Imcb und gibt den Motorstrombefehlswert Imc aus. Ebenso wie bei der Beschränkungskomponente 256 in dem SAT-Datenkorrekturglied 250 werden der obere Grenzwert und der untere Grenzwert für den Motorstrombefehlswert Imcb durch eine Voreinstellung beschränkt.
Ein Betriebsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform mit diesem Aufbau wird anhand der Ablaufdiagramme in 16 bis 18 erläutert.
Zu Beginn des Betriebs wird die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm in die Rechtseinschlag/Linkseinschlag-Beurteilungskomponente 400 eingegeben, die basierend auf der Markierung der Motorwinkelgeschwindigkeit ωm beurteilt, ob es sich bei der Steuerung um einen Rechtseinschlag oder Linkseinschlag handelt, und das Beurteilungsergebnis als Steuerzustand STs an die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 ausgibt (Schritt S10).
Zusammen mit dem Steuerzustand STs werden der Lenkwinkel θh, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, das Steuermoment Ts, der Motorwinkel θm und der Motorstrombefehlswert Imc in die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 eingegeben, die das Soll-Steuermoment Tref erzeugt (Schritt S20). Ein Betriebsbeispiel der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 wird anhand des Ablaufdiagramms in 17 erläutert.
Der in die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente eingegebene Lenkwinkel θh wird in das Basis-Kennfeldglied 210, das Differenzierglied 220, das Hysteresekorrekturglied 240 und das SAT-Datenkorrekturglied 250 eingegeben, der Steuerzustand STs wird in das Hysteresekorrekturglied 240 eingegeben, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs wird in das Basis-Kennfeldglied 210, das Dämpfungsverstärkungsglied 230 und das SAT-Datenkorrekturglied 250 eingegeben, und das Steuermoment Ts, der Motorwinkel θm und der Motorstrombefehlswert Imc werden in das SAT-Datenkorrekturglied 250 eingegeben (Schritt S21).
Das Basis-Kennfeldglied 210 erzeugt mittels des in 6 gezeigten Basis-Kennfeldes ein dem Lenkwinkel θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs entsprechendes Drehmomentsignal Tref_a und gibt es an den Addierer 261 aus (Schritt S22).
Das Differenzierglied 220 differenziert den Lenkwinkel θh und gibt die Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh aus (Schritt S23), das Dämpfungsverstärkungsglied 230 gibt mittels des in 7 gezeigten Dämpfungsverstärkungs-Kennfeldes die der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs entsprechende Dämpfungsverstärkung D_G aus (Schritt S24), der Multiplizierer 260 berechnet durch die Multiplikation der Lenkwinkelgeschwindigkeit ωh mit der Dämpfungsverstärkung D_G das Drehmomentsignal Tref_b und gibt es an den Addierer 262 aus (Schritt S25).
Das Hysteresekorrekturglied 240 führt bei dem Lenkwinkel θh durch Umstellung der Berechnung mittels der Gleichung 5 und Gleichung 6 entsprechend dem Steuerzustand STs eine Hysteresekorrektur aus (Schritt S26), erzeugt das Drehmomentsignal Tref_c und gibt es an den Addierer 263 aus (Schritt S27). Die Hysteresemarge A_hys, c, x1 und y1 in Gleichung 5 und Gleichung 6 sind voreingestellt und werden beibehalten, es ist jedoch auch möglich, mittels Gleichung 6b und b' vorab zu berechnen und anstelle von x1 und y1 b und b' beizubehalten.
Das SAT-Datenkorrekturglied 250 gibt jeweils den eingegebenen Motorstrombefehlswert Imc und den Motorwinkel θm in das SAT-Schätzungsglied 251, das Steuermoment Ts in das SAT-Schätzungsglied 251 und in das Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253, die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs in das Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied 254, und den Lenkwinkel θh in das Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied 255 ein. Das SAT-Schätzungsglied 251 berechnet in dem Konversionsglied 251A anhand des Motorstrombefehlswerts Imc das Hilfs-Drehmoment Tm, in dem Winkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 251B anhand des Motorwinkels θm die Motorwinkelgeschwindigkeit ω_M und ferner über ein Winkelbeschleunigung-Berechnungsglied 251C die Motorwinkelbeschleunigung α_M , und berechnet mittels dieser und dem Steuermoment aufgrund von Gleichung 8 den SAT-Wert T_SAT (Schritt S28). Der berechnete SAT-Wert T_SAT wird in der Filterkomponente 252 gefiltert und als SAT-Daten T_ST1 an das Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253 ausgegeben (Schritt S29). Das Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied 253 bestimmt mittels der in 11 gezeigten Charakteristik eine dem eingegebenen Steuermoment Ts entsprechende Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung, multipliziert diese mit den SAT-Daten T_ST1 und gibt dies als SAT-Daten T_ST2 an das Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied 254 aus (Schritt S30). Das Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied 254 bestimmt mittels der in 12 gezeigten Charakteristik eine der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vs entsprechende Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung, multipliziert diese mit den SAT-Daten T_ST2 und gibt dies als SAT-Daten T_ST3 an das Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied 255 aus (Schritt S31). Das Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied 255 bestimmt mittels der in 13 gezeigten Charakteristik eine dem eingegebenen Lenkwinkel θh entsprechende Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung, multipliziert diese mit den SAT-Daten T_ST3 und gibt dies als Drehmomentsignal Tref_d0 an die Beschränkungskomponente 256 aus (Schritt S32). Die Beschränkungskomponente 256 beschränkt den oberen und unteren Grenzwert des Drehmomentsignals Tref_d0 mittels eines voreingestellten oberen Grenzwertes und unteren Grenzwertes und gibt dies als Drehmomentsignal Tref_d an den Addierer 263 aus (Schritt S33).
