DE69613743T2

DE69613743T2 - Steuerung für eine elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE69613743T2
Application number: DE69613743T
Authority: DE
Inventors: Mitsubishi Elec Cont Softw/Co Ltd Awa; Kazuhisa Nishino
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: DE69613743D1; EP0737611A3; KR0182365B1; US5698956A; KR960037474A; EP0737611B1; EP0737611A2; JPH08282519A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Steuern eines Motors auf der Basis eines Eingangssignalwerts, der in bezug auf die Phase kompensiert ist, und insbesondere ein Steuersystem zur Steuerung eines Motors einer elektrisch betriebenen Servolenkvorrichtung, die einem Fahrer mit einer Servolenkung beim Lenken eines Motorfahrzeugs hilft.

Beschreibung des Standes der Technik

Als Beispiel für ein herkömmliches System, das einen Motor auf der Basis eines phasenkompensierten Eingangssignals steuert, ist ein Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung bekannt gewesen, die eine Leistung zum Unterstützen eines manuell betriebenen Lenkens eines Motorfahrzeugs, wie beispielsweise eine Automobils, zuführt. Ein solches elektrisch betriebenes Servolenk-Steuersystem wird hierin nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben werden. In Fig. 16 ist mit einem Bezugszeichen 1 ein Lenkrad bezeichnet, das eine Lenk-Drehkraft durch einen Autofahrer erzeugt und das eine gekoppelte Beziehung zu einem Ende einer ersten Lenkwelle 2a annimmt. An der ersten Lenkwelle 2a ist ein Drehmomentensensor 9 zum Erfassen einer Drehkraft (eines Lenkdrehmoments) angebracht, die an das Lenkrad 1 angelegt wird, um ein elektrisches Signal entsprechend der erfaßten Drehkraft zu erzeugen. Das andere Ende der ersten Lenkwelle 2a ist über eine universelle Gelenkverbindung 3a mit einem Ende einer zweiten Lenkwelle 2b gekoppelt, deren anderes Ende über eine universelle Gelenkverbindung 3b mit einer Ritzelwelle bzw. einer Vorgelegewelle 4 gekoppelt ist. Die Ritzelwelle 4 ist in einer Eingriffsbeziehung mit Zahnstangen-Zahnteilen 5a an einer Zahnstangenwelle 5. Beide Enden der Zahnstangenwelle 5 sind jeweils über Kugelgelenke 6a, 6b mit einem Paar von Zugstangen 7a, 7b verbunden, die wiederum mit einer Rotationswelle für Räder gekoppelt sind.
Die erste Lenkwelle 2a ist mit einem Motor 10 mit einem Reduktionsmechanismus 8 verbunden, der ein erstes und ein zweites Getriebe 8a, 8b aufweist, die dazwischen angeordnet sind, wobei ein erstes Getriebe 8a mit größerem Durchmesser mit der ersten Lenkwelle 2a unter dem Drehmomentensensor 9 verbunden ist, während das zweite Getriebe 8b mit kleinerem Durchmesser über eine Kupplung 11 mit einer Rotationswelle des Motors 10 verbunden ist.
In derselben Darstellung ist mit einem Bezugszeichen 12 eine Steuereinheit für die elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung bezeichnet, welche Steuereinheit die Ausgabe des Motors 10 und die Verbindung und die Trennung der Kupplung auf der Basis des elektrischen Signals vom Drehmomentensensor 9 steuert. Die Ausgabe des Motors 10 wird über die Kupplung 11 zum zweiten Getriebe 8b des Reduktionsmechanismus 8 übertragen, wodurch die Lenkhandlung aufgrund des Lenkrads 8 ermöglicht wird. Zusätzlich sorgt die Kupplung 11, die mit der Steuereinheit 12 gesteuert wird, für die Verbindung und die Trennung zwischen dem Motor 10 und dem zweiten Getriebe 8b des Reduktionsmechanismus 8.
Darüber hinaus ist für ein solches elektrisch betriebenes Servolenk-Steuersystem, wie es beispielhaft durch eine Beschreibung in den Dokumenten, wie beispielsweise JP 62 0J4 856 A und der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. 62-255269, gezeigt ist, eine Einrichtung zum Kompensieren der Trägheitskraft des Motors 10 oder der Ansprechverzögerung eines Übertragungsmechanismus einschließlich des Reduktionsmechanismus 8 usw. als Funktion einer differentiellen Ausgabe des Drehmomentensensors 9 offenbart worden.
Insbesondere offenbart JP 62 034 856 A, welches Dokument als relevantester Stand der Technik angesehen wird, ein Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung mit einer Lenkdrehmomenten- Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an ein Lenksystem angelegten Lenkdrehmoments; einem mit dem Lenksystem gekoppelten Motor; und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Motors auf der Basis eines durch ein Phasenkompensieren einer Ausgabe der Lenkdrehmomenten-Erfassungseinrichtung mit einer Geschwindigkeit des Autos und eines Lenkwinkels erhaltenen Werts.
Jedoch litt der oben beschriebene Stand der Technik an einem Problem in bezug auf den Drehmomentensensor 9. Genauer gesagt ist der Drehmomentensensor 9 ganz allgemein zum Erfassen der Rotationskraft (des Drehmoments) auf der Basis der Torsion seiner Feder aufgebaut; anders ausgedrückt ist das Lenkrad 1 an der Feder des Drehmomentensensors 9 angeordnet, und der Motor 10 ist unter der Feder angeordnet, durch welche Konstruktion sich nachteilige Effekte ergeben können, wenn die Trägheitskraft des Motors 10 auf der Basis von nur der differentiellen Ausgabe des Drehmomentensensors 9 kompensiert wird. Beispielsweise erhöht sich die Trägheitskraft des Lenkrads 1 über dem Drehmomentensensor 9 mit der Lenkgeschwindigkeit (Rotationsgeschwindigkeit) des Lenkrads 1, und der Überdrehbetrag des Lenkrads 1 wächst an. In Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 erhöht sich die Verstärkung der differentiellen Ausgabe des Drehmomentensensors 9, und außerdem erhöht sich die Trägheit des Lenkrads 1, um zu veranlassen, daß das Lenkrad 1 in einen instabilen Zustand gelangt, was manchmal veranlaßt, daß der Fahrzeugfahrer ängstlich wird.
Zusätzlich kann die Erhöhung in bezug auf die Verstärkung der differentiellen Ausgabe des Drehmomentensensors 9 die Trägheitskraft des Lenkrads 1 erhöhen, mit dem Ergebnis, daß in dem Fall einer schnellen Handhabung oder Drehung des Lenkrads 1 die Reaktion oder der Widerstand vom Lenkrad 1 extrem schwach wird, so daß sich das Ansprechen auf das Lenkrad 1 in bezug auf eine Lenkwarnehmung erniedrigen kann.
