DE19742370A1 - Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems - Google Patents
Steuerung eines elektrischen LeistungslenksystemsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung
eines elektrischen Leistungslenksystems, das ausgebildet ist,
um eine Lenkunterstützungskraft, die durch einen Elektromotor
erzeugt wird, an das Lenksystem eines Autos oder eines Fahr
zeugs zu liefern, insbesondere auf eine Steuerung eines elek
trischen Leistungslenksystems, die es möglich macht, solche
Lenkoperationen in der gesamten Steuergenauigkeit und der
Nachführungscharakteristik durch ein sehr genaues Schätzen
einer Motorwinkelgeschwindigkeit, ohne von der Temperatur
oder derartigen Dingen beeinflußt zu sein, zu verbessern.
Darüberhinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine
Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems für das
ökonomische Erkennen eines Motorstromwertes, wenn eine H-Brückenschaltung
mit Halbleiterelementen für eine Motoran
steuerschaltung verwendet wird.
Ein elektrisches Leistungslenksystem für ein Fahrzeug erkennt
eine Lenkdrehkraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die an
einer Lenkwelle durch Betätigen eines Lenkrades erzeugt wird,
berechnet einen Lenkunterstützungsbefehlswert in Überein
stimmung mit dem Detektionssignal und unterstützt die Lenkkraft
des Lenkrades durch Ansteuern eines Motors in Überein
stimmung mit dem berechneten Lenkunterstütztungsbefehlswert.
Eine elektronische Steuerschaltung, die einen Mikrocomputer
(oder einen Mikroprozessor) umfaßt, wird verwendet, um den
Lenkunterstützungsbefehlswert zu berechnen und den Motor
gemäß dem Befehl zu steuern. Das obige konventionelle elek
trische Leistungslenksystem führt die Rückkoppelsteuerung
eines Motorstroms aus, um eine Unterstützungsdrehkraft
(Lenkunterstützungsdrehkraft) genau zu erzeugen. Die Rückkop
pelsteuerung stellt eine an den Motor angelegte Spannung so
ein, daß die Differenz zwischen einem Stromsteuerwert und
einem erkannten Motorstromwert abnimmt, wobei die an den
Motor angelegte Spannung durch das Einstellen des Tastver
hältnisses einer PWM (Pulsbreitenmodulation) Steuerung allge
mein eingestellt wird.
In diesem Fall wird eine allgemeine Struktur des elektrischen
Leistungslenksystems nachfolgend unter Bezug auf Fig. 1 er
läutert. Eine Welle 2 eines Lenkrades 1 ist mit einer Spur
stange 6 der sich bewegenden Räder durch Reduktionsgetriebe
3, Universalgelenke 4a und 4b und einen Zahn
rad/Zahnstangenmechanismus 5 verbunden. Die Welle 2 ist mit
einem Drehkraftsensor 10 für das Detektieren der Lenkdreh
kraft auf das Lenkrad 1 versehen, und ein Motor 20 für das
Unterstützen der Lenkkraft des Lenkrades ist mit der Welle 2
durch eine Kupplung 21 und das Reduktionsgetriebe 3 verbun
den. Die elektrische Leistung wird einer Steuereinheit 30 für
das Steuern des Leistungslenksystems von einer Batterie 14
durch einen Zündschlüssel 11 zugeführt. Die Steuereinheit 30
berechnet einen Lenkungsunterstützungsbefehlswert I eines
Unterstützungsbefehls gemäß einer Lenkdrehkraft T, die durch
den Drehkraftsensor 10 detektiert wird, und einer Fahrzeugge
schwindigkeit V, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssen
sor 12 detektiert wird, und steuert den Strom, der an den
Motor 20 geliefert werden soll, gemäß dem berechneten Len
kungsunterstützungsbefehlswert I. Die Kupplung 21 wird durch
die Steuereinheit 30 an- und abgeschaltet, und wird im norma
len Betriebszustand angeschaltet (verbunden). Darüberhinaus
wird die Kupplung 21 abgeschaltet (gelöst), wenn die Steuer
einheit 30 beurteilt, daß das Leistungslenksystem zusammenge
brochen ist und die Leistungsversorgung (Spannung Vb) der
Batterie 14 durch den Zündschlüssel 11 abgeschaltet ist.
Die Steuereinheit 30 enthält hauptsächlich eine CPU. Fig. 2
zeigt allgemeine Funktionen, die durch ein Programm in der
CPU ausgeführt werden. Beispielsweise zeigt ein Phasenkompen
sierer 31 keinen Phasenkompensierer, der als unabhängige
Hardware dient, sondern er zeigt eine Phasenkompensations
funktion, die durch die CPU ausgeführt werden soll. Funktio
nen und Operationen der Steuereinheit 30 werden unten be
schrieben.
Die Lenkdrehkraft T, die durch den Drehkraftsensor 10 detek
tiert und eingegeben wird, wird durch den Phasenkompensierer
31 in der Phase kompensiert, um die Stabilität des Lenksy
stems zu verbessern, und eine phasenkompensierte Lenkdreh
kraft TA wird in eine Lenkunterstützungsbefehlswertbe
rechnungseinheit 32 eingegeben. Darüberhinaus wird die Fahr
zeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindig
keitssensor 12 detektiert wird, auch in die Lenkunterstüt
zungsbefehlswertberechnungseinheit 32 eingegeben. Die Lenkun
terstützungsbefehlswertberechnungseinheit 32 bestimmt den
Lenkunterstützungsbefehlswert I, der einen Steuerzielwert
eines Stromes darstellt, der an den Motor 20 geliefert werden
soll, gemäß der eingegebenen Lenkungsdrehkraft TA und der
eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V, die mit einem Spei
cher 33 geliefert wird. Der Speicher 33 speichert den Len
kungsunterstützungsbefehlswert I, der der Lenkungsdrehkraft
entspricht, durch Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V
als Parameter und die Lenkungsbefehlswertberechnungseinheit
32 berechnet den Lenkungsunterstützungsbefehlswert I. Der
Lenkungsunterstützungsbefehlswert I wird in einen Subtrahie
rer 30A und einen differentiellen Kompensierer 34 für ein
Optimalwertsystem eingegeben, um die Reaktionsgeschwindigkeit
zu erhöhen, eine Abweichung (I-i) des Subtrahierers 30A wird
in eine Proportionalberechnungseinheit 35 eingegeben und die
proportionale Ausgangsgröße der Proportionalberechnungsein
heit 35 wird in einen Addierer 30B und auch in eine Inte
gralberechnungseinheit 36 gegeben, um die Charakteristik
eines Rückkoppelsystems zu verbessern. Ausgangssignale des
differentiellen Kompensierers 34 und der integralen Berech
nungseinheit 36 werden auch zusätzlich in den Addierer 30B
eingegeben, und ein Stromsteuerwert E, der das Ergebnis einer
Addition durch den Addierer 30B ist, wird in eine Motoran
steuerschaltung 37 als Motoransteuersignal gegeben. Ein Mo
torstromwert "i"< eines Motors 20 wird durch eine Motorstrom
detektionsschaltung 38 detektiert, in den Subtrahierer 30A
eingegeben und zurückgegeben.
Ein Struktur einer Motoransteuerschaltung 37 wird nachfolgend
unter Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Die Motoransteuerschal
tung 37 umfaßt eine FET-Gate-Ansteuerschaltung 371 für das
Ansteuern der Gate-Anschlüsse von Feldeffekttransistoren
(FETs) FET1 bis FET4 gemäß dem Stromsteuerwert E, der vom
Addierer 30B geliefert wird, eine H-Bückenschaltung, die die
FET1 bis FET4 umfaßt, und eine verstärkende Leistungsversor
gung 372 für das Ansteuern der hohen Seite des FET1 und FET2.
Der FET1 und der FET2 werden gemäß einem PWM-Signal mit einem
Tastverhältnis D1, das gemäß dem Stromsteuerwert E bestimmt
wird, an/ausgeschaltet, und die Größe eines Stromes Ir, der
tatsächlich durch den Motor 20 fließt, wird gesteuert. Die
FET3 und FET4 werden gemäß einem PWM-Signal mit einem Tast
verhältnis D2, das durch eine vorbestimmte Linearfunktions
formel ("D2=a*D1+b", wenn man annimmt, daß "a" und "b" Kon
stanten sind) bestimmt wird, in einem Gebiet, wo das Tastver
hältnis D1 klein ist, angesteuert, und sie werden in Überein
stimmung mit der Drehrichtung des Motors 20, die durch den
Kode eines PWM-Signals bestimmt wird, nachdem das Tastver
hältnis D2 auch 100% erreicht an- und ausgeschaltet.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem An/Aus Zustand der
FET1 bis FET4 der in Fig. 3 gezeigten H-Brückenschaltung und
des Stroms, der durch den Motor 20 fließt. Wenn beispielswei
se der FET3 angeschaltet wird, so fließt der Strom durch den
FET1, Motor 20, FET3 und den Widerstand R1 (Betriebsart A)
und ein positiv gerichteter Strom fließt durch den Motor 20.
Darüberhinaus fließt, wenn der FET4 angeschaltet ist, der
Strom durch den FET2, den Motor 20, FET4 und den Widerstand
R2 (Betriebsart A), und ein negativ gerichteter Strom fließt
durch den Motor 20. Somit dient der Stromsteuerwert E, der
vom Addierer 30B geliefert wird, auch als PWM-Ausgangssginal.