Dann werden in dem Addierer 263 die Drehmomentsignale Tref_c und Tref_d addiert, zu dem Additionsergebnis wird in dem Addierer 262 das Drehmomentsignal Tref_b addiert, und außerdem zu diesem Additionsergebnis in dem Addierer 261 das Drehmomentsignal Tref_a addiert, und das Soll-Steuermoment Tref berechnet (Schritt S34).
Das in der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 erzeugte Soll-Steuermoment Tref wird in die Konversionskomponente 500 eingegeben und durch die Konversionskomponente 500 in den Soll-Verdrehwinkel Δθref konvertiert (Schritt S40). Der Soll-Verdrehwinkel Δθref wird in die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 eingegeben.
Zusammen mit dem Soll-Verdrehwinkel Δθref werden der Verdrehwinkel Δθ und die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm in die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 eingegeben, die den Motorstrombefehlswert Imc berechnet (Schritt S50). Ein Betriebsbeispiel der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 wird anhand des Ablaufdiagramms in 18 erläutert.
Der in die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 eingegebene Soll-Verdrehwinkel Δθref wird in den Subtrahierer 361, der Verdrehwinkel Δθ in den Subtrahierer 361 und das Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 320, und die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm in das Stabilisierungskompensationsglied 340 jeweils eingegeben (Schritt S51).
In dem Subtrahierer 361 wird durch Subtraktion des Verdrehwinkels Δθ von dem Soll-Verdrehwinkel Δθref die Abweichung Aθ₀ berechnet (Schritt S52). Die Abweichung Δθ0 wird in das Verdrehwinkel-FB-Kompensationsglied 310 eingegeben, und das Verdrehwinkel-FB-Kompensationsglied 310 kompensiert durch Multiplikation der Abweichung Δθ₀ mit dem Kompensationswert C_FB die Abweichung Δθ0 (Schritt S53), und gibt die Soll-Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωref an das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 aus.
Das Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 320, in die der Verdrehwinkel Δθ eingegeben wurde, berechnet durch eine Differentialrechnung bezüglich des Verdrehwinkels Δθ die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt (Schritt S54) und gibt sie an das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 aus.
In dem Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 wird die Differenz zwischen der Soll-Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωref und der Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt durch den Subtrahierer 333 berechnet, diese Differenz durch den Integrator 331 (Kvi/s) integriert und es erfolgt eine Additionseingabe in den Subtrahierer 334 (Schritt S55). Außerdem wird die Verdrehwinkelgeschwindigkeit ωt durch das Proportionalisierungsglied 332 proportionalisiert (Kvp), und es erfolgt eine Subtraktionseingabe des Proportionalergebnisses in den Subtrahierer 334 (Schritt S56), und der Motorstrombefehlswert Imca1 als Subtraktionsergebnis des Subtrahierers 334 ausgegeben, und in den Addierer 362 eingegeben.
Das Stabilisierungskompensationsglied 340 führt eine Stabilisierungskompensation der eingegebenen Motorwinkelgeschwindigkeit ωm mittels der in Gleichung 9 angegebenen Übertragungsfunktion Cs durch (Schritt S56), und der Motorstrombefehlswert Imca2 des Stabilisierungskompensationsglieds 340 wird in den Addierer 362 eingegeben.
In dem Addierer 362 erfolgt die Addition der Motorstrombefehlswerte Imca1 und Imca2 (Schritt S57), und der Motorstrombefehlswert Imcb, bei dem es sich um das Additionsergebnis handelt, wird in das Ausgabebeschränkungsglied 350 eingegeben. Das Ausgabebeschränkungsglied 350 beschränkt durch den voreingestellten oberen Grenzwert und unteren Grenzwert den oberen und unteren Grenzwert des Motorstrombefehlswerts Imcb (Schritt S58) und gibt dies als Motorstrombefehlswert Imc aus (Schritt S59).
Basierend auf dem von der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 ausgegebenen Motorstrombefehlswert Imc wird der Motor angetrieben und die Stromsteuerung ausgeführt (Schritt S60).
Die Reihenfolge der Dateneingaben und Berechnungen in 16 bis 18 kann in geeigneter Weise verändert werden.
Die Wirkungen des SAT-Datenkorrekturglieds bei der vorliegenden Ausführungsform wird anhand von Simulationsergebnissen erläutert.
Zunächst wird das Simulationsergebnis ohne das Vorliegen eines SAT-Datenkorrekturglieds dargestellt. Wie in 19 (A) gezeigt, erstreckt sich der SAT-Wert bei einer Frequenz zwischen 1 Hz und 10 Hz über 10 Sekunden, und 19 (B) zeigt den Zustand der Veränderung des Steuermoments bei einer sinuskurvenförmigen Anregung mit einer Amplitude von 1 Nm. In 19 ist die x-Achse die Zeit [sec], und die y-Achse ist in 19 (A) der SAT-Wert [Nm] und in 19 (B) das Steuermoment [Nm]. Ferner ist der SAT-Wert ein lenksäulenwellenkonvertierter Wert, wobei der Lenkwinkel θh konstant 0 [deg] ist.