Weiterhin dreht sich das Lenkrad 1 dann, wenn das Lenkrad 1 aus den Händen eines Fahrers (einer manuellen Operation) freigegeben wird, um aus einem festgehaltenen Zustand in einen freien Zustand zu wechseln, zum Zurückkehren zu seiner neutralen Position mit Hilfe des selbstausrichtenden Drehmoments, und somit wird die differentielle Ausgabe des Drehmomentensensors 9 in der Richtung erzeugt, daß das Lenkrad 1 zur neutralen Position zurückgebracht wird. Die Hilfskraft des Motors 10, die gemäß der differentiellen Ausgabe steuerbar ist, wird in der Richtung erzeugt, die die Drehung des Lenkrads 1 ermöglicht, mit dem Ergebnis, daß die Trägheitskraft des Lenkrads 1 sich aufgrund der Hilfe des Motors 10 basierend auf der differentiellen Ausgabe des Drehmomentensensors 9 erhöht. Demgemäß erhöht sich die Rückkehrgeschwindigkeit des Lenkrads 1, so daß das Lenkrad 1 einen großen Überschußbetrag gegenüber seiner neutralen Position entwickelt, so daß eine ruhige und schnelle Konvergenz (ein Zurückkehren zur neutralen Position) des Lenkrads 1 verhindert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist angesichts eines Entfernens der oben angegebenen Nachteile entwickelt worden, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung zu schaffen, das eine nicht passende Lenkempfindung aufgrund einer Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads eliminieren kann, während gleichzeitig der Konvergenzbetrieb des Lenkrads verbessert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung folgendes auf: eine Lenkmomenten-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an ein Lenksystem angelegten Lenkdrehmoments, einen mit dem Lenksystem gekoppelten Motor und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Motors auf der Basis eines durch Phasenkompensieren einer Ausgabe der Lenkdrehmomenten- Erfassungseinrichtung mit einer Geschwindigkeit (einer Rotationsgeschwindigkeit) des Motors erhaltenen Werts.
Wenn die Geschwindigkeit des Motors niedrig ist, ist das Lenkrad in einem langsam gedrehten Zustand, in einem festgehaltenen Zustand oder in einem nicht gehaltenen, nicht gedrehten Zustand, resultierend aus dem selbstausrichtenden Drehmoment, oder ähnliches. In diesem Fall ist der Phasenkompensationswert während des Phasenkompensationsprozesses für das Lenkdrehmoment groß, und somit kann die Korrektur der Motorausgabe basierend auf der differentiellen Komponente des Lenkdrehmoments das Zurückbringen und Fortschalten einer Handhabung des Lenkrads vereinfachen, um einen ruhigen Lenkbetrieb des Lenkrads sicherzustellen.
Bei einer bevorzugten Form der Erfindung besteht die Steuereinrichtung aus einer Sollstrom-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Sollstroms, der zum Motor zuzuführen ist, auf der Basis der Ausgabe der Lenkärehmomenten- Erfassungseinrichtung, und aus einer Phasenkompensationseinrichtung zum Erhalten des Phasenkompensationswerts auf der Basis der Ausgabe der Lenkdrehmomenten-Erfassungseinrichtung und der Geschwindigkeit des Motors, wobei der Sollstrom gemäß dem Phasenkompensationswert korrigiert wird.
In einem Zustand, in welchem die Motorgeschwindigkeit hoch ist, ist das Lenkrad in einem schnell gedrehten Zustand oder in einem Zustand, der zu seiner zentralen (neutralen) Position zurückkehrt, mittels des selbstausrichtenden Drehmoments, aufgrund dessen, daß es aus den Händen eines Fahrers freigegeben wird, während er fährt. In diesen Fällen ist der Phasenkompensationswert während des Phasenkompensationsprozesses für das Lenkdrehmoment klein, so daß der Korrekturwert für die Motorausgabe in bezug auf die differentielle Komponente des Lenkdrehmoments sich Null nähert. Aus diesem Grund wird dann, wenn das Lenkrad aufgrund eines Freigebens bzw. Loslassens des Lenkrads den Rückkehrzustand annimmt, selbst wenn die Drehmomenten- Differentialausgabe aufgrund der Trägheitskraft des Lenkrads in der Fortfahrrichtung des Lenkrads ansteigt, der Korrekturbetrag der Motorausgabe klein, was zum Ergebnis hat, daß der Konvergenzbetrieb des Lenkrads sich ohne exzessive Hilfe verbessert. Zusätzlich ist deshalb, weil der Phasenkompensationswert für das Lenkdrehmoment derart entworfen ist, daß er gemäß der Geschwindigkeit des Motors variabel ist, eine ruhige Konvergenzbewegung des Lenkrads möglich.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist die Phasenkompensationseinrichtung aufgebaut aus einer Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Phasenkompensationswerts als Funktion einer Veränderung der Ausgabe der Lenkdrehmomenten-Erfassungseinrichtung und eines vorbestimmten Koeffizienten oder Faktors, und einer Verstärkungsmultiplikationseinrichtung zum Bestimmen einer Drehmomentenkompensationsausgabe durch Multiplizieren einer Verstärkung in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit mit dem Phasenkompensationswert.
Wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, wird die differentielle Verstärkung während des Phasenkompensationsprozesses für das Lenkdrehmoment klein, was zum Ergebnis hat, daß der Korrekturwert für die Motorausgabe in bezug auf die differentielle Komponente des Lenkdrehmoments sich Null nähert. Aus diesem Grund ist selbst dann, wenn die Drehmomentendifferentialausgabe aufgrund der Trägheit des Lenkrads ein Ausgeben in der Fortfahrrichtung des Lenkrads durchführt, während das Lenkrad aufgrund der Freigabe aus der manuellen Operation in einem Rückkehrzustand ist, der Korrekturbetrag für die Motorausgabe klein, wodurch der Konvergenzbetrieb des Lenkrads sich ohne exzessive Hilfe verbessert. Zusätzlich ist deshalb, weil die differentielle Verstärkung des Lenkdrehmoments veranlaßt ist, gemäß der Motorgeschwindigkeit variabel zu sein, ein ruhiger Konvergenzbetrieb des Lenkrads möglich. Darüber hinaus wird selbst dann, wenn das Lenkrad schnell zurückgebracht wird, da die differentielle Verstärkung des Lenkdrehmoments gemäß der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads variiert, das Lenkrad nicht seiner Instabilität unterzogen, die ein Gefühl erzeugt, daß etwas nicht paßt.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist die Steuereinrichtung zusätzlich mit einer Phasenkompensationsausgabe-Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Ausgabe der Phasenkompensationseinrichtung gemäß der Motorgeschwindigkeit versehen.