Darüberhinaus fließt, wenn der FET1 abgeschaltet wird, und
der FET3 angeschaltet wird, der Strom durch die regenerative
Diode des FET4 (Betriebsart B). Wenn die FET1 und FET3 abge
schaltet werden, so wird die magnetische Energie, die im
Motor 20 gespeichert ist, in elektrische Energie umgewandelt
und der Strom fließt durch die regenerativen Dioden der FET2
und FET4 (Betriebsart C). Dann detektiert die Motorstromde
tektionsschaltung 38 die Größe des positiv gerichteten Stroms
gemäß dem Spannungsabfall an beiden Enden des Widerstands R1
und detektiert darüberhinaus die Größe des negativ gerichte
ten Stroms gemäß dem Spannungsabfall an beiden Enden des
Widerstands R2. Der Motorstromwert "i", der durch die Motor
stromdetektionsschaltung 38 detektiert wird, wird in den
Subtrahierer 30A eingegeben und zurückgekoppelt.
Die Fig. 5A und 5B zeigen einen Effektivstrom Ie und eine
Effektivspannung Vm in den Konten A bis C. Das heißt, die
Betriebsart B ist eine regenerierende Betriebsart in der H-Brückenschaltung,
und in der Betriebsart B tritt ein Verlust
durch den Substratwiderstand oder die Durchlaßspannung einer
Diode auf. Somit tritt eine Differenz zwischen den Zeiten
auf, wenn die Betriebsarten A und C auftreten. Somit wird die
Effektivspannung Vm erzeugt, und es wird eine Impedanz
"R=Vm/Ie" erzeugt.
Im Falle des obigen elektrischen Leistungslenkungssystems
fließt, wenn der Lenkungsmechanismus seine Grenzposition als
Ergebnis eines vollständigen Drehens des Lenkrades erreicht,
oder wenn das Lenkrad nicht gedreht werden kann, da ein Rad
einen Randstein einer Straße berührt (nachfolgend wird dieses
Zustand als "Endkontakt" bezeichnet), ein übermäßiger Strom
kontinuierlich durch einen Motor, und somit brennt der Motor
durch, da eine Lenkdrehkraft durch Betätigen des Lenkrades
erzeugt wird, obwohl der Motor zur Unterstützung einer Lenkkraft
nicht gedreht wird, und somit wird elektrische Leistung
verschwendet. Somit wird eine Struktur verwendet, die den
Strom, der an den Motor geliefert werden soll, langsam er
niedrigt, wenn festgestellt wird, daß man sich im Endkontakt
zustand befindet.
Der Endkontaktzustand kann durch das direkte Detektieren
einer Lenkungswinkelgeschwindigkeit durch einen Lenkungswin
kelgeschwindigkeitssensor oder gemäß der Winkelgeschwindig
keit eines Motors ermittelt werden. Um die Winkelgeschwindig
keit des Motors zu erhalten, sind die folgenden Verfahren
bekannt: ein Verfahren zur Detektion der Rotationsgeschwin
digkeit des Motors und des Schätzens einer Winkelgeschwindig
keit des Motors gemäß der Rotationsgeschwindigkeit des Motors
und ein Verfahren zum Schätzen der Rotationsgeschwindigkeit
des Motors gemäß einer Spannung, die an den Motor geliefert
werden soll und dem Motorstrom und dem Schätzen einer Winkel
geschwindigkeit des Motors gemäß der angenommenen Motorrota
tionsgeschwindigkeit.
Das Verfahren zur Detektion der Rotationsgeschwindigkeit des
Motors, um die Winkelgeschwindigkeit des Motors zu erhalten,
erfordert jedoch neue Teile, wie beispielsweise einen Rota
tionsgeschwindigkeitssensor und bewirkt eine Erhöhung der
Kosten. Darüberhinaus treten, wenn die Rotationsgeschwindig
keit des Motors gemäß einer Spannung, die an den Motor gelie
fert wird, und des Motorstroms geschätzt wird, Probleme auf,
dadurch daß der geschätzte Wert der Rotationsgeschwindigkeit
fluktuiert durch die Änderung der Umgebungstemperatur oder
Fluktuationen in der Batteriespannung, wodurch Fehler erzeugt
werden.
Um die obigen Probleme zu lösen, schlägt der vorliegende
Anmelder ein Verfahren zum Schätzen einer Winkelgeschwindig
keit eines Motors gemäß einer elektromotorischen Gegenkraft,
die im Motor erzeugt wird, einer Spannung zwischen den An
schlüssen des Motors und eines detektierten Motorstromwertes
(siehe offengelegtes japanischen Patent Nr. 67262/1996) vor.
Das heißt, die elektromotorische Gegenkraft KT*ω, die in
einem Motor erzeugt wird, kann durch den folgenden Ausdruck
(1) dargestellt werden:
KT*ω = (Vm - Ri) (1)
wobei:
KT eine elektromotorische Gegenkraftkonstante ist,
ω die Winkelgeschwindigkeit des Motors ist,
Vm die Spannung zwischen den Motoranschlüssen ist,
R: der Widerstand zwischen den Motoranschlüssen ist;
und
i: der Motorstrom (detektierter Wert) ist.
KT eine elektromotorische Gegenkraftkonstante ist,
ω die Winkelgeschwindigkeit des Motors ist,
Vm die Spannung zwischen den Motoranschlüssen ist,
R: der Widerstand zwischen den Motoranschlüssen ist;
und
i: der Motorstrom (detektierter Wert) ist.
Somit kann die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors durch den
folgenden Ausdruck (2) dargestellt werden:
ω = (Vm - R*i)/KT (2)
Das heißt, die elektromotorische Gegenkraftkonstante KT und
der Widerstand R zwischen den Motoranschlüssen sind innere
Werte des Motors, und die Spannung Vm zwischen den Anschlüs
sen des Motors wird durch eine Batteriespannung Vb und ein
Tastverhältnis D bestimmt, wobei es sich um ein An/Aus-Zeit
verhältnis handelt, wenn der Motor gemäß den Ansteuerimpulsen
(Vm = VbxD) angesteuert wird. Somit ist es möglich, die Win
kelgeschwindigkeit ω des Motors durch Erhalten eines detek
tierten Motorstromwertes i zu schätzen.
Im Fall des Betriebes eines geschätzten Wertes der Winkelge
schwindigkeit ω des obigen Motors, werden die elektromotori
sche Gegenkraftkonstante KT und der Widerstand R zwischen den
Anschlüssen des Motors als innere Werte behandelt. Diese
Werte werden durch die elektrischen Eigenschaften eines Mo
dellmotors, der in einer Gestaltungsbeschreibung spezifiziert
wird, bestimmt. Fluktuationen durch Herstellungsfehler oder
eine Variation durch die Änderung der Umgebungsbetriebstempe
raturen treten bei der elektromotorischen Gegenkraftkonstante
KT und dem Widerstand R zwischen den Anschlüssen des Motors,
der tatsächlich in einem Fahrzeug montiert ist auf, wobei es
sich dabei um elektrische Kennzeichen des Motors handelt.
Somit wird ein leichter Fehler zwischen den elektrischen
Kennzeichen des Modellmotors und solchen des Motors, der
tatsächlich im Fahrzeug montiert ist, erzeugt. Somit tritt
auch ein Fehler in der elektromotorischen Gegenkraftkonstante
KT auf, und es ist ein Fehler im geschätzten Wert der Motor
winkelgeschwindigkeit ω enthalten. Dieser Fehler wird als
Offset-Fehler bezeichnet.
Wenn der Drehzustand des Motors durch Verwendung des ge
schätzten Wertes der Motorwinkelgeschwindigkeit ω, der den
Offset-Fehler einschließt, beurteilt wird, kann ein fehler
haftes Signal ausgegeben werden, das anzeigt, daß sich der
Motor dreht, obwohl das Lenkrad festgehalten wird, das heißt,
die Motor sich nicht dreht. Um das fehlerhafte Signal zu
vermeiden, wird erwogen konstante Totzonen "a" und "a" für
die Winkelgeschwindigkeit ω des Motors vorzusehen, wie das
in Fig. 6 gezeigt ist, und die Winkelgeschwindigkeit als null
zu behandeln, in einem Bereich, indem die elektromotorische
Gegenkraft KT*ω klein ist. In diesem Fall tritt jedoch ein
Problem auf, dadurch, daß die Winkelgeschwindigkeit ω nicht
im Bereich geschätzt werden kann, in dem die elektromotori
sche Gegenkraft KT*ω klein ist.
Darüberhinaus können im allgemeinen Kennzeichen eines Ansteu
erverfahrens ignoriert werden, wenn eine PWM-Ansteuerfrequenz
im Verhältnis zur elektrischen Zeitkonstanten des Motors hoch
genug ist. Wenn jedoch ein Motoransteuerverfahren ein Verfah
ren der PWM-Ansteuerung verwendet und obere und untere FETs,
die in einer Diagonalen in der H-Brückenschaltung, die in
Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet sind, wird eine Totzone DB im
Tastverhältnis der Motorstromcharakteristik erzeugt, wie das
in Fig. 7 gezeigt ist. In Fig. 7 zeigt eine Kurve B1 ein
normales Lenken (Winkelgeschwindigkeit ω = 0) und eine Kurve
A1 zeigt die Radrückstellenkung. Da der Strom in einem PWM-Zyklus
in der Totzone DB intermittierend fließt, wird dieser
Fall als "intermittierende Betriebsart" bezeichnet. Die in
termittierende Betriebsart ist eine Betriebsart, in der ein
Strom I in einem Zyklus des PWM "0" wird, wie das in Fig. 8A
gezeigt ist. Wenn der Strom I in einem Zyklus nicht gleich
"0" wird, wie das durch die gestrichelten Linien in Fig. 8A
gezeigt ist, so wird der Strom, wenn I nicht null ist, se
guentiell überlagert und eine kontinuierliche Betriebsart"
wird festgesetzt, in welcher der Strom I zunimmt, wie das in
Fig. 8B gezeigt ist. In der kontinuierlichen Betriebsart ist
eine vorübergehende Antwort, die der elektrischen Charakteri
stik des Motors entspricht, gezeigt, wenn der PWM-Zyklus im
Verhältnis zur elektrischen Zeitkonstante des Motors kurz
genug ist. Darüberhinaus kann in der intermittierenden Be
triebsart, da ein Ansteuerverfahren den Strom und die an den
Motor angelegte Effektivspannung beeinflußt, der Einfluß des
Ansteuerverfahrens auf die Impedanz eines Ansteuersystems
nicht ignoriert werden.