In 19 (B) ist das Soll-Steuermoment mit einer dünnen Linie und das Steuermoment mit einer dicken Linie dargestellt, wobei beide im Wesentlichen überlappen. Erfolgt keine Korrektur durch das SAT-Datenkorrekturglied, wird das Soll-Steuermoment im Wesentlichen zu 0 Nm, und darauf basierend erfolgt keine Nachfolgesteuerung durch die Verdrehwinkel-Steuerkomponente, sodass schließlich auch das Steuermoment zu 0 Nm wird.
Als Nächstes wird das Simulationsergebnis mit einem SAT-Datenkorrekturglied dargestellt. Als Filter der Filterkomponente wird ein Bandpassfilter zweiter Ordnung einer Mittenfrequenz von 5 Hz verwendet und der in der gleichen Weise wie in 19 (A) angeregte SAT-Wert gefiltert, die gefilterten SAT-Daten mit der Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung, der Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung und der Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung multipliziert, und das ermittelte Drehmomentsignal Tref_d zusammen mit dem SAT-Wert in 20 (A) dargestellt (die dicke Linie ist das Drehmomentsignal Tref_d, und die dünne Linie der SAT-Wert), und der Zustand der Änderung des Soll-Steuermoments und des tatsächlichen Steuermoments in 20 (B) dargestellt ist. Die Parameter der x-Achse und der y-Achse in 20 sind die gleichen wie bei 19.
Auch in 20 (B) ist das Soll-Steuermoment mit einer dünnen Linie und das Steuermoment mit einer dicken Linie dargestellt, wobei beide im Wesentlichen überlappen. Wird der SAT-Wert (dünne Linie) in 20 (A) mit dem Steuermoment in 20 (B) verglichen, ist ersichtlich, dass das Steuermoment dem SAT-Wert als Ziel folgt. Das heißt, der SAT-Wert in der Nähe von 5 Hz (zeitlich in der Umgebung von 4 bis 5 Sekunden) kann als Steuermoment realisiert werden.
Bei der Simulation wurde als Filter der Filterkomponente ein Bandpassfilter zweiter Ordnung verwendet, wobei jedoch keine Beschränkung auf die zweite Ordnung besteht sondern auch ein Filter einer anderen Ordnung verwendet werden kann.
Bei der Filterkomponente 252 in dem SAT-Datenkorrekturglied 250 der ersten Ausführungsform erfolgt die Filterung mit einem Filter, wobei bei einer Mehrzahl von Daten, die dem Fahrer mitgeteilt werden sollen, und unterschiedlichen Bandbereichen, in denen diese Daten vorliegen, auch eine Filterung mit einer Mehrzahl von parallel verbundenen Filtern mit den jeweiligen Bandbereichen als Durchgangsbandbereich erfolgen kann. Sollen z. B. drei Daten übermittelt werden, kann die Filterkomponente, wie bei dem Strukturbeispiel in 21 (zweite Ausführungsform) aus drei parallel geschalteten Filtern bestehen. In diesem Fall werden in Filter 652A, 652B und 652C im Inneren der Filterkomponente 652 SAT-Daten T_SAT eingegeben, die Ausgaben der jeweiligen Filter in dem Addierer 652D addiert und als SAT-Daten T_ST1 ausgegeben. Die Anzahl der angeschlossenen Filter ist angepasst an die Anzahl der zu übermittelnden Daten beliebig auswählbar.
Die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 in der ersten Ausführungsform umfasst das Basis-Kennfeldglied 210, das Dämpfungsberechnungsglied (Dämpfungsverstärkungsglied 230 oder Multiplizierer 260), das Hysteresekorrekturglied 240 und das SAT-Datenkorrekturglied 250, wobei auch ein Aufbau nur mit einem auf eine SAT-bezogene Verarbeitung spezialisierten SAT-Datenkorrekturglied 250 möglich ist. 22 zeigt ein Strukturbeispiel einer Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente (dritte Ausführungsform) für diesen Fall. Durch eine Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 700 wird das von dem SAT-Datenkorrekturglied 250 ausgegebene Drehmomentsignal Tref_d als Soll-Steuermoment Tref ausgegeben. Die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente kann auch aus einer Kombination aus dem Basis-Kennfeldglied 210, zumindest entweder einem Dämpfungs-Berechnungsglied oder dem Hysteresekorrekturglied 240, und dem SAT-Datenkorrekturglied 250 bestehen.
Es ist auch möglich, zu dem von der Verdrehwinkel-Steuerkomponente der ersten bis dritten Ausführungsform ausgegebenen Motorstrombefehlswert Imc einen basierend auf dem Steuermoment bei einer herkömmlichen EPS berechneten Strombefehlswert (im Folgenden „Hilfs-Strombefehlswert“), z. B. den von der in 2 gezeigten Strombefehlswert-Berechnungskomponente 31 ausgegebenen Strombefehlswert Iref1 oder einem Strombefehlswert Iref 2 aus der Addition des Strombefehlswerts Iref 1 und des Kompensationssignals CM zu addieren.