Mit dem Vorsehen dieser Einrichtung wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, die Begrenzung in bezug auf die differentielle Ausgabe des Lenkdrehmoments derart eingestellt, daß sie klein ist, um die Korrektur der Motorausgabe so durchzuführen, daß die differentielle Ausgabe des Lenkdrehmoments ausreichend effektiv ist, was zum Ergebnis hat, daß die Zurückbring- und Fortfahroperationen des Lenkrads einfach werden, um ein ruhiges Lenken des Lenkrads sicherzustellen. Andererseits wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, die Begrenzung in bezug auf die differentielle Ausgabe des Lenkdrehmoments derart eingestellt, daß sie groß ist, so daß der Korrekturwert für die Motorausgabe basierend auf der differentiellen Ausgabe des Lenkdrehmoments Null erreicht oder sich Null annähert. Demgemäß wird in einem Zustand, in welchem das Lenkrad aufgrund des Freigebens aus der manuellen Handhabung in einem Rückkehrzustand ist, selbst dann, wenn die Drehmomentendifferentialausgabe aufgrund der Trägheit des Lenkrads ein Ausgeben in der Fortfahrrichtung des Lenkrads ausführt, eine Begrenzung in bezug auf den Korrekturbetrag für die Motorausgabe auferlegt, die aus der differentiellen Ausgabe entsteht, was zum Ergebnis hat, daß der Konvergenzbetrieb des Lenkrads sich ohne exzessive Hilfe verbessert. Darüber hinaus wird veranlaßt, daß die Begrenzung, die der differentiellen Ausgabe des Lenkdrehmoments auferlegt wird, gemäß der Motorgeschwindigkeit variabel ist, wodurch ein ruhiger Konvergenzbetrieb des Lenkrads möglich ist. Weiterhin variiert selbst dann, wenn das Lenkrad in einen schnellen Rückkehrzustand gelangt, die Begrenzung in bezug auf die differentielle Ausgabe des Lenkdrehmoments gemäß der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads, was seine Instabilität eliminieren kann, die ein Gefühl erzeugt, daß etwas nicht paßt.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung weist die Phasenkompensationseinrichtung eine Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung zur Phasenkompensation der Ausgabe der Lenkdrehmomenten-Erfassungseinrichtung als Funktion eines Operationskoeffizienten auf, während die Phasenkompensationseinrichtung den Operationskoeffizienten auf der Basis der Motorgeschwindigkeit bestimmt.
Dieser Aufbau kann ungeachtet der Frequenz des Lenkdrehmoments zu einem guten Lenkgefühl beitragen. Resultierend aus Störungen, die beispielsweise dann entwickelt werden, wenn das Motorfahrzeug über einen kleinen Stein oder ein Gleis fährt, ist eine begrenzte oder feine Drehmomentenoszillation aufgrund von Hochfrequenzkomponenten der Lenkdrehmomenten-Eingangsfrequenz entfernbar. Zusätzlich wird in bezug auf die Niederfrequenzkomponenten der Lenkdrehmomenten-Eingangsfrequenz, die aufgrund der Drehmomentenvariation erzeugt werden, die durch das Lenken des Lenkrads verursacht wird, der Operationskoeffizient für die Phasenkompensation auf der Basis der Motorgeschwindigkeit so bestimmt, daß die Phasenkompensationsverstärkung mit der Erhöhung der Motorgeschwindigkeit kleiner wird, und somit stellt die Phasenkompensationsverstärkung, während das Lenkrad in einem nicht drehenden Zustand ist, einen großen Wert dar, was zum Ergebnis hat, daß die Rückkehr- und Fortfahroperationen des Lenkrads einfach werden, was eine ruhige Lenkhandhabung des Lenkrads zuläßt. Weiterhin ist es dann, wenn die Frequenzcharakteristik so eingestellt ist, daß die Verstärkung einen kleinen Wert darstellt, wenn das Lenkrad in einem Drehzustand ist, möglich, eine exzessive Hilfe zu unterdrücken, die aus einem exzessiven Anstieg der Phasenkompensationsverstärkung entsteht, und weiterhin eine Instabilität des Lenkrads zu vermeiden. Darüber hinaus wird deshalb, weil die Frequenzcharakteristik gemäß der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads selbst dann geändert werden kann, wenn das Lenkrad in einem freigegebenen und zurückgebrachten Zustand ist, die Verstärkung klein, wenn sich das Lenkrad mit einer hohen Geschwindigkeit dreht. Demgemäß ist es möglich, die exzessive Hilfe von den Drehmomentenvariationen zu der Zeit der Freigabe des Lenkrads zu unterdrücken, durch welche Unterdrückung der Überschußbetrag relativ zur neutralen Position des Lenkrads kleiner wird, was einen Konvergenzbetrieb des Lenkrads verbessert. Als Ergebnis dieser Effekte ist es möglich, die Instabilität des Lenkrads zu eliminieren, und somit eine Sicherheit und ein angenehmes Lenkgefühl zu bieten.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung wird dem Grenzwert für die Phasenkompensationsverstärkung oder die Phasenkompensationsausgabe eine Begrenzung auferlegt. Demgemäß kann dies eine Drehmomentenoszillation verhindern, die durch Erniedrigen der Phasenkompensationsverstärkung oder der Phasenkompensationsausgabe verursacht wird, und kann ein instabiles Gefühl für das Lenkrad aufgrund einer exzessiven Erhöhung in bezug auf die Verstärkung vermeiden.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist der Begrenzung der Phasenkompensationsverstärkung oder Phasenkompensationsausgabe eine Hysterese zugeteilt. Demgemäß läßt dies ein Verhindern der Oszillation der Verstärkung oder des Grenzwerts zu, welche aus den Störungen entsteht, wie beispielsweise dem Erfassungsfehler in bezug auf die Motorgeschwindigkeit.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung ist das Steuersystem zusätzlich mit einer Geschwindigkeits- Beibehaltungseinrichtung zum Halten eines maximalen Werts der Motorgeschwindigkeiten, wenn die Motorgeschwindigkeit einen ersten Entscheidungswert übersteigt, ausgestattet, und weiterhin mit einer Löscheinrichtung zum Löschen des beibehaltenen Werts der Motorgeschwindigkeit, wenn die Motorgeschwindigkeit unter einem zweiten Entscheidungswert ist, der kleiner als der erste Entscheidungswert ist, oder wenn sich die Polarität der Geschwindigkeit dreht, wobei die Steuerung auf der Basis des beibehaltenen Werts durchgeführt wird.
Da der maximale Wert der Motorgeschwindigkeit beibehalten und für die Steuerung verwendet wird, ist es möglich, eine Vibration oder eine Oszillation der Verstärkung und des Grenzwerts zu verhindern, die aus der Erfassungszeitgabe oder aus Erfassungsfehlern der Motorgeschwindigkeit entsteht. Zusätzlich wird der maximale Wert der Motorgeschwindigkeit immer rückgesetzt, wenn die Motorgeschwindigkeit unter dem ersten Entscheidungswert ist, während er beibehalten wird, wenn sie den ersten Entscheidungswert übersteigt, und das Beibehalten des maximalen Wert dauert an, bis die Motorgeschwindigkeit unter den zweiten Entscheidungswert geht oder bis die Polarität der Motorgeschwindigkeit invertiert wird. Daraufhin ist ohne Abhängigkeit von der Erfassungszeitgabe und dem Erfassungsfehler der Motorgeschwindigkeit die geeignete Verstärkung entsprechend der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads auf der Basis des beibehaltenen maximalen Werts der Motorgeschwindigkeit erhaltbar und für die Steuerung verwendbar. Darüber hinaus kann dann, wenn ein bestimmter Motorgeschwindigkeitswert, der die Entscheidung der Tatsache zuläßt, daß das Lenkrad im freigegebenen und zurückkehrenden Zustand ist, als der erste Entscheidungswert bestimmt wird, sich der Konvergenzbetrieb des Lenkrads zu der Zeit zu verbessern, zu welcher das Lenkrad im freigegebenen und zurückkehrenden Zustand ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung enthält die Phasenkompensationsverstärkung einen negativen Wert.