Somit wird im Falle eines konventionellen Schätzverfahrens,
in welchem der Einfluß eines Ansteuersystems nicht berück
sichtigt wird, ein Motorwinkelgeschwindigkeitsschät
zungsfehler auftreten, so daß sich das Impedanzmodell vom
tatsächlichen Modell unterscheidet. Das heißt, da das konven
tionelle Schätzverfahren eine an den Motor angelegte Spannung
gemäß dem Tastverhältnis und einer Batteriespannung annimmt,
so tritt ein Fehler im geschätzten Wert der an den Motor
angelegten Spannung auf. Im Ergebnis tritt, wie das durch die
Kurve V1 in Fig. 14 gezeigt ist, ein Problem auf, dadurch,
daß die Schätzung durchgeführt wird, als wenn sich der Motor
drehen würde, wobei sich in Wirklichkeit der Motor nicht
dreht, oder dadurch daß die Winkelgeschwindigkeit als ein zu
kleiner Wert angenommen wird, in einem Gebiet, in dem der
Strom klein ist. Das heißt, man erhält eine elektromotorische
Gegenkraft als Differenz zwischen der Kurve V2, wenn ω
gleich "0" ist, und der tatsächlichen Kurve V1 der
Darstellung des Stroms I zur Spannung Vm zwischen den
Motoranschlüssen, die in Fig. 14 gezeigt sind. Somit wird die
Differenz "e" zwischen der Kurve V2, wenn ω gleich "0" ist,
und der tatsächlichen Kurve V1 ein Offset-Fehler, und somit
wird die Schätzung ausgeführt, als ob sich der Motor drehen
würde, obwohl ω gleich 0 ist. Da das konventionelle
Schätzmodell V2 die Impedanz der intermittierenden
Betriebsart nicht betrachtet, so tritt ein Offset-Fehler auf.
In Fig. 14 ist "γ1" gleich Vm/Ie und "γ2" bezeichnet eine
Impedanz, die nahezu gleich dem inneren Widersand des Motors
ist. Das obige Steuersystem führt die Kompensation der
Trägheit des Motors durch, die Steuerung der Astringenz der
Giergeschwindigkeit eines Fahrzeugs und die Kompensation der
Reibung des elektrischen Leistungslenkungssystems. Diese
Steuerungen funktionieren jedoch nicht vollständig, und somit
wird die Lenkungsleistung gestört.
Darüberhinaus müssen im Falle der Motorstromdetektionsschal
tung 38 Ströme in beiden Richtungen für die Widerstände R1
und R2 detektiert werden, und somit besteht der Nachteil, daß
eine Stromdetektionsschaltung des bidirektionalen Typs teuer
wird. Wenn eine billige Stromdetektionsschaltung des unidi
rektionalen Typs verwendet wird, muß der Effektivstrom Im,
der in Fig. 9C gezeigt ist, durch Steuerung der FET1 bis FET4
durch das erste Tastverhältnis D1, das in Fig. 9A gezeigt
ist, und das zweite Tastverhältnis D2, das in Fig. 9B gezeigt
ist, in der FET-Gate-Ansteuerschaltung 371 gemessen werden.
Wenn jedoch der Strom als der Spannungsabfall, der in den
Widerständen R1 und R2, die in einem Arm in Serie in der
Stromdetektionsschaltung des unidirektionalen Typs eingefügt
sind, erzeugt wird, gemessen wird, die in Fig. 9C gemachte
Messung nicht vorgenommen werden kann, oder der Strom i(C) im
Knoten C in Fig. 9D nicht detektiert werden kann, erhält man
einen zackenlosen Strom und somit den mittleren Strom zwi
schen den Strömen i(A) und i(B) in der Betriebsart C in Fig.
9D. Somit kann der genaue Strom Im nicht detektiert werden.
Das heißt, es ist möglich, den Motorstrom Im, der tatsächlich
durch den Motor 20 fließt, in jeder der Betriebsarten A bis C
in einem Zyklus eines PWM-Signals durch die folgende Glei
chung (3) darzustellen:
Im = i(A) + i(B) + i(C) (3)
Darüberhinaus wird die Gesamtsumme des Stromes "i", der durch
die Stromdetektionsschaltung des unidirektionalen Typs detek
tiert wird, durch die folgende Gleichung (4) gezeigt, da der
Strom i(C) in der Betriebsart C nicht detektiert wird.
i′ = i(A) + i(B) (4)
Um den Motorstrom Im durch die Stromdetektionsschaltung des
unidirektionalen Typs genau zu messen, ist es notwendig, den
Strom i(B) in der Betriebsart B durch eine Abtast- und Halte
schaltung zu halten, den Strom i(C) in der Betriebsart C zu
interpolieren, und darüberhinaus den Strom i(C) durch ein
Tiefpaßfilter zu geben, um Rauschen zu entfernen. Es tritt
somit das Problem auf, daß die Kosten unvermeidlich erhöht
werden.
Die vorliegende Erfindung wird gemacht, um die obigen Proble
me zu lösen, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Steuerung
eines elektrischen Leistungslenkungssystems zu liefern, die
die Lenkungsleistung eines Lenkrades durch ein sehr genaues
Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit des elektrischen
Leistungslenkungssystems verbessert, und somit vollständig
die Funktionen des Kompensierens der Trägheit eines Motors
und der Steuerung der Astringenz eines Fahrzeuges zeigt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Steuerung für ein elektrisches Leistungslenkungssystem
für das genaue Detektieren und Korrigieren eines Motorstrom
wertes durch Verwendung einer billigen unidirektionalen
Stromdetektionsschaltung anstelle einer teuren Schaltung, wie
einer Abtast-Halte-Schaltung, zu liefern.
Die obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden erzielt
durch Verwendung einer Steuerung eines elektrischen Lei
stungslenkungssystems für das Berechnen eines Motorstrombe
fehlswertes in Übereinstimmung mit einer Lenkdrehkraft, die
in der Lenkwelle erzeugt wird, und durch das Steuern einen
Motorstrom in Übereinstimmung mit dem berechneten Motorstrom
befehlswert, und dem Liefern einer Lenkungsunterstützungs
kraft, die der Lenkungsdrehkraft eines Lenkungsmechanismuses
entspricht, in welchem die Motorwinkelgeschwindigkeitsbe
rechnungsvorrichtung für das Schätzen eines Motorwinkelge
schwindigkeit gemäß dem geschätzten Wert einer elektromotori
schen Gegenkraft, die in einem Motor erzeugt wird, eine Mo
torstromdetektionsvorrichtung für das Detektieren eines Stro
mes, der durch den Motor fließt, und eine Steuervorrichtung
für das Steuern des Motorstroms gemäß dem berechneten Motor
strombefehlswert und der geschätzten Motorwinkelgeschwindig
keit eingeschlossen sind, und die Motorwinkelgeschwindig
keitsberechnungsvorrichtung mit einer Totzone versehen ist,
die eine vorbestimmte Breite hat, die gemäß einem detektier
ten Motorstromwert oder Motorstrombefehlswert zum geschätzten
Wert der Motorwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird, und Null
als geschätzte Motorwinkelgeschwindigkeit ausgegeben wird,
unabhängig von einem berechneten geschätzten Motorwinkelge
schwindigkeitswert, wenn der berechnete geschätzte Motorwin
kelgeschwindigkeitswert im Bereich der Totzone liegt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung
eines elektrischen Leistungslenkungssystems, die so ausgebil
det ist, daß sie einen Motor steuert für das Liefern einer
Lenkungsunterstützungskraft an einen Lenkungsmechanismus
gemäß einem Stromsteuerwert, der von einem Lenkungsunterstüt
zungsbefehlswert berechnet wird, der gemäß einer Lenkungs
drehkraft, die in einem Lenkungswelle erzeugt wird, berechnet
wird, und dem Stromwert des Motors. Die obigen Aufgaben der
vorliegenden Erfindung werden durch ein sehr genaues Schätzen
der Motorwinkelgeschwindigkeit erzielt und zeigen somit voll
ständig die Funktionen der Kompensation der Trägheit des
Motors und der Steuerung der Astringenz eines Fahrzeuges und
der Verbesserung der Lenkungsleistung. Darüberhinaus ist es
möglich, eine Totzone proportional zu einem Motorstromwert
einzustellen und die Verstärkungen der Totzone zu ändern in
Übereinstimmung mit der intermittierenden Betriebsart und der
kontinuierlichen Betriebsart.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung
eines elektrischen Leistungslenksystems für die Unterstüt
zungs-Last-Energieversorgung einer Lenkwelle unter der Steue
rung eines Motors, in welchem Halbleiterelemente in einer H-Brückenschaltung
verbunden sind, und die obigen Aufgaben der
vorliegenden Erfindung werden erzielt durch das Vorhandensein
einer Ansteuervorrichtung für das Ansteuern der Halbleiter
elemente des ersten Armes eines Satzes zweiter Halbleiterele
mente, die zwei Arme der Brückenschaltung bilden, die einan
der durch ein PWM-Signal gegenübergestellt werden, das das
erste Tastverhältnis hat, das gemäß einem Stromsteuerwert
bestimmt wird, und die Halbleiterelemente des zweiten Arms
der zwei Arme durch ein PWM-Signal, das das zweite Tastver
hältnis aufweist, das durch die Funktion des ersten Tastver
hältnises definiert ist, einer Motorstromdetektionsvorrich
tung für das Detektieren eines Motorstromwertes durch die
Spannung zwischen den Anschlüssen eines Widerstandes, der
zwischen den ersten und zweiten Armen in Serie verbunden ist,
und einer Motorstromdetektions- und Korrekturvorrichtung für
das Korrigieren des Motorstromwertes gemäß dem zweiten Tast
verhältnis. Darüberhinaus ist es möglich, die Motorstromde
tektionsvorrichtung als unidirektionale Stromdetektionsvor
richtung auszubilden.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein elektrisches Leistungs
lenksystem zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine allgemeine innere
Struktur einer Steuereinheit zeigt;
Fig. 3 ist ein Verbindungsdiagramm, das eine Motoransteuer
schaltung zeigt;
Fig. 4 ist eine Darstellung, die die Stromwege einer H-Brückenschaltung
zeigt;
Fig. 5A und 5B sind Darstellungen, die die Effektivspannung
und den Effektivstrom in den Betriebsarten A bis C zeigt;
Fig. 6 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der
elektromotorischen Gegenkraft und einer Motorwinkelgeschwin
digkeit zeigt, die in einem Motor erzeugt wird, wenn er sich
dreht;
Fig. 7 ist eine Darstellung, die die Kennzeichen des Tastver
hältnisses zum Motorstrom (Spannung zwischen den Anschlüssen)
zeigt;
Fig. 8A und 8B sind Darstellungen für die Erläuterung einer
intermittierenden Betriebsart und einer kontinuierlichen
Betriebsart;
Fig. 9A bis 9D sind Zeitdiagramme für das Erläutern der Funk
tionen einer H-Brückenschaltung;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuer
einheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm für das Erläutern eines Betriebs
für das Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit, die Kom
pensation eines Drehkraftverlustes und so weiter;
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur der vorlie
genden Erfindung zeigt;
Fig. 13A bis 13E sind Darstellungen für die Erläuterung des
Betriebs der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Darstellung, die die Beziehung des Motor
stroms zur Spannung zwischen den Motoranschlüssen der vorlie
genden Erfindung im Vergleich zum Fall eines konventionellen
Beispiels zeigt;
Fig. 15 ist eine Darstellung für das Erläutern der Impe
danzänderung durch die Temperatur;
Fig. 16 ist eine Darstellung, die die Beziehung des Tastver
hältnisses zur Spannung zwischen den Motoranschlüssen zeigt,
wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit als Parameter verwendet
wird;
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 18 ist ein Wellenformdiagramm für das Erläutern des
Prinzips der vorliegenden Erfindung.