23 zeigt ein Strukturbeispiel der Anwendung des Vorstehenden auf die erste Ausführungsform (vierte Ausführungsform). Eine Hilfs-Steuerkomponente 800 besteht aus der Strombefehlswert-Berechnungskomponente 31, oder der Strombefehlswert-Berechnungskomponente 31, der Kompensationssignal-Erzeugungskomponente 34 und dem Addierer 32A. Die Stromsteuerung wird dadurch ausgeführt, dass der von der Hilfs-Steuerkomponente 800 ausgegebene Hilfs-Strombefehlswert lac (entsprechend dem Strombefehlswert Iref1 oder Iref2 in 2) und der von der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 ausgegebene Motorstrombefehlswert Imc durch einen Addierer 810 addiert werden, der das Additionsergebnis darstellende Strombefehlswert Ic in eine Strombeschränkungskomponente 820 eingegeben, und der Motor basierend auf dem auf einen Maximalstrom beschränkten Strombefehlswert Icm angetrieben wird. In die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 wird nicht der Motorstrombefehlswert Imc sondern der Strombefehlswert Icm eingegeben und für die Schätzung des SAT-Werts T_SAT des SAT-Schätzungsglieds 251 in dem SAT-Datenkorrekturglied 250 verwendet. Anstelle des Strombefehlswerts Icm kann auch ein Motorstromdetektionswert verwendet werden.
Bei der das Basis-Kennfeldglied 210 umfassenden Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 in der ersten bis vierten Ausführungsform kann dem Basis-Kennfeldglied 210 vor- oder nachgeschaltet auch ein Phasenkompensationsglied 270 eingesetzt werden, das eine Phasenkompensation ausführt. Das heißt, die Struktur des in 5 mit einer gestrichelten Linie umgebene Bereich R kann auch die in 24 (A) oder (B) gezeigte Struktur haben. Wenn bei dem Phasenkompensationsglied 270 als Phasenkompensation eine Phasenvoreilkompensation eingestellt und z. B. mittels eines Filters erster Ordnung eine Phasenvoreilkompensation mit einer Grenzfrequenz des Nenners von 1,0 Hz und der Grenzfrequenz des Zählers von 1,3 Hz durchgeführt wird, kann ein Gefühl des Wohlbehagens realisiert werden. Bezüglich der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente besteht keine Beschränkung auf den vorstehenden Aufbau, solange es sich um einen auf dem Lenkwinkel basierenden Aufbau handelt.
Ferner kann bei einem stabilen EPS-Steuersystem auch das Stabilisierungskompensationsglied weggelassen werden. Auch die Ausgabebeschränkungskomponente kann weggelassen werden.
In 1 und 3 wird die vorliegende Erfindung bei einer Lenksäulen-EPS angewendet, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Oberlauftyp, wie z. B. eine Lenksäule beschränkt, sondern auch auf einen Unterlauftyp, wie z. B. ein Zahnstangen-Ritzel anwendbar. Außerdem ist bei der Ausführung einer rückgekoppelten Steuerung basierend auf dem Soll-Verdrehwinkel auch eine Anwendung auf eine zumindest einen Torsionsstab (beliebige Federkonstante) und einen Sensor zur Verdrehwinkeldetektion umfassende Steering-by-wire (SBW) Reaktionskraftvorrichtung möglich. Eine Ausführungsform (fünfte Ausführungsform) unter Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine SBW-Reaktionskraftvorrichtung mit einem Torsionsstab wird nun erläutert.
Zunächst wird das gesamte die SBW-Reaktionskraftvorrichtung beinhaltende SBW-System erläutert. 25 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel des SBW-Systems entsprechend dem in 1 dargestellten allgemeinen Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung zeigt. Gleiche Strukturen werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Erläuterung ausgelassen.
Bei dem SBW-System gibt es keine am Kardangelenk 4a mit der Lenksäulenwelle 2 mechanisch verbundene Zwischenwelle, sodass es sich um ein System handelt, bei dem die Bedienung des Lenkrads 1 mittels elektrischer Signale auf den Steuermechanismus aus den gelenkten Fahrzeugrädern 8L, 8R usw. übertragen wird. Wie in 25 dargestellt, umfasst das SBW-System eine Reaktionskraftvorrichtung 60 und eine Antriebsvorrichtung 70, und die Steuerung der beiden Vorrichtungen erfolgt durch eine Steuereinheit (ECU) 50. Die Reaktionskraftvorrichtung 60 führt mittels des Lenkwinkelsensors 14 eine Detektion des Lenkwinkels θh durch und überträgt gleichzeitig den von den gelenkten Fahrzeugrädern 8L, 8R übertragenen Fahrzustand des Fahrzeugs als Reaktionskraftmoment auf den Fahrer. Das Reaktionskraftmoment wird durch einen Reaktionskraftmotor 61 erzeugt. Es gibt unter den SBW-Systemen zwar auch solche ohne Torsionsstab in der Reaktionskraftvorrichtung, bei dem SBW-System, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, handelt es sich jedoch um ein SBW-System mit einem Torsionsstab, und das Steuermoment Ts wird mittels des Drehmomentsensors 10 detektiert. Ferner detektiert ein Winkelgeschwindigkeitssensor 74 den Motorwinkel θm des Reaktionskraftmotors 61. Die Antriebsvorrichtung 70 treibt angepasst an die Steuerung des Lenkrads 1 durch den Fahrer einen Antriebsmotor 71 an, diese Antriebskraft wird über ein Ritzel 72 an den Zahnstangenmechanismus 5 angelegt, und über Spurstangen 6a, 6b werden die gelenkten Fahrzeugräder 8L, 8R gesteuert. In der Nähe des Zahnstangenmechanismus 5 ist ein Winkelsensor 73 angeordnet und detektiert den Umlenkwinkel θt der gelenkten Fahrzeugräder 8L, 8R. Zur Harmonisierungssteuerung der Reaktionskraftvorrichtung 60 und der Antriebsvorrichtung 70 erzeugt die ECU 50 zusätzlich zu den Daten des Lenkwinkels θh und des Umlenkwinkels θt, die von den beiden Vorrichtungen ausgegeben werden, basierend auf der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vs einen den Reaktionskraftmotor 61 antriebssteuernden Spannungssteuerbefehlswert Vref1 und einen den Antriebsmotor 71 antriebssteuernden Spannungssteuerbefehlswert Vref2.