In diesem Fall arbeitet bei einer Steuerung ein Strom, der in eine Richtung entgegengesetzt zur Lenkrad-Drehrichtung fließt, am Motor, wenn die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads einen hohen Wert annimmt. Daraufhin dient der Motor als Last zum Reduzieren des Überschußbetrags zu der Zeit, zu welcher das Lenkrad im freigegebenen und zurückkehrenden Zustand ist, wobei der Konvergenzbetrieb des Lenkrads verbessert wird. Zusätzlich verringert sich die Motorgeschwindigkeit mit der auf einen negativen Wert eingestellten Verstärkung schnell, so daß die Verstärkung zu einem positiven Wert zurückkehrt, was in einer Eliminierung des Lenkgefühls resultiert, daß etwas nicht paßt.
Bei einer weiteren bevorzugten Form der Erfindung korrigiert die Sollstrom-Bestimmungseinrichtung den Sollstrom zum Motor, der als Funktion der Ausgabe der Lenkdrehmomenten- Erfassungseinrichtung bestimmt ist, so daß er gemäß der Motorgeschwindigkeit kleiner wird.
Demgemäß kann dann, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, beispielsweise dort, wo das Lenkrad im freigegebenen und zurückkehrenden Zustand ist, die Motorausgabe erniedrigt werden, so daß der Motor als Last dient, was die Konvergenzfähigkeit des Lenkrads verbessern kann. Weiterhin wird selbst dann, wenn das Lenkrad einer schnellen Handhabung unterzogen wird, die Hilfskraft kleiner, um ein gutes Ansprechgefühl zu liefern. Weiterhin ist es dann, wenn die Verstärkung oder die differentielle Ausgabe des Phasenkompensationsabschnitts weiter begrenzt wird, möglich, nicht nur eine erwünschtere Lenkrad-Rückkehrbewegung anzubieten, sondern auch einen exzellenteren Konvergenzbetrieb, und sogar ein besseres Lenkgefühl.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Aufgabe und die Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele genommen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen schneller klar, wobei:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das eine Anordnung eines Steuersystems für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm ist, das zum Beschreiben der Operation des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verfügbar ist;
Fig. 3 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit eines Motors und einer Verstärkung beim ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das eine Anordnung eines Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm ist, das nützlich zum Beschreiben der Operation des Steuersystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 6 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit eines Motors und einem Grenzwert für eine Phasenkompensationsausgabe beim zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das eine Anordnung eines Steuersystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm ist, das nützlich zum Beschreiben der Operation des Steuersystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 9 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit eines Motors, einer Verstärkung und einer Frequenz beim dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 10 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit eines Motors, einer Verstärkung und einer Hysterese bei einem vierten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 11 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einer Lenkgeschwindigkeit und einem Lenkdrehmoment zu der Zeit zeigt, zu welcher ein Lenkrad in einem zurückkehrenden Zustand ist, bei einem fünften Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm ist, das zur Erklärung der Operation eines Steuersystems gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel verfügbar ist;
Fig. 13 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und eines Motors und einer Verstärkung bei einem sechsten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 14 eine graphische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einem Lenkdrehmoment, einem Motorstrom und einer Lenkgeschwindigkeit bei einem siebten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
Fig. 15 ein Ablaufdiagramm ist, das nützlich zum Erklären der Operation eines Steuersystems gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist; und
Fig. 16 eine Darstellung zum schematischen Beschreiben einer Anordnung einer elektrisch betriebenen Servolenkvorrichtung nach dem Stand der Technik ist.
Hierin, nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Bei den Ausführungsbeispielen ist die vorliegende Erfindung auf eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung angewendet, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist.

Erstes Ausführungsbeispiel

Zu allererst wird eine Beschreibung mit einem Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung in Zusammenhang mit dem Blockdiagramm der Fig. 1, dem Ablaufdiagramm der Fig. 2 und der Ansicht der Fig. 3, die Kennlinien zeigt, beginnen.
In Fig. 1, die eine Anordnung des Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt, ist das Steuersystem derart gezeigt, daß es folgendes aufweist: einen Drehmomentensensor 9 zum Erfassen einer Rotationskraft (eines Lenkdrehmoments) eines Lenkrads 1 (siehe Fig. 16) eines Motorfahrzeugs, um ein elektrisches Signal entsprechend dem erfaßten Lenkdrehmoment zu erzeugen, eine Drehmomenten- Erfassungseinrichtung 20 zum Empfangen eines Ausgangssignals des Drehmomentensensors 9, eine Phasenkompensationseinrichtung 21 zum Kompensieren der Phase eines Ausgangssignals der Drehmomenten-Erfassungseinrichtung 20, eine Motorgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 23 zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Motors 10, um ein Signal entsprechend der erfaßten Geschwindigkeit in Richtung zur Phasenkompensationseinrichtung 21 auszugeben, und eine Motorstrom-Erfassungseinrichtung 24 zum Erfassen eines Stroms, der zum Motor 10 zugeführt wird. Ebenso im Steuersystem enthalten sind eine Sollstrom- Bestimmungseinrichtung 25 zum Bestimmen eines Sollwertes eines Stroms zum Motor 10 auf der Basis der Ausgabe der Drehmomenten-Erfassungseinrichtung 20, eine Motorausgabe- Bestimmungseinrichtung 28 zum Bestimmen einer Ausgabe des Motors 10 auf der Basis der Ausgabe der Phasenkompensationseinrichtung 21, der Ausgabe der Motorstrom-Erfassungseinrichtung 24 und der Ausgabe der Sollstrom-Bestimmungseinrichtung 25, und eine Motorausgabeeinrichtung 29 zum Zuführen eines Stroms gemäß der Ausgabe der Motorausgabe-Bestimmungseinrichtung 28 zum Motor 10. Die Phasenkompensationseinrichtung 21 ist aus einer Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung 21a und einer Verstärkungs-Multiplikationseinrichtung 21b aufgebaut, die später beschrieben werden.
Die Drehmomenten-Erfassungseinrichtung 20 antwortet auf ein Ausgangssignal des Drehmomentensensors 9, um ein entsprechendes Drehmomentensignal zu sowohl der Sollstrom- Bestimmungseinrichtung 25 als auch der Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 21a der Phasenkompensätionseinrichtung 21 zuzuführen. Die Sollstrom-Bestimmungseinrichtung 25 bestimmt einen Sollstrom-Befehlswert gemäß dem Drehmomentensignal, während die Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 21a der Phasenkompensationseinrichtung 21 einen Phasenkompensationswert unter Verwendung einer Variation des Drehmomentensignals und eines vorbestimmten Koeffizienten berechnet und das Berechnungsergebnis zur Verstärkungs-Multiplikationseinrichtung 21b in derselben Phasenkompensationseinrichtung 21 ausgibt. Die Verstärkungs- Multiplikationseinrichtung 21b bestimmt eine Drehmomentenkompensationsausgabe durch Multiplizieren des vorgenannten Phasenkompensationswerts mit einer Verstärkung. Die Verstärkung, die für den Multiplikationsprozeß in der Verstärkungs-Multiplikationseinrichtung 21b verwendet wird, wird auf der Basis der in der Motorgeschwindigkeits- Erfassungseinrichtung 23 erfaßten Motorgeschwindigkeit bestimmt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Zusätzlich erfaßt die Motorstrom-Erfassungseinrichtung 24 einen Strom, der in den Motor 10 fließt.