Als erstes wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit ω, wenn ein
Motor eine kleine Winkelgeschwindigkeit hat, beschrieben.
Als Ergebnis des Studiums der Unterschiede zwischen der elek
trischen Eigenschaft eines Modellmotors und der eines tat
sächlichen Motors durch Beachten des Widerstands R zwischen
den Motoranschlüssen, der eine elektrische Eigenschaft eines
Motors darstellt, kann der Widerstand R zwischen den An
schlüssen des tatsächlichen Motors durch den folgenden Aus
druck (5) dargestellt werden:
R = Rm + ΔRt + ΔRp (5)
wobei
Rm: der Widerstand zwischen den Anschlüssen des Modell motors ist,
ΔRt: die Fluktuation des Widerstandes zwischen den An schlüssen des tatsächlichen Motors durch die Temperatur ist, und
ΔRp: die Fluktuation des Widerstandes zwischen den An schlüssen des tatsächlichen Motors durch einen Herstellungs fehler ist.
Rm: der Widerstand zwischen den Anschlüssen des Modell motors ist,
ΔRt: die Fluktuation des Widerstandes zwischen den An schlüssen des tatsächlichen Motors durch die Temperatur ist, und
ΔRp: die Fluktuation des Widerstandes zwischen den An schlüssen des tatsächlichen Motors durch einen Herstellungs fehler ist.
Somit kann die Spannung Vm zwischen den Anschlüssen des tat
sächlichen Motors durch den folgenden Ausdruck (6) darge
stellt werden:
Vm = KT*ω + (Rm + ΔRt + ΔRp) × i (6).
Darüberhinaus kann die Spannung (Vm)M zwischen den Anschlüs
sen des Modellmotors durch den folgenden Ausdruck (7) darge
stellt werden:
(Vm)M = (KT*ω)M + Rm × i (7),
wobei (KT*ω)M die elektromotorische Gegenkraft des Modellmo
tors ist.
Somit kann der Schätzfehler "e" der elektromotorischen Gegen
kraft durch den folgenden Ausdruck (8) dargestellt werden:
e = (KT*ω)M - KT*ω = (ΔRt + ΔRp) × i (8).
Das heißt, der Schätzfehler "e" der elektromotorischen Gegen
kraft ist proportional zum Motorstrom i. Somit nimmt, wenn
man die Motorwinkelgeschwindigkeit ω gemäß dem geschätzten
Wert der elektromotorischen Gegenkraft annimmt, und die Tot
zone (die eine Breite "a" in Fig. 6 hat) der Motorwinkel
geschwindigkeit fit einer Breite einstellt, die proportional
zum Motorstrom ist, die Breite der Totzone ab, wenn der Mo
torstrom klein ist. Somit ist es möglich, die Winkelgeschwin
digkeit ω sogar in einem Gebiet zu schätzen, in dem die Win
kelgeschwindigkeit klein ist.
Somit wird im Falle der vorliegenden Erfindung die Breite "a"
einer Totzone zum geschätzten Wert der Motorwinkelgeschwin
digkeit auf einen Wert eingestellt, der proportional zum
Motorstrom i (oder einem Motorstrombefehlswert; einem detek
tierten Motorstromwert im Falle dieser Ausführungsform) ist,
und der Proportionalitätskoeffizient wird auf einen Wert
gesetzt, der größer ist als der Maximalwert (ΔRt + ΔRp) der
Fluktuation der Spannung zwischen den Motoranschlüssen. Das
heißt es wird, obwohl die Breite "a" der Totzone durch den
Ausdruck a = b × i dargestellt wird, der Proportionalitäts
koeffizient "b" auf einen Wert größer als (ΔRt + ΔRp) einge
stellt.
Somit wird der Fehler eines geschätzten Wertes der Motorwin
kelgeschwindigkeit gemäß dem Schätzfehler "e" der elektromo
torischen Gegenkraft im Bereich einer Breite "a" der Totzone
gehalten, und es ist möglich, einen Offset-Fehler zu elimi
nieren.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinheit 310
zeigt, indem die Einheit 310 entsprechend der Fig. 2 gemacht
wird. Im Falle dieser Ausführungsform umfaßt die Steuerein
heit 310 im wesentlichen eine CPU. In Fig. 10 sind Funktionen
gezeigt, die durch ein Programm in der CPU ausgeführt werden
sollen. Beispielsweise zeigt ein Phasenkompensierer 31 keinen
Phasenkompensierer 31, der als unabhängige Hardware dient,
sondern er zeigt eine Phasenkompensationsfunktion, die durch
die CPU ausgeführt werden soll.
Funktionen und Wirkungen der Steuereinheit 310 werden nach
folgend beschrieben. Eine Lenkdrehkraft T von einem Dreh
kraftsensor 10 wird durch den Phasenkompensierer 31 phasen
kompensiert, um die Stabilität eines Lenksystems zu verbes
sern, und in eine Lenkunterstützungsbefehlswertberechnungs
einheit 32 eingegeben. Darüberhinaus wird eine Fahrzeugge
schwindigkeit V, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssen
sor 12 detektiert wird, auch in die Lenkunterstützungsbe
fehlswertberechnungseinheit 32 eingegeben. Die Lenkunterstüt
zungsbefehlswertberechnungseinheit 32 bestimmt einen Motor
strombefehlswert I, der ein Steuerzielwert des Stromes dar
stellt, der an den Motor 20 geliefert werden soll, gemäß der
Lenkdrehkraft T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V.
Ein Lenkradrückstellsteuerung 311 detektiert einen Lenkrad
rückstellzustand in Übereinstimmung mit der Lenkdrehkraft T,
der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Motorwinkelgeschwin
digkeit, die durch eine Winkelgeschwindigkeitsschätzeinheit
315, die später beschrieben wird, geschätzt wird, und führt
eine Steuerung durch, um eine Totzone festzusetzen, wenn der
Lenkradrückstellzustand nicht detektiert wird, wohingegen sie
eine Steuerung durchführt, bei der keine Totzone festgesetzt
wird, wenn der Lenkradrückstellzustand detektiert wird, weil
dann der Offset-Fehler nicht auftritt.
Der Lenkradrückstellzustand ist ein Zustand, in welchen ein
Lenkrad automatisch zurückkehrt in die direkt nach vorn ge
richtete Position durch die selbstausrichtende Drehkraft, die
auf einen Lenkmechanismus ausgeübt wird, nachdem das Lenkrad
gedreht wird, oder ein Zustand, in welchem einem Motor Dreh
kraft gegeben wird, durch die selbstausrichtende Drehkraft,
obwohl die Lenkdrehkraft nicht erzeugt wird. Wenn gemäß dem
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V erkannt wird, das sich ein
Fahrzeug aktuell bewegt, und eine Motorwinkelgeschwindigkeit
(ein Motor dreht sich) detektiert wird, obwohl die Lenkdreh
kraft T nicht durch den Drehkraftsensor 10 detektiert wird,
wird der Lenkradrückstellzustand zuerkannt.