Der Aufbau der fünften Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung auf das SBW-System angewendet ist, wird nun erläutert.
26 ist ein Blockbild, das den Aufbau der fünften Ausführungsform zeigt. Bei der fünften Ausführungsform erfolgt eine Steuerung des Verdrehwinkels Δθ (im Folgenden „Verdrehwinkelsteuerung“) und eine Steuerung des Umlenkwinkels Δt (im Folgenden „Umlenkwinkelsteuerung“), wobei die Reaktionskraftvorrichtung durch die Verdrehwinkelsteuerung, und die Antriebsvorrichtung durch die Umlenkwinkelsteuerung gesteuert wird. Die Antriebsvorrichtung kann auch durch ein anderes Steuerungsverfahren gesteuert werden.
Bei der Verdrehwinkelsteuerung erfolgt durch einen äquivalenten Aufbau und Betrieb wie bei der ersten Ausführungsform eine den Verdrehwinkel Δθ einem mittels des Lenkwinkels θh über die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 und Konversionskomponente 500 berechneten Soll-Verdrehwinkel Δθref folgende Steuerung, wobei in die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 anstelle des durch die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 berechneten Motorstrombefehlswerts Imc der durch eine Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 berechnete Motorstrombefehlswert Imct und anstelle des Motorwinkels θm der Umlenkwinkel θt eingegeben wird. Der Motorwinkel θm wird durch den Winkelsensor 74 detektiert, und die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm wird durch Differenzieren des Motorwinkels θm von einem Winkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 951 berechnet. Der Umlenkwinkel θt wird durch den Winkelsensor 73 detektiert. Das SAT-Datenkorrekturglied 250 in der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 kann auch dadurch, dass die Antriebsvorrichtung als eine Trägheit (oder Masse) erachtet wird, eine SAT-Schätzung vornehmen. Das heißt, da der Umlenkwinkel θt anstelle des Motorwinkels θm verwendet wird, die Lenksäulenwellenkonversionsträgheit J, die statische Reibung Fr und der Dämpfungskoeffizient DM als an die Antriebsvorrichtung angepasste Parameter gegeben sind, und in der Antriebsvorrichtung kein Torsionsstab vorliegt, kann das Steuermoment Ts als 0 betrachtet und SAT geschätzt werden. Bei der ersten Ausführungsform wurde dies zwar nicht als Verarbeitung im Inneren des EPS-Steuersystem/Fahrzeugsystems 100 detailliert erläutert, aber die Stromsteuerkomponente 130 führt mittels eines äquivalenten Aufbaus und Betriebs wie bei dem Subtrahierer 32B, der Pl-Steuerkomponente 35, der PWM-Steuerkomponente 36 und des Inverters 37, die in 2 dargestellt sind, durch einen Antrieb des Reaktionskraftmotors 61 basierend auf einem anhand des aus der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 ausgegebenen Motorstrombefehlswerts Imc und des durch den Motorstromdetektor 140 detektierten Stromwerts Imr für den Reaktionskraftmotor 61 eine Stromsteuerung durch.
Bei der Umlenksteuerung wird in der Soll-Umlenkwinkel-Erzeugungskomponente 910 basierend auf dem Lenkwinkel θh der Soll-Umlenkwinkel θtref erzeugt, der Soll-Umlenkwinkel θtref wird zusammen mit dem Umlenkwinkel θt in die Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 eingegeben, und in der Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 wird der Motorstrombefehlswert Imct berechnet, bei dem der Umlenkwinkel θt zum Soll-Umlenkwinkel θtref wird. Dann führt die Stromsteuerkomponente 930 basierend auf dem Motorstrombefehlswert Imct und dem durch den Motorstromdetektor 940 detektierten Stromwert Imd des Antriebsmotors 71 mittels eines äquivalenten Aufbaus und Betriebs wie bei der Stromsteuerkomponente 130 durch den Antrieb des Antriebsmotors 71 eine Stromsteuerung durch.
Ein Strukturbeispiel der Soll-Umlenkwinkel-Erzeugungskomponente 910 ist in 27 gezeigt. Die Soll-Umlenkwinkel-Erzeugungskomponente 910 umfasst eine Beschränkungskomponente 931, ein Ratenbeschränkungsglied 932 und ein Korrekturglied 933.