Fig. 3 ist eine Darstellung (Abbildung) einer Kennlinie, die beim Bestimmen einer Verstärkung gemäß der Motorgeschwindigkeit verfügbar ist. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, stellt die Verstärkung bei diesem Ausführungsbeispiel einen kleineren Wert dar, wenn die Motorgeschwindigkeit ansteigt, wobei die oberen und unteren Grenzen für die Verstärkung jeweils auf Lim1 und Lim2 eingestellt sind. Mit den oberen und unteren Grenzen, die der Verstärkung zugeteilt sind, ist eine Verhinderung in bezug auf die Instabilität des Lenkrads möglich, die aus einem exzessiven Erhöhen der Verstärkung und der Erzeugung einer Drehmomentenoszillation entsteht, die aus einer exzessiven Verkleinerung der Verstärkung resultiert.
Als zweites addiert ein Additionsabschnitt 26 einen in der Sollstrom-Bestimmungseinrichtung 25 bestimmten Sollstrom- Befehlswert zu einem in der Phasenkompensationseinrichtung 21 erhaltenen Drehmomentenkompensationswert, woraufhin ein Subtraktionsabschnitt 27 einer Abweichung zwischen diesem Additionswert und einem in der Motorstrom- Erfassungseinrichtung 24 erfaßten Motorstromwert berechnet und die berechnete Abweichung zur Motorausgabe- Bestimmungseinrichtung 28 zuführt. Die Motorausgabe- Bestimmungseinrichtung 28 erhält einen Motorausgabewert als Funktion dieser Abweichung und gibt ihn dann zur Motorausgabeeinrichtung 29 aus. Darauffolgend führt die Motorausgabeeinrichtung 29 dem Motor 10 einen Strom entsprechend dem erhaltenen Motorausgabewert zu. Die Motorgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 23 empfängt den Ausgangswert der Motorausgabeeinrichtung 29 und den Motorstrom-Erfassungswert der Motorstrom- Erfassungseinrichtung 24, wobei eine Motorgeschwindigkeit auf der Basis eines Motorausgabewerts (der Ausgabe der Motorausgabeeinrichtung 29) und eines realen Motorstroms (der Ausgabe der Motorstrom-Erfassungseinrichtung 24) abgeschätzt wird. Bei dieser Erfindung ist die Steuereinrichtung aus der Phasenkompensationseinrichtung 21, der Sollstrom- Bestimmungseinrichtung 25, dem Additionsabschnitt 26, dem Subtraktionsabschnitt 27 usw. gebildet.
Hierin nachfolgend wird die Operation des Steuersystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Fig. 2 beschrieben werden. Beispielsweise führt die elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung wiederholt die Prozesse der Fig. 2 in konstanten Zeitintervallen aus. In Fig. 2 beginnt diese Operation mit einem Schritt 41 zum Erhalten eines Lenkdrehmoments bzw. Lenkmoments durch die Drehmomenten-Erfassungseinrichtung 20 als Eingangswert. Es wird veranlaßt, daß dieser eingegebene Drehmomentenwert in einem Speicher eines Mikrocomputers gespeichert wird, der nicht gezeigt ist. Darauffolgend wird ein Schritt 42a ausgeführt, um einen Phasenkompensationswert als Funktion eines voreingestellten Koeffizienten und einer Abweichung des gegenwärtigen Drehmomentenwerts aus einem Lenkmomentenwert zu berechnen, der im vorherigen Prozeß des Schritts 41 erhalten und im Speicher gespeichert ist. Da, wie es oben beschrieben ist, diese Operation in konstanten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt wird, ist die Lenkmomentenabweichung äquivalent zu einer Variation des Drehmoments pro Einheitszeit. Demgemäß resultiert dieser Prozeß im wesentlichen in einem Drehmomentendifferential- Berechnungsprozeß. Weiterhin geht der Operationsablauf weiter zu einem Schritt 43, um einen Motorstrom von der Motorstrom- Erfassungseinrichtung 24 zu empfangen, dem dann ein Schritt 44 folgt, um eine gemäß einer vorbestimmten Funktion erhaltenen Motorgeschwinäigkeit auf der Basis dieses Motorerfassungsstroms und des im Speicher des Mikrocomputers gespeicherten Ausgangswerts der Motorausgabeeinrichtung 29 abzuschätzen. Es folgt ein Schritt 45 zum Erhalten einer Verstärkung auf der Basis des Motorgeschwindgikeits- Schätzwerts gemäß der Kennliniendarstellung (Abbildung) der Fig. 3. Übrigens kann diese Verstärkung gemäß einer funktionellen Gleichung berechnet werden. Nach der Beendigung des Schritts 45 geht der Operationsablauf zu einem Schritt 46, damit ein Drehmomentenkompensationswert durch eine Multiplikation der im Schritt 45 erhaltenen Verstärkung mit dem im Schritt 42a erhaltenen Phasenkompensationswert berechnet wird. Dieser Drehmomentenkompensationswert hat gemäß den sich ändernden Richtungen des Lenkmoments positive und negative Polaritäten. Zwischenzeitlich folgt ein Schritt 47 zum Erhalten eines Sollstromwerts, der zum Motor zuzuführen ist, auf der Basis des im Schritt 41 eingegebenen Lenkmoments. Dieser Sollstromwert kann auch durch eine vorbestimmte Abbildung oder eine gegebene funktionelle Gleichung zugeteilt werden.
Danach ist ein Schritt 48 implementiert, um den im Schritt 46 erhaltenen Drehmomentenkompensationswert zu dem im Schritt 47 erhaltenen Sollstromwert zu addieren, dem dann ein Schritt 49 zum Erhalten einer Abweichung aus dem im Schritt 43 eingegebenen Motorstromwert folgt. Weiterhin folgt ein Schritt 50 zum Erhalten eines zum Motor 10 auszugebenden Motorausgabewerts aus dieser Abweichung, und dann ist ein Schritt 51 implementiert, um dem Motor einen Strom entsprechend dem Motorausgabewert zuzuführen. Der zu dieser Zeit ausgegebene Motorausgabewert wird im Speicher des Mikrocomputers gespeichert. Nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode startet die Operation wieder mit dem vorgenannten Schritt 41.