Eine Schaltung, die einen Subtrahierer 30C, eine Proportio
nalrecheneinheit 35, eine Integralrecheneinheit 36 und einen
Addierer 30B umfaßt, ist eine Schaltung zur Durchführung
einer Rückkoppelungssteuerung, so daß ein tatsächlicher Mo
torstromwert i mit einem Strombefehlswert Iref von der Addi
tions/Subtraktionseinheit 30A zusammenfällt.
Die Winkelgeschwindigkeitsschätzeinheit 315 schätzt eine
Motorwinkelgeschwindigkeit gemäß dem Stromsteuerwert E, dem
Motorstrom i und der Batteriespannung Vb. Das heißt, die
Winkelgeschwindigkeitsschätzeinheit 315 berechnet die Span
nung Vm (Vm=Vb=D) zwischen den Motoranschlüssen gemäß dem
Tastverhältnis D, das ein Zeitverhältnis von An/Aus dar
stellt, das im Stromsteuerwert E enthalten ist, wenn der
Motor 20 angesteuert wird, und der Batteriespannung Vb und
schätzt eine Motorwinkelgeschwindigkeit ω gemäß dem obigen
Ausdruck (2).
Die berechnete Motorwinkelgeschwindigkeit ω (geschätzter
Wert) wird nicht nur in die Lendkradrückstellsteuerung 311
eingegeben, sondern auch in die Astringenzsteuerung 312,
einen Drehkraftverlustkompensierer 313 und einen Trägheits
kompensierer 314. Die Astringenzsteuerung 312 astringiert die
Steuerung eines Steuersystems gemäß der Motorwinkelgeschwin
digkeit ω und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und gibt ein
Signal für das Verbessern der Stabilität an die Addi
tions/Subtraktions-Einheit 30A. Der Drehkraftverlustkompen
sierer 313 gibt einen Drehkraftverlustkompensationswert für
das Kompensieren eines Drehkraftverlustes, der im Motor 20
erzeugt wurde, an die Additions-/Subtraktions-Einheit 30A
aus.
Der Drehkraftverlust umfaßt einen Reibungsverlust durch eine
Motorstruktur und einen Verlust durch einen magnetischen
Faktor, der die Lenkungsrichtung beeinträchtigt, da eine
unbeabsichtigte Kraft oder eine entgegengesetzt gerichtete
Kraft zur Lenkungsrichtung addiert wird, wenn ein leichtes
Lenken während einer direkt nach vorne gerichteten Bewegung
ausgeführt wird. Um den Drehkraftverlust zu verhindern, wird
ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem ein Wert, der zum
Drehkraftverlust äquivalent ist, zum aktuellen Befehlswert
addiert wird. Dieses Verfahren addiert jedoch eine entgegen
gesetzt gerichtete Lenkungsunterstützungskraft zu einer Len
kungsrichtung, wenn eine leichte Drift in einem detektierten
Lenkungsdrehkraftwert vorhanden ist, oder sie funktioniert
nicht wirksam, wenn das Lenkrad zurückkehrt. Somit addiert
die vorliegende Erfindung einen Drehkraftverlustkompensati
onswert zu einem Strombefehlswert in Drehungsrichtung des
Motors unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Drehkraftverlust
eine Funktion (Konstante) der Drehungsrichtung des
Motors ist.
Darüberhinaus gibt der Trägheitskompensierer 314 einen Kom
pensationswert für das Kompensieren des Einflusses des Träg
heitsmomentes eines Lenkmechanismuses, der den Motor 20 ein
schließt, an die Additions/Subtraktions-Einheit 30A aus, um
den Kompensationswert zu einem Strombefehlswert zu addieren.
Das heißt, wenn eine leichtes Lenken während eines direkt
geradeaus nach vorne gerichteten Fahrens durchgeführt wird,
wird eine entgegengesetzt gerichtete Kraft zu einer Lenkungs
richtung durch das Trägheitsmoment des Lenkungsmechanismuses
addiert, und die Lenkungsrichtung wird beeinträchtigt. Da die
Größe des Trägheitsmomentes als eine Funktion einer Motorwin
kelgeschwindigkeit ω gezeigt ist, wird ein vorbestimmter
Stromkompensationswert entsprechend einer detektierten Win
kelgeschwindigkeit ω zum Strombefehlswert addiert, um den
Einfluß des Trägheitsmomentes zu kompensieren.
Es werden nun die Schätzung einer Motorwinkelgeschwindigkeit
ω, die Beurteilung eines Lenkradrückstellzustandes, die Be
stimmung einer Motordrehrichtung und die Bestimmung eines
Drehkraftverlustwertes, die von der Steuereinheit 310 ausge
führt werden, nachfolgend unter Bezug auf das Flußdiagramm in
Fig. 11 beschrieben.
Als erstes wird der Motorstrom "i" durch die Motorstromdetek
tionsschaltung 38 detektiert (Schritt P1) und darüberhinaus
wird eine Spannung Vm zwischen Motoranschlüssen gemäß einer
Batteriespannung Vb und eines Tastverhältnises D (Schritt P2)
berechnet. Dann werden die Spannung Vm zwischen den Motor
anschlüssen, der Widerstand R zwischen den Motoranschlüssen
und der detektierte Motorstrom i für den obigen Ausdruck (2)
ersetzt, um eine elektromotorische Gegenkraft KT*ω des
Motors 20 zu schätzen und diese wird durch die
elektromotorische Gegenkraftkonstante KT geteilt, die den
kennzeichnenden Wert des Motors 20 darstellt, um eine
Motorwinkelgeschwindigkeit ω zu schätzen (Schritt P3). Diese
Verarbeitung entspricht der Verarbeitung durch die
Winkelgeschwindigkeitsschätzvorrichtung 315 in Fig. 10.
Wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit ω einen endgültige Wert
zeigt, so wird eine Lenkradrückstellzustand angenommen, gemäß
der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeugge
schwindigkeitssensor 12 detektiert wird und der Lenkdrehkraft
T, die durch den Drehkraftsensor 3 detektiert wird (Schritt
P4). Das heißt, wenn die Richtung der Motorwinkelgeschwindig
keit ω nicht mit der Richtung der Lenkdrehkraft T in einem
Bewegungszustand übereinstimmt, so wird der Lenkradrückstell
zustand angenommen. Wenn der Lenkradrückstellzustand angenom
men wird, wird die Steuerung so ausgeführt, daß die Totzonen
korrektur nicht auf den geschätzten Wert der berechneten
Motorwinkelgeschwindigkeit ω angewandt wird, das heißt, die
Motorwinkelgeschwindigkeit ω (geschätzter Wert) ist propor
tional der elektromotorischen Gegenkraft KT*ω (Schritt P5).
Darüberhinaus wird, wenn als Ergebnis der Beurteilung in
Schritt P4 angenommen wird, daß der Zustand kein Lenkradrück
stellzustand ist, die Verarbeitung der Totzone mit einer
Breite, die proportional dem Stromwert i ist, an dem die
Motorwinkelgeschwindigkeit ω null wird, in einem gewissen
Bereich der elektromotorischen Gegenkraft KT*ω durchgeführt.
Diese Verarbeitung entspricht der Verarbeitung durch die
Lenkradrückstellsteuerung 311 in Fig. 10. Das heißt, es wird
beurteilt, ob die Differenz zwischen dem absoluten Wert der
elektromotorischen Gegenkraft KT*ω (geschätzter Wert) und
dem absoluten Wert der Totzone (Wert k*i, den man durch
Multiplizieren des detektierten Stromwertes i mit einer
Konstanten "k" erhält) gleich oder größer als "0" ist (|KT*ω
| - |K*i| 0) (Schritt P6). Wenn die Differenz nicht größer
als "0" ist, das heißt, wenn die elektromotorische Gegenkraft
KT*ω (geschätzter Wert) im Bereich der Totzone vorhanden
ist, wird die Motorwinkelgeschwindigkeit ω gezwungenermaßen
auf Null gesetzt (Schritt P7). Wenn die Differenz größer als
Null ist, so wird ein Vorzeichen der elektromotorischen
Gegenkraft KT*ω und (|KT*ω| - |K*i|) als
Winkelgeschwindigkeit ω (geschätzter Wert) (Schritt P8)
festgesetzt.
Es wird beurteilt, ob die Motorwinkelgeschwindigkeit ω
(geschätzter Wert) Null ist (Schritt P9). Wenn die Motorwin
kelgeschwindigkeit ω gleich Null ist, wird ein Drehkraftver
lustkompensationswert IIS auf Null gesetzt, da der Motor 20
gestoppt ist (Schritt P10). Darüberhinaus wird, wenn die
Motorwinkelgeschwindigkeit ω (geschätzter Wert) als Ergebnis
der Beurteilung in Schritt P9 nicht Null ist, beurteilt, ob
das Vorzeichen der Motorwinkelgeschwindigkeit ω (geschätzter
Wert) positiv ist oder nicht (ω<0) (Schritt P11). Wenn das
Vorzeichen positiv ist, wird bestimmt, daß sich der Motor
dreht, beispielsweise in Richtung des Uhrzeigersinns, und der
Drehkraftverlustkompensationswert IIS wird auf einen voreinge
stellten Wert "a" gesetzt (Schritt P12). Wenn das Vorzeichen
nicht positiv ist, das heißt negativ, wird bestimmt, daß sich
der Motor dreht, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn und der
Drehkraftverlustkompensationswert IIS wird auf einen vorbe
stimmten Wert "-a" gesetzt (Schritt P13).