Die Beschränkungskomponente 931 beschränkt den oberen und unteren Grenzwert des Lenkwinkels θh und gibt den Lenkwinkel θh1 aus. Ebenso wie bei der Beschränkungskomponente 256 in dem SAT-Datenkorrekturglied 250 und bei dem Ausgabebeschränkungsglied 350 in der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 werden der obere Grenzwert und der untere Grenzwert für den Lenkwinkel θh durch eine Voreinstellung beschränkt.
Das Ratenbeschränkungsglied 932 beschränkt durch die Einstellung eines Beschränkungswerts die Änderungsgröße des Lenkwinkels θh1 und gibt einen Lenkwinkel θh2 aus, um eine plötzliche Änderung des Lenkwinkels zu vermeiden. Ist z. B. die Differenz zum Lenkwinkel θh1 des vorherigen Zyklus als Änderungsgröße gegeben, wird, wenn der Absolutwert dieser Änderungsgröße größer als ein bestimmter Wert (Beschränkungswert) ist, der Lenkwinkel θh1 addiert oder subtrahiert und als Lenkwinkel θh2 ausgegeben, sodass der Absolutwert der Änderungsmenge den Beschränkungswert annimmt, und ist er kleiner oder gleich dem Beschränkungswert, wird der Lenkwinkel θh1 unverändert als θh2 ausgegeben. Es ist auch möglich, nicht für den Absolutwert der Änderungsgröße einen Beschränkungswert einzustellen, sondern durch das Einstellen eines oberen Grenzwerts und unteren Grenzwerts die Änderungsgröße zu beschränken, oder nicht die Änderungsgröße sondern die Änderungsrate oder die Differenzrate zu beschränken.
Das Korrekturglied 933 korrigiert den Lenkwinkel θh2 und gibt den Soll-Umlenkwinkel θtref aus. Beispielsweise wird, wie bei dem Basis-Kennfeldglied 210 in der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200, mittels eines Kennfeldes, das die Charakteristik des Soll-Umlenkwinkels θtref zu der Größe |θh2| des Lenkwinkels θh2 definiert, durch den Lenkwinkel θh2 der Soll-Umlenkwinkel θtref ermittelt. Oder der Soll-Umlenkwinkel θtref kann auch einfach durch ein Multiplizieren des Lenkwinkels θh2 mit einer bestimmten Verstärkung ermittelt werden.
28 zeigt ein Strukturbeispiel der Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920. Die Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 hat abgesehen von dem Stabilisierungskompensationsglied 340 und dem Addierer 362 einen zu dem Strukturbeispiel der in 15 gezeigten Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 äquivalenten Aufbau, wobei anstelle des Soll-Verdrehwinkels Δθref und des Verdrehwinkels Δθ der Soll-Umlenkwinkel θtref und der Umlenkwinkel θt eingegeben werden, und durch ein Umlenkwinkel-Feedback (FB)-Kompensationsglied 921, ein Umlenkwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 922, ein Geschwindigkeit-Steuerungsglied 923, ein Ausgabebeschränkungsglied 926 und einen Subtrahierer 927 jeweils durch einen äquivalenten Aufbau wie bei dem Verdrehwinkel-FB-Kompensationsglied 310, dem Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 320, dem Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330, dem Ausgabebeschränkungsglied 350 und dem Subtrahierer 361 ein äquivalenter Betrieb erfolgt.
Ein Betriebsbeispiel der fünften Ausführungsform mit diesem Aufbau wird anhand des Ablaufdiagramms in 29 erläutert.
Bei Beginn des Betriebs detektiert der Winkelsensor 73 den Umlenkwinkel θt und der Winkelsensor 74 detektiert den Motorwinkel θm (Schritt S110), wobei jeweils der Umlenkwinkel θt in die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 und die Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920, und der Motorwinkel θm in das Winkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 951 eingegeben wird.
Das Winkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 951 berechnet durch Differenzieren des Motorwinkels θm die Motorwinkelgeschwindigkeit ωm, und gibt diese an die Rechtseinschlag/Linkseinschlag-Beurteilungskomponente 400 und die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 aus (Schritt S120).
Anschließend wird in der Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 mittels des Motorstrombefehlswerts Imct anstelle des Motorstrombefehlswerts Imc und des Umlenkwinkels θt anstelle des Motorwinkels θm ein äquivalenter Betrieb wie in den in 16 gezeigten Schritten S10 bis S60 ausgeführt, der Reaktionsmotor 61 betrieben und die Stromsteuerung ausgeführt (Schritte S130 bis S170).
Andererseits gibt bei der Umlenkwinkelsteuerung die Soll-Umlenkwinkel-Erzeugungskomponente 910 den Lenkwinkel θh ein und der Lenkwinkel θh wird in die Beschränkungskomponente 931 eingegeben. Die Beschränkungskomponente 931 beschränkt den oberen und unteren Grenzwert des Lenkwinkels θh mittels eines voreingestellten oberen Grenzwertes und unteren Grenzwertes (Schritt S180) und gibt dies als Lenkwinkel θh1 an das Ratenbeschränkungsglied 932 aus. Das Ratenbeschränkungsglied 932 beschränkt die Änderungsgröße des Lenkwinkels θh1 durch einen voreingestellten Grenzwert (Schritt S190) und gibt dies als Lenkwinkel θh2 an das Korrekturglied 933 aus. Das Korrekturglied 933 korrigiert den Lenkwinkel θh2, ermittelt den Soll-Umlenkwinkel θtref (Schritt S200) und gibt diesen an die Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 aus.