Somit wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, die Verstärkung in der Phasenkompensationseinrichtung 21 groß, was zum Ergebnis hat, daß die Rückkehr- und Fortfahr- Operationen des Lenkrads 1 leicht gehen, um eine ruhige Lenkradhandhabung sicherzustellen. Andererseits wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, die Verstärkung in der Phasenkompensationseinrichtung 21 klein, und somit ist der Korrekturbetrag für die Motorausgabe selbst dann klein, wenn eine Drehmomentendifferentialausgabe aufgrund der Trägheit des Lenkrads 1 eine Ausgabe in der Lenkrad- Fortfahrrichtung ausführt, und eine exzessive Hilfe findet nicht statt, so daß der Konvergenzbetrieb des Lenkrads 1 sich verbessern kann. Darüber hinaus ist deshalb, weil die Verstärkung in der Phasenkompensationseinrichtung 21 derart durchgeführt wird, daß sie gemäß der Geschwindigkeit des Motors 10 variabel ist, eine ruhige Konvergenz des Lenkrads 1 möglich. Weiterhin variiert selbst dann, wenn das Lenkrad 1 einer schnellen Handhabung unterzogen wird, die Verstärkung in der Phasenkompensationseinrichtung 21 gemäß der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1, was ein nicht passendes Lenkempfinden beschneiden kann.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operation des Steuersystems zeigt, und Fig. 6 ist eine charakteristische Darstellung, die zum Beschreiben des Steuersystems nützlich ist. In Fig. 4 sind Blöcke, die mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, in bezug auf die Funktion zu denjenigen in Fig. 1 identisch, und ihre Beschreibung wird der Kürze halber weggelassen werden.
Der Unterschied dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 betrifft nur die Anordnung einer Phasenkompensationseinrichtung (22). Genauer gesagt weist die Phasenkompensationseinrichtung 22 bei diesem Ausführungsbeispiel folgendes auf: eine Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 22a zum Berechnen eines Phasenkompensationswerts unter Verwendung einer Variation eines Drehmomentensignals und eines vorbestimmten Koeffizienten, und weist weiterhin eine Phasenkompensationsausgabe-Begrenzungseinrichtung 22b zum Vergleichen des Phasenkompensationsausgabewerts von der Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung 22a mit einem gegebenen Phasenkompensationsausgabe-Begrenzungswert zum Begrenzen dese Phasenkompensationsausgabewerts auf den gegebenen Phasenkompensationsausgabe-Begrenzungswert auf, wenn der Phasenkompensationsausgabewert den Phasenkompensationsausgabe-Begrenzungswert übersteigt. Der Phasenkompensationsausgabe-Begrenzungswert wird gemäß der in der Motorgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 23 erfaßten Motorgeschwindigkeit bestimmt und zeigt eine Kennlinie, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 6 ist eine Kennliniendarstellung bzw. eine charakteristische Darstellung (Abbildung), die nützlich zum Bestimmen eines Grenzwerts für eine Drehmomentendifferentialausgabe gemäß der Motorgeschwinigkeit ist. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, sind die oberen und unteren Grenzen für den Drehmomentendifferentialausgabe-Grenzwert jeweils auf Lim3 und Lim4 eingestellt, wodurch es möglich ist, das instabile Empfinden für das Lenkrad 1 zu verhindern, das aus einer exzessiven Erhöhung der Phasenkompensationsausgabe entsteht, gekoppelt mit dem Auftreten der Drehmomentenoszillation, die aus einem zu großen Kleinerwerden der Phasenkompensationsausgabe resultiert.
Hierin nachfolgend wird seine Operation in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 beschrieben werden. In Fig. 5 sind Prozesse, die mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, in bezug auf die Operation identisch zu denjenigen in Fig. 2, und ihre Beschreibung wird der Einfachheit halber weggelassen werden.
Ein Schritt S2 ist angesichts eines Erhaltens eines Phasenausgabe-Begrenzungswerts X auf der Basis der Motorgeschwindigkeit implementiert, die im Schritt 44 gemäß der in Fig. 6 gezeigten Kennlinie abgeschätzt ist. Darauffolgend folgt ein Schritt S3 zum Begrenzen des Phasenkompensations-Ausgabewerts, der im Schritt 42a erhalten wird, auf den Begrenzungswert X, wenn der Phasenkompensationsausgabewert größer als der Begrenzungswert X ist. In diesem Fall stellt der Begrenzungswert für die Phasenkompensationsausgabe, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, einen kleineren Wert dar, wenn die Motorgeschwindigkeit größer wird. Zusätzlich ist dieser Begrenzungswert X auf der Basis einer gegebenen Funktion erhaltbar, wobei die Motorgeschwindigkeit variabel ist.
Somit wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, die Begrenzung der Ausgabe einer Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 22a entspannt, um die Motorausgabe so zu korrigieren, daß die Phasenkompensationsausgabe für das Lenkmoment ausreichend effektiv ist, was zum Ergebnis hat, daß die Rückkehr- und Fortfahr-Operationen des Lenkrads 1 einfach werden, um das Lenkrad 1 ruhig betreibbar zu machen. Andererseits wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, die Begrenzung der Ausgabe der Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 22a stark auferlegt, so daß der Motorausgabe-Korrekturwert basierend auf der Ausgabe der Phasenkompoensationsausgabe-Berechnungseinrichtung 22a nahe Null wird. Folglich findet selbst dann, wenn die Phasenkompensationsausgabe aufgrund der Trägheit des Lenkrads 1 ein Ausgeben in der Lenkrad-Fortfahrrichtung ausführt, wenn das Lenkrad 1 im Rückkehrzustand (einem Zustand eines Drehens mit hoher Geschwindigkeit) aufgrund des Freigebens aus den Händen eines Fahrers ist, da eine Phasenkompensationsausgabe- Begrenzungseinrichtung 22b den Korrekturbetrag für die Motorausgabe begrenzt, keine exzessive Hilfe statt, sondern der Konvergenzbetrieb des Lenkrads 1 kann sich verbessern.
Weiterhin ist deshalb, weil die Begrenzung für die Lenkmomentendifferentialausgabe gemäß der Geschwindigkeit des Motors 10 variiert, eine ruhige Konvergenz des Lenkrads möglich. Darüber hinaus gibt es selbst dann, wenn das Lenkrad 1 in einem schnellen Handhabungszustand gelangt, da die Begrenzung für die Lenkmomentendifferentialausgabe auch gemäß der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 variiert, zu dieser Zeit keine nicht passende Lenkempfindung.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt, Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operation des Steuersystems zeigt, und Fig. 9 ist eine Kennliniendarstellung. Blöcke der Fig. 7, die mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, sind in bezug auf die Operation dieselben wie diejenigen in Fig. 1, und ihre Beschreibung wird weggelassen werden.
Das Ausführungsbeispiel ist dasselbe wie das vorangehende erste Ausführungsbeispiel, außer daß die Phasenkompensationseinrichtung auf die durch die Motorgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 23 erfaßte Motorgeschwindigkeit antwortet, um einen Operationskoeffizienten auf der Basis der erfaßten Motorgeschwindigkeit zu bestimmen. Dieser Operationskoeffizient entspricht einem Phasenvoreilkoeffizienten oder einem Phasennacheilkoeffizienten. Eine Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 21c führt die Phasenkompensationsberechnung unter Verwendung dieses Operationskoeffizienten durch, und die Ausgabe der Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung 21c steuert die Motorausgabe. Weiterhin zeigt die Fig. 9 die Beziehung (die Kennlinie) zwischen der Lenkmomentenfrequenz und der allgemeinen Voreilphase der Verstärkung in der Phasenkompensationseinrichtung. Gemäß dieser Kennlinie nimmt die Verstärkung dann, wenn die Lenkfrequenz (die Frequenz des Lenkmoments) hoch ist, ungeachtet dessen, ob die Motorgeschwindigkeit hoch oder niedrig ist, allgemein einen konstanten Wert an. Zusätzlich ist veranlaßt, daß der Operationskoeffizient gemäß der Motorgeschwindigkeit variiert, und die Frequenzkennlinie ist so eingestellt, daß die Verstärkung im Niederfrequenzbereich kleiner wird, wenn die Motorgeschwindigkeit höher wird.