Darüberhinaus macht es die vorliegende Erfindung möglich,
sehr genau eine Motorwinkelgeschwindigkeit durch das Definie
ren von Impedanzmodellen von Motoransteuersystemen zu schät
zen, die sich voneinander durch die intermittierende Be
triebsart und die kontinuierliche Betriebsart unterscheiden,
und darüberhinaus den Einfluß des Ansteuerverfahrens auf die
Impedanz des Ansteuersystems zu berücksichtigen. Darüberhin
aus wird im Fall der vorliegenden Erfindung eine Totzone
proportional zu einem Stromwert gesetzt, um einen Schätzfeh
ler zu kompensieren, der erzeugt wird durch die Änderung der
Impedanzkennzeichen eines Motoransteuersystems durch Tempera
turschwankungen, so daß die Größe der Totzone in der inter
mittierenden Betriebsart und der kontinuierlichen Betriebsart
geändert wird. Darüberhinaus ist es möglich, den Schätzfehler
durch Temperaturfluktuationen durch Messen oder Schätzen
einer Motortemperatur zu kompensieren.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfol
gend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrie
ben.
Als erstes sind eine Schätzung der Motorwinkelgeschwindigkeit
ω und ihre Kompensationsform der vorliegenden Erfindung in
Fig. 12 gezeigt, indem sie entsprechend der Fig. 2 und 10
vorgenommen werden. Eine Motorwinkelgeschwindigkeitsschätz
einheit 321 in einer Steuereinheit 320 schätzt eine Motorwin
kelgeschwindigkeit ω in Übereinstimmung mit einem Stromsteu
erwert E (der einer Spannung zwischen den Motoranschlüssen
entspricht) und einem Motorstromwert "i", und gibt die ge
schätzte Motorwinkelgeschwindigkeit ω in den Drehkraftver
lustkompensierer 313 und in die Astringenzsteuerung 312. Das
Ausgangssignal des Drehkraftverlustkompensierers 313 und der
Astringenzsteuerung 312 werden in die Additions/Subtraktions-Einheit
30A gegeben, wobei der Drehkraftverlustkompensierer
313 eine Unterstützung durchführt, die einem Drehkraftverlust
in der Richtung entspricht, in welcher der Drehkraftverlust
des Motors 20 erzeugt wird, das heißt in Drehrichtung des
Motors 20, und die Astringenzsteuerung 312 wendet eine Bremse
auf das Drehen eines Lenkrades an, um die Astringenz des
Gierens eines Fahrzeuges zu verbessern. Darüberhinaus wird
die Motorwinkelgeschwindigkeit ω in eine Motorbeschleuni
gungsschätzeinheit (Differenzierer) 322 eingegeben, in wel
chem eine Motorbeschleunigung geschätzt und die Motorbe
schleunigung in den Trägheitskompensierer 314 gegeben wird,
und das Kompensationssignal des Trägheitskompensierer 314
wird in die Additions/Subtraktions-Einheit 30A eingegeben.
Der Trägheitskompensierer 314 unterstützt einen Wert, der
einer Kraft entspricht, die durch die Trägheit des Motors 20
erzeugt wird, um zu verhindern, daß eine innere Richtung oder
Steuerantwort gestört wird.
Im Falle der vorliegenden Erfindung wird die Impedanz in der
intermittierenden Betriebsart erzeugt, da die Zeitkonstante
in der regenerativen Betriebsart (Betriebsart B) durch die
Durchlaßspannung einer Diode oder den Durchlaßwiderstand
eines FET erhöht wird, verglichen mit der Zeitkonstante zur
Zeit des Anstieges oder Abfalls, wie das in den Fig. 13A
bis 13E entsprechend der Fig. 5A und 5B gezeigt ist, wobei
als Ergebnis eine Effektivspannung Ve erzeugt wird.
Fig. 13C zeigt die Spannung Vm zwischen den Motoranschlüssen,
Fig. 13D zeigt den Motorstromwert (Effektivwert) Ie, und Fig.
13E zeigt einen detektierten Stromwert Id. Da der intermit
tierend fließende Effektivstromwert Ie und der detektierte
Stromwert Id in einer Steuereinheit 320 überwacht werden, wie
das in den Fig. 13D und 13E gezeigt ist, erkennt die Steu
ereinheit 320, daß ein Motoransteuersystem eine Impedanz hat,
die man vom Effektivstromwert Ie erhält. Als Ergebnis wird
die Impedanz als die Impedanz erkannt, die durch die Strom
zu-Spannungscharakteristik, die in Fig. 14 dargestellt ist,
gezeigt ist. In Fig. 14 zeigt V1 eine tatsächliche Kurve, V2
zeigt ein konventionelles Modell, und es wird ein Schätzfeh
ler "e" zwischen V1 und V2 erzeugt.
In diesem Fall wird, wenn eine Impedanz Rd in der intermitie
renden Betriebsart durch die Fig. 13A bis 13E berechnet
wird, diese durch die Funktion des Tastverhältnisses D1 ge
zeigt, wie dies durch den folgenden Ausdruck (9) gezeigt ist.
In Fig. 14 zeigt das Gebiet, das kleiner als ein Strom Io
ist, die Impedanz in der intermittierenden Betriebsart, und
das Gebiet größer als der Strom Io zeigt die Impedanz in der
kontinuierlichen Betriebsart.
Rd = (m1*D1²+m2*D1)/(m3*D1²+m4*D1+m5) (9),
wobei
m1, m2, m3, m4 und m5 Konstanten sind, die durch den PWM-Zyklus einer Batteriespannung Vb und der Zeitkonstante des Motors 20 bestimmt werden.
m1, m2, m3, m4 und m5 Konstanten sind, die durch den PWM-Zyklus einer Batteriespannung Vb und der Zeitkonstante des Motors 20 bestimmt werden.
Für die praktische Anwendung ist es jedoch möglich, Rd durch
eine Impedanz R1 mit einem konstanten Wert anzunähern. Der
Wendepunkt von der intermittierenden Betriebsart zur kontinu
ierlichen Betriebsart ändert sich tatsächlich mit der Motor
winkelgeschwindigkeit. Es ist jedoch möglich, da die Impedanz
in der intermittierenden Betriebsart groß genug ist, anzuneh
men, daß der Wendepunkt auftritt, wenn ein gewisser Stromwert
erzeugt wird. Somit ist es, da die Impedanzmodelle für die
Schätzung durch Detektion eines Stromes Io geändert werden,
möglich, das Impedanzmodell zu definieren, wie das durch den
folgenden Ausdruck (10) gezeigt ist.
Im Falle von I < Io,
KT*ω = Vm - R1*i (10)
Im Falle von I Io,
KT*ω = Vm - (R2*i+b),
wobei KT*ω: ein geschätzter Wert einer elektromotorischen
Gegenkraft ist,
Io: ein Stromwert ist, wenn von der intermittie renden Betriebsart zur kontinuierlichen Betriebsart gewech selt wird,
R1: eine Impedanz in der intermittierenden Be triebsart bei einer Referenztemperatur ist, und
R2: eine Impedanz in der kontinuierlichen Be triebsart bei einer Referenztemperatur ist.
Io: ein Stromwert ist, wenn von der intermittie renden Betriebsart zur kontinuierlichen Betriebsart gewech selt wird,
R1: eine Impedanz in der intermittierenden Be triebsart bei einer Referenztemperatur ist, und
R2: eine Impedanz in der kontinuierlichen Be triebsart bei einer Referenztemperatur ist.
Darüberhinaus werden die Eigenschaften eines tatsächlichen
Motoransteuersystems durch Temperaturfluktuation beeinflußt.
Eine Totzone, die proportional einem Stromwert ist, wurde so
groß festgesetzt, um den Einfluß der Temperaturfluktuation zu
eliminieren. Auch im Falle der vorliegenden Erfindung ist es
möglich, den Modellfehler eines inneren Widerstands eines
Motors und den Einfluß der Temperaturfluktuation durch das
Festsetzen einer Totzone proportional zu einem Stromwert zu
eliminieren. In diesem Fall ist es qualitativ bekannt, daß
eine Impedanzlinie in der intermittierenden Betriebsart immer
durch den Ursprung und in der kontinuierlichen Betriebsart
durch eine Unterbrechung (intercept) in den kontinuierlichen
Betriebsart geht, unabhängig von den Temperaturfluktuationen,
wie das in Fig. 15 gezeigt ist.
Somit wird es verständlich, daß die Totzone unter den folgen
den Bedingungen festgesetzt werden kann. In Fig. 15 bezeich
net das Symbol W eine Breite, in welcher die Impedanzeigen
schaft durch die Temperaturfluktuation vorhanden ist; Vo
bezeichnet einen Spannungswert zwischen den Motoranschlüssen,
an welchem sich die Impedanzeigenschaft wendet.
Im Falle von I < 1o/K,
*KT*ω = KT*ω - K1*i (11)
Im Falle von I Io/K,
*KT*ω = KT*ω - K2*i
wobei
K1: eine Totzonenproportionalkonstante in der intermit tierenden Betriebsart ist,
K2: eine Totzonenproportionalkonstante in der kontinu ierlichen Betriebsart ist; und
K: ein Verhältnis zwischen der Impedanz in der inter mittierenden Betriebsart bei Referenztemperatur und der Impe danz nach Beeinflussung durch Temperaturfluktuation ist.
K1: eine Totzonenproportionalkonstante in der intermit tierenden Betriebsart ist,
K2: eine Totzonenproportionalkonstante in der kontinu ierlichen Betriebsart ist; und
K: ein Verhältnis zwischen der Impedanz in der inter mittierenden Betriebsart bei Referenztemperatur und der Impe danz nach Beeinflussung durch Temperaturfluktuation ist.