Die Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920, in die der Umlenkwinkel θt und der Soll-Umlenkwinkel θtref eingegeben wurden, berechnet durch die Subtraktion des Umlenkwinkels θt von dem Soll-Umlenkwinkel θtref in dem Subtrahierer 927 die Abweichung Δθt₀ (Schritt S210). Die Abweichung Δθ₀ wird in das Umlenkwinkel-FB-Kompensationsglied 921 eingegeben, und das Umlenkwinkel-FB-Kompensationsglied 921 kompensiert durch Multiplikation der Abweichung Δθt₀ mit dem Kompensationswert die Abweichung Δθt₀ (Schritt S220), und gibt die Soll-Umlenkwinkelgeschwindigkeit ωtref an das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 923 aus. Das Umlenkwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied 922, in das der Umlenkwinkel θt eingegeben wurde, berechnet durch eine Differentialrechnung bezüglich des Umlenkwinkels θt die Umlenkwinkelgeschwindigkeit ωtt (Schritt S230) und gibt diese an das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 923 aus. Das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 923 berechnet äquivalent zu dem Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 durch eine I-P-Steuerung den Motorstrombefehlswert Imcta (Schritt S240) und gibt diesen an das Ausgabebeschränkungsglied 926 aus. Die Ausgabebeschränkungsglied 926 beschränkt durch den voreingestellten oberen Grenzwert und unteren Grenzwert den oberen und unteren Grenzwert des Motorstrombefehlswerts Imcta (Schritt S250) und gibt dies als Motorstrombefehlswert Imct aus (Schritt S260).
Der Motorstrombefehlswert Imct wird in die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente 200 und in die Stromsteuerkomponente 930 eingegeben, und basierend auf dem Motorstrombefehlswert Imct und dem durch den Motorstromdetektor 940 detektierten Stromwert Imd des Antriebsmotors 71 treibt die Stromsteuerkomponente 930 den Antriebsmotor 71 an und führt die Stromsteuerung aus (Schritt S270).
Die Reihenfolge der Dateneingaben und Berechnungen in 29 kann in geeigneter Weise verändert werden. Ferner kann das Geschwindigkeit-Steuerungsglied 923 in der Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 äquivalent zu dem Geschwindigkeit-Steuerungsglied 330 in der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 keine I-P-Steuerung sondern eine PI-Steuerung, eine P-Steuerung, eine PID-Steuerung, eine PI-D-Steuerung usw. ausführen, wobei die Verwendung von einer Steuerung von P, I oder D genügt, und außerdem kann die Nachfolgesteuerung bei der Umlenkwinkel-Steuerkomponente 920 und der Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 auch durch eine allgemein verwendete Steuerstruktur durchgeführt werden.
Bei der fünften Ausführungsform erfolgt, wie in 25 gezeigt, mit einer ECU 50 die Steuerung der Reaktionskraftvorrichtung 60 und der Antriebsvorrichtung 70, es kann aber auch jeweils eine ECU für die Reaktionskraftvorrichtung 60 und eine ECU für die Antriebsvorrichtung 70 vorgesehen sein. In diesem Fall erfolgt zwischen den ECUs mittels einer Übertragung ein Senden und Empfangen von Daten. Bei dem in 25 gezeigten SBW-System besteht zwischen der Reaktionskraftvorrichtung 60 und der Antriebsvorrichtung 70 keine mechanische Verbindung, die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf ein SBW-System anwendbar, das eine mechanische Drehmomentübertragungsstruktur umfasst, die beim Auftreten einer Abnormalität in dem System die Lenksäulenwelle 2 und die Umlenkstruktur durch eine Kupplung usw. mechanisch verbindet. Bei einem solchen SBW-System ist im Normalzustand des Systems die Kupplung ausgeschaltet und die mechanische Drehmomentübertragung in einem geöffneten Zustand, und bei einer Systemabnormalität wird die Kupplung eingeschaltet und die mechanische Drehmomentübertragung ermöglicht.