Die obige Ausführungsform kompensiert den Einfluß der Tempe
raturfluktuation durch Festsetzen der Totzone. Wenn die Tem
peraturfluktuation jedoch groß ist, wird vorzugsweise der
Einfluß der Temperaturfluktuation durch Schätzen oder Messen
einer Motortemperatur kompensiert. Die Wendeposition (Vo) ist
im Hinblick auf eine an den Motor angelegten Spannung unab
hängig von der Temperatur nahezu konstant, wie das in Fig. 15
gezeigt ist. Daher kann eine Temperaturkompensation unter den
im folgenden Ausdruck (12) gezeigten Bedingungen durchgeführt
werden.
Im Falle von I < Jo/Ky,
KT*ω = Vm - R1T*i (12)
Im Falle von I = IO/KY,
KT*ω = Vm - (R2T*i+b)
wobei
R1T eine Impedanz in der intermittierenden Be triebsart bei einer Temperatur T ist;
R2T eine Impedanz in der kontinuierlichen Be triebsart bei einer Temperatur T ist,
und Ky R1T/R2T entspricht.
R1T eine Impedanz in der intermittierenden Be triebsart bei einer Temperatur T ist;
R2T eine Impedanz in der kontinuierlichen Be triebsart bei einer Temperatur T ist,
und Ky R1T/R2T entspricht.
Eine Änderung der Impedanzmodelle des Motors kann nicht nur
von der Temperaturfluktuation abhängen, sondern auch vom
Herstellungsfehler. Es ist daher möglich, eine genauere
Schätzung durch das Durchführen einer Korrektur zusammen mit
einem Korrekturverfahren, das die Totzone verwendet, durchzu
führen. Obwohl die an den Motor angelegte Spannung bisher
durch ein Tastverhältnis geschätzt wurde, wird es bevorzugt,
die an den Motor angelegte Spannung direkt zu überwachen, da
die Beziehung zwischen der an den Motor angelegten Spannung,
die die Motorwinkelgeschwindigkeit als ein Parameter verwen
det, und eines Tastverhältnisses eine nichtlinare Kennlinie
hat, wie das in Fig. 16 gezeigt ist. In Fig. 16 zeigt die
kontinuierliche Linie den Fall des normalen Lenkens und die
gestrichelte Linie zeigt den Fall, wenn das Lenkrad rückge
stellt wird.
Darüberhinaus detektiert, wie das in Fig. 17 gezeigt ist, die
der Fig. 3 entspricht, die vorliegende Erfindung einen Strom
wert i′ durch eine Motorstromdetektionsschaltung 40 des uni
direktionalen Typs gemäß den Spannungsabfällen in den Wider
ständen R1 und R2, korrigiert den Stromwert i′, der beim
zweiten Tastverhältnis D2 detektiert wurde, und verwendet den
korrigierten Stromwert i als Rückkoppelstrom. Das heißt, die
vorliegende Erfindung detektiert den Strom i′ entsprechend
Fig. 9D durch die Stromdetektionsschaltung 40 des unidirek
tionalen Detektionstyps, die mit den Widerständen R1 und R2
der H-Brückenschaltung verbunden ist, und gibt den Strom i′
in eine Korrekturschaltung 41. Die Korrekturschaltung 41
korrigiert den eingegebenen Strom i′ gemäß dem Tastverhältnis
D2, das von der FET-Gatteransteuerschaltung 371 geliefert
wird, und gibt den korrigierten Stromwert i an den Subtrahie
rer 30A aus. Die Korrekturschaltung 41 kann der Software
einer CPU entsprechen.
Im Falle einer Zeit TPWM eines Zyklusses der PWM kann der
Strom betrachtet werden, als befinde er sich in einem Gleich
gewichtszustand, und es kann angenommen werden, daß die
Stromwelligkeit klein genug für den Effektivwert Ir des
Stroms ist. Somit kann die Fig. 9D, die eine detektierte
Stromwellenform darstellt, durch die kontinuierliche Wellen
form in Fig. 18 angenähert werden. Die Wellenform in Fig. 18
kann man als detektierten Stromwert, der durch ein Tiefpaß
filter für ein Entfälschen für eine Rauschreduktion oder
Digitalisierung hindurchgeht, erhalten. Da die Abschneidefre
quenz des Tiefpaßfilters im Vergleich zur Frequenz der PWM
niedrig genug ist, hat der Stromwert i′, der durch die Motor
stromdetektionsschaltung 40 detektiert wird, eine Höhe eines
Gebietes B, das durch rechts nach unten laufende Linien be
zeichnet ist, das man durch Mittelung des Gebietes einer
Gebietes A, das in Fig. 18 durch rechts nach oben laufenden
Linien gezeigt ist, mit einer Einzykluszeit TPWM erhält. In
diesem Fall wird der folgende Ausdruck (14) bewirkt, da die
Fläche des Gebietes A der des Gebietes B entspricht.
i *TPWM*D2 (14)
Das führt zu folgendem Ausdruck (15):
i′ = TPWM*D2/TPWM*i = D2*i (15)
Im Ausdruck (15) hat der detektierte Stromwert i′ einen Feh
ler, der äquivalent dem Tastverhältnis D2 des zu erhaltenden
Stromwertes i ist. Somit wird der detektierte Stromwert i′
durch die Korrekturschaltung 41 gemäß dem folgenden Ausdruck
(16) korrigiert, um den Effektivwert i des Stromes zu erhal
ten.
i = i′/D2 (16)
Somit ist es möglich, den Fehler des detektierten Stromwertes
i′ durch die Motorstromdetektionsschaltung 40 zu korrigieren,
ohne eine Abtast-Halte-Schaltung zu verwenden.
Im Falle der obigen Ausführungsform wird ein System für die
Ansteuerung der Tastverhältnisse, die sich bei den oberen und
unteren Stufen unterscheiden, als eine H-Brückenschaltung
beschrieben. Die Ausführungsform kann jedoch auch auf das
Vorzeichen-Größen-System (japanische Patentveröffentlichung
Nr. 182874/1991) und das gleichzeitige PWM-Ansteuersystem für
die obere und untere Stufe (japanische Patentveröffentlichung
Nr. 299476/1987) angewandt werden.
Wie oben beschrieben wurde, setzt eine Steuerung eines elek
trischen Leistungslenksystems gemäß der vorliegenden Erfin
dung eine Totzone fest, die eine vorbestimmte Breite hat, die
in Übereinstimmung mit einem detektierten Motorstromwert oder
Motorstrombefehlswert zum geschätzten Wert einer Motorwinkel
geschwindigkeit bestimmt werden soll, um einen Fehler
(Offset-Fehler) des geschätzten Wertes der Motorwinkelge
schwindigkeit ω gemäß der Differenz zwischen der
elektrischen Eigenschaft des Motors, der durch die Ge
staltungsspezifikation bestimmt ist, und der elektrischen
Eigenschaft eines Motors, der tatsächlich in einem Fahrzeug
montiert werden soll, bei der Berechnung des geschätzten
Wertes der Motorwinkelgeschwindigkeit ω zu kompensieren,
wobei die geschätzte Motorwinkelgeschwindigkeit unabhängig
vom berechneten Motorwinkelgeschwindigkeitsschätzwert auf
null vermindert wird, wenn der
Motorwinkelgeschwindigkeitsschätzwert im Bereich der Totzone
gehalten wird. Somit ist es möglich, eine Motorwin
kelgeschwindigkeit sogar in einem Gebiet zu schätzen, in dem
die Motorwinkelgeschwindigkeit klein ist.
Somit ist es möglich, eine Motorwinkelgeschwindigkeit zu
schätzen, sogar wenn ein leichtes Lenken während eines direkt
nach vorne gerichteten Fahrens durchgeführt wird, und genau
den gestoppten Zustand oder die Drehrichtung des Motors zu
detektieren. Somit ist es möglich, die Lenkrichtung zu ver
bessern, wenn ein leichtes Lenken während des direkt nach
vorne gerichteten Fahrens durchgeführt wird, durch Addieren
(oder Subtrahieren) eines Drehkraftverlustkompensationswertes
zu (oder von) einem Strombefehlswert gemäß der Drehrichtung
des Motors, die gemäß dem Vorzeichen einer Motorwinkelge
schwindigkeit beurteilt wird.
Im Falle der vorliegenden Erfindung wird der Einfluß eines
Ansteuerverfahrens auf eine Ansteuersystemimpedanz berück
sichtigt durch Definieren der Impedanzmodelle des Motoran
steuersystems, die sich in der intermittierenden Betriebsart
und der kontinuierlichen Betriebsart voneinander unterschei
den, wobei eine Motorwinkelgeschwindigkeit durch Eliminierung
des Einflusses geschätzt wird. Somit ist es möglich, die Mo
torwinkelgeschwindigkeit mit großer Genauigkeit vorherzusa
gen. Somit ist es möglich, den Einfluß der Trägheit und der
Reibung des Motors mit großer Genauigkeit zu kompensieren.
Darüberhinaus wird im Falle der vorliegenden Erfindung eine
Totzone proportional zu einem Stromwert festgesetzt, um einen
Schutzfehler zu kompensieren, der durch eine Impedanzcharakte
ristikänderung eines Motoransteuersystems verursacht wird,
die durch eine Temperaturänderung verursacht wird, um die
Breite der Totzonen in der intermittierenden Betriebsart und
der kontinuierlichen Betriebsart zu ändern.
Wie oben beschrieben wurde, wird eine Steuerung eines elek
trischen Leistungslenksystems gemäß der vorliegenden Erfin
dung mit einer Motorstromdetektionsvorrichtung und der Kor
rekturvorrichtung für das Korrigieren eines Motorstromwertes,
der durch eine unidirektionale Stromdetektionsschaltung durch
ein zweites Tastverhältnis detektiert wurde, bereitgestellt.
Somit ist es möglich, den Fehler eines detektierten Motor
stromwertes zu korrigieren, ohne eine Abtast-und-Halte-Schal
tung zu verwenden, wodurch die Kosten gesenkt werden, ohne
die Funktionen zu ändern.
Claims (14)
1. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems für das
Berechnen eines Motorstrombefehlswertes in Übereinstimmung
mit einer Lenkdrehkraft, die in einer Lenkwelle erzeugt wird,
das Steuern eines Motorstroms in Übereinstimmung mit dem
berechneten Motorstrombefehlswert, und das Liefern einer
Lenkunterstützungskraft, die der Lenkdrehkraft entspricht, an
einen Lenkmechanismus, wobei die Steuerung folgendes umfaßt:
eine Motorwinkelgeschwindigkeitsberechnungsvorrichtung für das Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit gemäß einem geschätzten Wert einer elektromotorischen Gegenkraft, die in einem Motor erzeugt wird;
eine Motorstromdetektionsvorrichtung für das Detektieren eines Stromes, der durch den Motor fließt; und
eine Steuervorrichtung für das Steuern eines Motorstroms in Übereinstimmung mit dem berechneten Motorstrombefehlswert und dem geschätzten Motorwinkelgeschwindigkeitswert;
wobei eine Totzone, die eine vorbestimmte Breite hat, die für den geschätzten Wert der Motorwinkelgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem detektierten Motorstromwert oder Motorstrombefehlswert bestimmt wird, an die Motorwinkelge schwindigkeitsberechnungsvorrichtung gegeben wird, um Null als geschätzten Motorwinkelgeschwindigkeitswert auszugeben, wenn der geschätzte Motorwinkelgeschwindigkeitswert im Be reich der Totzone gehalten wird.
eine Motorwinkelgeschwindigkeitsberechnungsvorrichtung für das Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit gemäß einem geschätzten Wert einer elektromotorischen Gegenkraft, die in einem Motor erzeugt wird;
eine Motorstromdetektionsvorrichtung für das Detektieren eines Stromes, der durch den Motor fließt; und
eine Steuervorrichtung für das Steuern eines Motorstroms in Übereinstimmung mit dem berechneten Motorstrombefehlswert und dem geschätzten Motorwinkelgeschwindigkeitswert;
wobei eine Totzone, die eine vorbestimmte Breite hat, die für den geschätzten Wert der Motorwinkelgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem detektierten Motorstromwert oder Motorstrombefehlswert bestimmt wird, an die Motorwinkelge schwindigkeitsberechnungsvorrichtung gegeben wird, um Null als geschätzten Motorwinkelgeschwindigkeitswert auszugeben, wenn der geschätzte Motorwinkelgeschwindigkeitswert im Be reich der Totzone gehalten wird.
2. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems nach
Anspruch 1, wobei die Totzone, die an die Motorwinkelge
schwindigkeitsberechnungsvorrichtung gegeben wird, auf einen
Wert gesetzt wird, der größer ist als die Fluktuationsbreite
eines geschätzten Motorwinkelgeschwindigkeitswertes, der
durch die Fluktuation in der Spannung zwischen Motoranschlüs
sen erzeugt wird, verursacht durch die Fluktuation im Wider
stand zwischen dem Motoranschlüssen, durch eine Temperaturän
derung des Motors und der Fluktuation der Spannung zwischen
den Motoranschlüssen, verursacht durch die Fluktuation des
Widerstandes zwischen den Motoranschlüsssen, die erzeugt
wird, wenn der Motor hergestellt wird.
3. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung ein Drehrichtungs
identifikationssignal für das Identifizieren der Drehrichtung
des Motors in Übereinstimmung mit dem geschätzten Motorwin
kelgeschwindigkeitswert, der von der Motorwinkelgeschwindig
keitsberechnungsvorrichtung ausgegeben wird, ausgibt.
4. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung ein Motordrehkraft
verlustkorrektursignal in Übereinstimmung mit dem Motordreh
richtungsidentifikationssignal ausgibt.
5. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung ein Viskositätskor
rektursignal für das Korrigieren der Viskosität eines Lenkme
chanismuses in Übereinstimmung mit dem geschätzten Motorwin
kelgeschwindigkeitswert, der von der Motorwinkelgeschwindig
keitsberechnungsvorrichtung ausgegeben wird, ausgibt.
6. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung eine Verarbeitung für
das Abschalten der Totzone durchführt, die an die Motorwin
kelgeschwindigkeitsberechnungsvorrichtung gegeben wird, wenn
ein Lenkradrückstellzustand detektiert wird.
7. Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Leistungs
lenksystems für das Steuern des Motors für das Liefern einer
Lenkunterstützungskraft an einen Lenkungsmechanismus in Über
einstimmung mit einem Stromsteuerwert, der von einem Lenkun
terstütztungsbetehlswert berechnet wird, und einem Motor
stromwert, der in Übereinstimmung mit einer Lenkdrehkraft
berechnet wird, die in einer Lenkwelle erzeugt wird, wobei
das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen einer elektromotorischen Gegenkraft eines Motors aus dem Stromwert, der Spannung zwischen den Motoran schlüssen und dem Widerstand zwischen den Motoranschlüssen;
Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit aus der elek tromotorischen Gegenkraftkonstanten;
Beurteilen, ob ein Lenkradrückstellzustand vorliegt oder nicht, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit sich an einem Endwert befindet; und
Verarbeiten einer Totzone, die eine Breite hat, die proportional ist zum Stromwert, in welcher die Motorwinkelge schwindigkeit zu null wird, in einem vorbestimmten Bereich der elektromotorischen Gegenkraft in einem Zustand, der nicht dem Lenkradrückstellzustand entspricht, so daß die Totzonen korrektur nicht auf die Motorwinkelgeschwindigkeit während des Lenkradrückstellzustandes angewandt wird.
Berechnen einer elektromotorischen Gegenkraft eines Motors aus dem Stromwert, der Spannung zwischen den Motoran schlüssen und dem Widerstand zwischen den Motoranschlüssen;
Schätzen einer Motorwinkelgeschwindigkeit aus der elek tromotorischen Gegenkraftkonstanten;
Beurteilen, ob ein Lenkradrückstellzustand vorliegt oder nicht, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit sich an einem Endwert befindet; und
Verarbeiten einer Totzone, die eine Breite hat, die proportional ist zum Stromwert, in welcher die Motorwinkelge schwindigkeit zu null wird, in einem vorbestimmten Bereich der elektromotorischen Gegenkraft in einem Zustand, der nicht dem Lenkradrückstellzustand entspricht, so daß die Totzonen korrektur nicht auf die Motorwinkelgeschwindigkeit während des Lenkradrückstellzustandes angewandt wird.
8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, wobei der Lenkradrück
stellzustand in einem Fall festgesetzt wird, in welchem die
Richtung der Motorwinkelgeschwindigkeit nicht mit der Rich
tung einer Lenkdrehkraft zusammenfällt.
9. Steuerverfahren nach Anspruch 7, wobei beurteilt wird, ob
die Diffeenz zwischen einem absoluten Wert der elektromotori
schen Gegenkraft und dem der Totzone größer als null ist, um
die Motorwinkelgeschwindigkeit auf null zu setzen, wenn die
Differenz nicht größer als null ist, und ein Vorzeichen der
elektromotorischen Gegenkraft zu setzen und die Differenz als
Motorwinkelgeschwindigkeit, wenn die Differenz größer als
null ist.
10. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems für das
Steuern eines Motors durch Liefern einer Lenkunterstützungs
kraft an einen Lenkmechanismus in Übereinstimmung mit einem
Stromsteuerwert, den man von einem Lenkunterstützungsbefehls
wert erhält, der in Übereinstimmung mit einer Lenkdrehkraft,
die in einer Lenkwelle erzeugt wurde, und dem Stromwert des
Motors berechnet wurde, wobei eine Motorwinkelgeschwindigkeit
geschätzt wird durch Definieren von Impedanzmodellen von
Motoransteuersystemen, die sich voneinander in einer inter
mittierenden Betriebsart und einer kontinuierlichen Betriebs
art unterscheiden.
11. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 10, wobei eine Totzone proportional zum Motorstrom
wert so festgesetzt wird, daß die Breite der Totzone in der
intermittierenden Betriebsart und der kontinuierlichen Be
triebsart geändert werden.
12. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 11, wobei ein Schätzfehler durch eine Temperatur
fluktuation durch Messung einer Motortemperatur kompensiert
wird.
13. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems für
eine lastunterstützende Energieversorgung einer Lenkwelle in
Übereinstimmung mit der Steuerung durch einen Motor, in
welcher Halbleiterelemente zu einer H-Brückenschaltung ver
bunden sind, umfassend eine Ansteuervorrichtung für das An
steuern der Halbleiterelemente eines ersten Armes aus einem
Satz von zwei Halbleitern, die zwei Arme bilden, die in der
H-Brückenschaltung einander gegenüberstehen, durch eine PWM-Signal,
das ein erstes Tastverhältnis hat, das in Überein
stimmung mit einem Stromsteuerwert bestimmt wird, und den
Halbleiterelementen eines zweiten Armes durch ein PWM-Signal,
das ein zweites Tastverhältnis hat, das durch die Funktion
des ersten Tastverhältnisses definiert ist, eine Motorstrom
detektionsvorrichtung für das Detektieren eines Motorstrom
wertes an einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Wider
standes, der mit den ersten und zweiten Armen in Serie ver
bunden ist, und eine Motorstromkorrekturvorrichtung für das
Korrigieren des Motorstromwertes mit dem zweiten Tastverhält
nis.
14. Steuerung eines elektrischen Leistungslenksystems gemäß
Anspruch 13, wobei die Motorstromdetektionsvorrichtung eine
unidirektionale Stromdetektionsvorrichtung ist.
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