Die Verdrehwinkel-Steuerkomponente 300 bei der ersten bis fünften Ausführungsform und die Hilfs-Steuerkomponente 800 bei der vierten Ausführungsform berechnet den Motorstrombefehlswert Imc und den Hilfs-Strombefehlswert lac direkt, vor den jeweiligen Berechnungen kann jedoch auch zunächst das auszugebende Motordrehmoment (Soll-Drehmoment) berechnet und dann der Motorstrombefehlswert und der Hilfs-Strombefehlswert berechnet werden. In diesem Fall wird zum Ermitteln des Motorstrombefehlswerts und des Hilfs-Strombefehlswerts aus dem Motordrehmoment die allgemein verwendete Beziehung zwischen dem Motorstrom und dem Motordrehmoment verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Lenkrad
2: Lenksäulenwelle (Lenkwelle, Lenkradwelle)
2A: Torsionsstab
3: Untersetzungsgetriebe
10: Drehmomentsensor
12: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
14: Lenkwinkelsensor
20: Motor
30, 50: Steuereinheit (ECU)
31: Strombefehlswert-Berechnungskomponente
33, 820: Strombeschränkungskomponente
34: Kompensationssignal-Erzeugungskomponente
38, 140, 940: Motorstromdetektor
60: Reaktionskraftvorrichtung
61: Reaktionskraftmotor
70: Antriebsvorrichtung
71: Antriebsmotor
72: Ritzel
73, 74: Winkelsensor
100: EPS-Steuersystem/Fahrzeugsystem
130, 930: Stromsteuerkomponente
200,700: Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente
210: Basis-Kennfeldglied
211: Markierungsglied
230: Dämpfungsverstärkungsglied
240: Hysteresekorrekturglied
250: SAT-Datenkorrekturglied
251: SAT-Schätzungsglied
251A: Konversionsglied
251B, 951: Winkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied
251C: Winkelbeschleunigung-Berechnungsglied
252, 652: Filterkomponente
253: Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied
254: Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied
255: Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied
256,931: Beschränkungskomponente
270: Phasenkompensationsglied
300: Verdrehwinkel-Steuerkomponente
310: Verdrehwinkel-Feedback (FB)-Kompensationsglied
320: Verdrehwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied
330, 923: Geschwindigkeit-Steuerungsglied
340: Stabilisierungskompensationsglied
350,926: Ausgabebeschränkungsglied
400: Rechtseinschlag/Linkseinschlag-Beurteilungsglied
500: Konversionskomponente
800: Hilfs-Steuerkomponente
910: Soll-Umlenkwinkel-Erzeugungskomponente
920: Umlenkwinkel-Steuerkomponente
921: Umlenkwinkel-Feedback (FB)-Kompensationsglied
922: Umlenkwinkelgeschwindigkeit-Berechnungsglied
932: Ratenbeschränkungsglied
933: Korrekturglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5208894 B2 [0009, 0010]
JP 2008 [0019]
JP 216172 A [0019]

Claims

Fahrzeug-Lenkvorrichtung, die zumindest einen eine beliebige Federkonstante aufweisenden Torsionsstab und einen den Verdrehwinkel des Torsionsstabs detektierenden Sensor umfasst, und durch die Antriebssteuerung des Motors eine Hilfssteuerung des Lenkungssteuerungssystem ausführt, die eine ein Soll-Steuermoment erzeugende Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente, eine das Soll-Steuermoment in einen Soll-Verdrehwinkel konvertierende Konversionskomponente und eine Verdrehwinkel-Steuerkomponente, die einen Motorstrombefehlswert derart berechnet, dass der Verdrehwinkel dem Soll-Verdrehwinkel folgt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente mit einem SAT-Datenkorrekturglied ausgestattet ist, das basierend auf einem selbstausrichtenden Drehmomentwert ein erstes Drehmomentsignal berechnet und das erste Drehmomentsignal als Soll-Steuermoment ausgibt, und das SAT-Datenkorrekturglied mit einem SAT-Schätzungsglied, das aufgrund des Steuermoments, der Winkelinformation und des Motorstrombefehlswerts den selbstausrichtenden Drehmomentwert schätzt, und einer Filterkomponente ausgestattet ist, die das erste Drehmomentsignal durch eine Filterung bezüglich des selbstausrichtenden Drehmomentwerts berechnet, und der Motor basierend auf dem Motorstrombefehlswert antriebsgesteuert wird.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Filterkomponente aus einem oder einer Mehrzahl parallelgeschalteter Filter besteht.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einem Steuermoment-Sensitivitätsverstärkungsglied ausgestattet ist, das das erste Drehmomentsignal mit einer Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung multipliziert.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuermoment-Sensitivitätsverstärkung derart eingestellt ist, dass sie im Zentrum größer wird.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einem Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkungsglied ausgestattet ist, das das erste Drehmomentsignal mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung multipliziert.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensitivitätsverstärkung derart eingestellt ist, dass sie bei einer hohen Geschwindigkeit größer wird.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einem Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkungsglied ausgestattet ist, das das erste Drehmomentsignal mit einer Lenkwinkel-Sensitivitätsverstärkung multipliziert.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das SAT-Datenkorrekturglied ferner mit einer Beschränkungskomponente ausgestattet ist, die das erste Drehmomentsignal durch einen oberen und unteren Grenzwert beschränkt.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente mit einem Basis-Kennfeldglied, das mittels eines Basis-Kennfeldes den Lenkwinkel und anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit ein zweites Drehmomentsignal ermittelt, einem Dämpfungsberechnungsglied, das mittels eines fahrzeuggeschwindigkeitssensitiven Dämpfungskennfeldes basierend auf Winkelgeschwindigkeitsdaten ein drittes Drehmomentsignal ermittelt, und ferner einem Hysteresekorrekturglied ausgestattet ist, das mittels des Steuerzustands und des Lenkwinkels eine Hysteresekorrektur durchführt und ein viertes Drehmomentsignal ermittelt, wobei zumindest durch ein Signal von dem zweiten Drehmomentsignal, dem dritten Drehmomentsignal oder dem vierten Drehmomentsignal und durch das erste Drehmomentsignal das Soll-Steuermoment berechnet wird.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Charakteristik des Basis-Kennfeldes und des Hysteresekorrekturglieds fahrzeuggeschwindigkeitssensitiv ist.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Soll-Steuermoment-Erzeugungskomponente ferner mit einem dem Basis-Kennfeldglied vor- oder nachgeschalteten eine Phasenkorrektur durchführenden Phasenkompensationsglied ausgestattet ist, und über das Basis-Kennfeldglied und das Phasenkompensationsglied durch den Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit das zweite Drehmomentsignal ermittelt wird.