Hierin nachfolgend wird die Operation unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Fig. 8 beschrieben werden. In Fig. 8 sind die mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 gezeigten Prozesse in bezug auf die Operation identisch zu denjenigen in Fig. 2, und ihre Beschreibung wird weggelassen werden.
Ein Schritt 54 wird ausgeführt, um einen Phasenkompensationskoeffizienten auf der Basis der im Schritt 44 abgeschätzten Motorgeschwindigkeit zu erhalten, dem dann ein Schritt 42b folgt, um die Phasenkompensationsberechnungsoperation unter Verwendung des erhaltenen Phasenkompensationskoeffizienten durchzuführen. Die Phasenkompensations-Berechnungsoperation beruht auf der folgenden Übertragungsfunktion G(s).
G(s) = (s/ωs) / (1 + s/n·ωs)
wobei s eine abgeleitete Funktion zeigt, ωs eine Lenkmomentenfrequenz bezeichnet und n eine Verstärkung bezeichnet, wobei n und/oder ωs aus der Motorgeschwindigkeit erhalten werden.
In Bezug auf die Verstärkung n dieser Gleichung bedeutet die Gleichung dann, wenn n > 1 gilt, die Phasenvoreilkompensation, und stellt sie dann, wenn 0 < n < 1 gilt, die Phasennacheilkompensation dar. Weiterhin hängt die Verstärkung der Phasenkompensationseinrichtung von dem Wert n ab, der das Maximum von 201 log(n) dB annimmt. Zusätzlich zeigt sich in einem Fall, in welchem n gemäß der Motorgeschwindigkeit bestimmt wird, derselbe Effekt wie beim vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus dient ωs als Faktor zum Bestimmen der Kennlinie für die Verstärkung der Phasenkompensationseinrichtung und des Lenkmoments.
Somit wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, die Frequenzkennlinie bei der Phasenkompensations- Berechnungsoperation (Schritt 42b) beispielsweise auf eine Kennlinie eingestellt, wie sie durch eine Kurve fa in Fig. 9 gezeigt ist (die Verstärkung in einem unteren Lenkfrequenzbereich zur Zeit einer niedrigen Motorgeschwindigkeit ist relativ groß), und somit kann aufgrund der Korrektur der Motorausgabe in der Phasenkompensations-Berechnungsoperation (Schritt 42b) die Rückkehr- und Fortfahr-Handhabung einfach gemacht werden, um eine ruhige Lenkradoperation bzw. -bedienung zu erfüllen. Andererseits wird dann, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, die Phasenkompensationskennlinie bei der Phasenkompensations-Berechnungsoperation (Schritt 42b) beispielsweise auf eine Kennlinie eingestellt, wie sie durch eine Kurve fb in Fig. 9 gezeigt ist (die Verstärkung im unteren Lenkfrequenzbereich zu der Zeit einer hohen Motorgeschwindigkeit ist relativ klein), was zum Ergebnis hat, daß selbst dann, wenn die Phasenkompensationsausgabe in der Lenkrad-Fortfahrrichtung aufgrund der Trägheit des Lenkrads 1 ansteigt, wenn das Lenkrad 1 in einem Rückkehrzustand ist, der Korrekturbetrag für die Motorausgabe klein. Zusätzlich findet keine exzessive Hilfe statt, sondern die Konvergenz des Lenkrads 1 kann sich verbessern. Weiterhin ist eine ruhige Konvergenz des Lenkrads 1 dafür möglich, daß sich die Phasenkompensationskennlinie gemäß der Geschwindigkeit des Motors 10 verändert. Weiterhin verändert sich der Phasenkompensationskoeffizient selbst dann, wenn das Lenkrad 1 einer schnellen Handhabung unterzogen wird, gemäß der Lenkgeschwindigkeit (der Lenkfrequenz) des Lenkrads 1, was in keiner nicht passenden Lenkempfindung resultiert. Darüber hinaus ist selbst dann, wenn eine Hochfrequenzkomponente in das Lenkmoment aufgrund einer Störung oder von ähnlichem eingeführt wird, die Drehmomenten- Hochfrequenzkomponente entfernbar, wodurch es möglich gemacht wird, Drehmomentenvariationen bzw. -schwankungen aufgrund einer Hochfrequenzoszillation des Lenkrads, welche beispielsweise dann auftreten können, wenn das Motorfahrzeug über einen kleinen Stein oder ein Gleis fährt, zu unterdrücken.
In Fig. 9 können fa und fb unter Verwendung der vorgenannten Übertragungsfunktion wie folgt ausgedrückt werden:
fa = (s/ω1)/(1 + s/n·ωs1)
fb = (s/ω2)/(1 + s/n·ωs2)
Die Beziehung zwischen ωs1 und ωs2 ist als ωs1 < ωs2 angenommen. Weiterhin wird in dem Fall, daß der Wert der Verstärkung n derart eingestellt ist, daß er groß ist, der maximale Wert der Verstärkung groß, und wird dann, wenn er derart eingestellt ist, daß er klein ist, der maximale Wert der Verstärkung niedriger.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die zum Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung verfügbar 15t. Ein Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Verstärkungskennlinie der Fig. 3, die durch die Verstärkungs-Multiplikationseinrichtung 21b der Fig. 1 bestimmt wird, eine Hysterese zugeteilt wird. Dieses Merkmal kann den Einfluß auf die Verstärkung selbst dann steuern, wenn die Motorgeschwindigkeit etwas schwankt, und zwar durch die Erfassungsfehler des Schätzwerts der Motorgeschwindigkeit oder ähnliches. Zusätzlich ist es auch geeignet, daß auf dieselbe Weise der Kennlinie der Fig. 6 zwischen der Motorgeschwindigkeit und dem Drehmomemtendifferentialausgabe- Begrenzungswert, der in der Phasenkompensations- Berechnungseinrichtung 22a des zweiten Ausführungsbeispiels der Fig. 4 erhalten wird, eine Hysterese zugeteilt wird. In diesem Fall ist der Einfluß auf den Drehmomentendifferentialausgabe-Begrenzungswert auch selbst dann steuerbar, wenn die Motorgeschwindigkeit etwas schwankt bzw. variiert, und zwar durch die Erfassungsfehler des Schätzwerts der Motorgeschwindigkeit oder ähnliches.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Weiterhin wird hierin nachfolgend ein fünftes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 beschrieben werden. Fig. 11 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen einem Lenkmoment und einer Lenkgeschwindigkeit für den Fall, in welchem das Lenkrad aus der Handhabung in einem Zustand freigegeben wird, in welchem das Motorfahrzeug fährt. Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, nehmen das Lenkmoment und die Lenkgeschwindigkeit dann, wenn das Lenkrad 1 in einem gehaltenen Zustand ist, im wesentlichen einen konstanten Wert an. Zusätzlich steigt zu dieser Zeit das Lenkmoment an, weil der Fahrer das Lenkrad 1 hält. Wenn der Fahrer das Lenkrad 1 aus diesem Zustand freigibt, gibt das Lenkmoment, bis das Lenkmoment Null erreicht, mittels des selbstausrichtenden Drehmoments des Motorfahrzeugs aus. Nachdem das Lenkmoment durch die Nullstelle läuft, tritt aufgrund der Trägheitskraft des Lenksystems, wie beispielsweise des Lenkrads 1 ein Lenkmoment auf (Kennlinie A in Fig. 11). Weiterhin dreht sich das Lenkrad dann, wenn der Fahrer das Lenkrad 1 freigibt bzw. losläßt, in Richtung zu seiner neutralen Position mittels des selbstausrichtenden Drehmoments. Diese Rotationsgeschwindigkeit wird zu einem Maximum, wenn das Lenkmoment Null ist (Kennlinie B in Fig. 11). Jedoch in dem Fall, in welchem die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 durch einen Beobachter oder von ähnlichem erfaßt wird, wird es manchmal aufgrund der Erfassungsfehler der Lenkgeschwindigkeit und ähnlichem ungeachtet dessen nicht zu einem Maximum, das das Lenkmoment Null ist (beispielsweise Kennlinie C in Fig. 11).
Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen der Verstärkung gemäß der Lenkgeschwindigkeit zeigt. Die Operation des Ablaufdiagramms der Fig. 12 ist äquivalent zu der Operation, bei welcher die Verstärkung auf der Basis der Motorgeschwindigkeit in der Verstärkungs-Multiplikationseinrichtung 21b der Fig. 1 oder in der Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung 21c der Fig. 7 erhalten wird. Demgemäß ist es geeignet, daß die Motorgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 23 der Fig. 1 oder der Fig. 7 eine Geschwindigkeits- Beibehaltungseinrichtung zum Beibehalten des maximalen Werts der Motorgeschwindigkeit enthält, wenn die Motorgeschwindigkeit über dem ersten Entscheidungswert ist, und eine Löscheinrichtung zum Löschen des beibehaltenen Motorgeschwindigkeitswerts, wenn die Motorgeschwindigkeit unter dem zweiten Entscheidungswert ist, der kleiner als der erste Entscheidungswert ist, oder wenn sich die Polarität der Motorgeschwindigkeit dreht. Diese Einrichtungen können auch unabhängig von der Motorgeschwindigkeits- Erfassungseinrichtung 23 vorgesehen sein.
Hierin nachfolgend wird die Operation der Fig. 12 beschrieben werden. Ein Schritt 60 wird zuerst ausgeführt, um zu prüfen, um zu sehen, ob der Absolutwert der Motorgeschwindigkeit über einem ersten Entscheidungswert (einem Wert c in Fig. 11) ist.
Dieser erste Entscheidungswert dient als Entscheidungsstandard (Referenz) dafür, wenn das Lenkrad im Rückkehrzustand ist, und hängt von der Lenkrad- Rückkehrkennlinie des Motorfahrzeugs ab. Zusätzlich wird der Absolutwert für den Entscheidungswert verwendet. Wenn die Motorgeschwindigkeit den ersten Entscheidungswert übersteigt, wird in einem Schritt 61 ein Flag gesetzt. Es wird veranlaßt, daß dieses Flag gesetzt wird, wenn die Motorgeschwindigkeit über dem ersten Entscheidungswert ist, und gelöscht wird, wenn sie unter einen zweiten Entscheidungswert gelangt, was später beschrieben wird. Weiterhin ist ein Schritt 62 implementiert, um zu prüfen, ob die Motorgeschwindigkeit über der beibehaltenen Motorgeschwindigkeit ist oder nicht. Wenn sie über den beibehaltenen Wert ist, folgt ein Schritt 63, um den beibehaltenen Motorgeschwindigkeitswert zu aktualisieren.
Andererseits geht der Operationsablauf dann, wenn im Schritt 60 eine derartige Entscheidung getroffen wird, daß die Motorgeschwindigkeit unter dem ersten Entscheidungswert ist, weiter zu einem Schritt 64, um zu prüfen, ob das vorgenannte Flag im gesetzten Zustand ist oder nicht. Wenn es so ist, wird ein Schritt 65 implementiert, um zu prüfen, um zu sehen, ob die Motorgeschwindigkeit über einem zweiten Entscheidungswert ist. Wenn die Motorgeschwindigkeit kleiner als der zweite Entscheidungswert ist, folgt ein Schritt 66 zum Löschen des Flags, dem dann ein Schritt 67 zum Aktualisieren des beibehaltenen Motorgeschwindigkeitswerts folgt. Andererseits wird dann, wenn die Antwort des Schritt 64 negativ ist (das Flag nicht gesetzt ist)., der Schritt 67 zum Aktualisieren des beibehaltenen Motorgeschwindigkeitswerts ausgeführt. Weiterhin ist ein Schritt 68 implementiert, um die Verstärkung auf der Basis des beibehaltenen Motorgeschwindigkeitswerts zu erhalten. Diese Operation läßt zu, daß der Spitzenwert beibehalten wird, bis die Motorgeschwindigkeit unter den zweiten Entscheidungswert gelangt, nachdem die Motorgeschwindigkeit über dem ersten Entscheidungswert ist.
Mit der Ausführung von beispielsweise dieser Operation wird selbst dann, wenn die Lenkgeschwindigkeit (die Motorgeschwindigkeit) bei der Stelle a (der Lenkmomenten- Nullstelle) in Fig. 11 kein Spitzenwert ist, wie es durch die Kennlinie C in Fig. 11 gezeigt ist, der Spitzenwert beibehalten, und somit ist die optimale Verstärkung erhaltbar.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 13 ist eine graphische Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Motorgeschwindigkeit und einer Verstärkung bei einem sechsten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, kann die Phasenkompensationsverstärkung bei diesem Ausführungsbeispiel negative Werte annehmen, d. h. die Verstärkung nimmt einen negativen Wert an, wenn die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 hoch ist. Demgemäß wird die Steuerung so durchgeführt, daß der Motor 10 mit einem Strom angeregt wird, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Lenkrads 1 fließt. Als Ergebnis dient der Motor 10 als Last, um den Überschußbetrag zu der Zeit zu reduzieren, zu welcher das Lenkrad 1 in einem freigegebenen Zustand ist, wobei die Konvergenz verbessert ist. Zusätzlich veranlaßt, daß die Verstärkung einen negativen Wert annimmt, daß die Motorgeschwindigkeit schnell niedriger wird, und läßt das Kleinerwerden der Verstärkung (d. h. das Niedrigerwerden der Motorgeschwindigkeit) zu, daß die Verstärkung zu einem positiven Wert zurückkehrt, wodurch das nicht passende · Lenkgefühl eliminiert wird.
Darüber hinaus sind bei der Kennliniendarstellung der Fig. 13 die oberen und unteren Grenzen für die Verstärkung jeweils auf Lim5 und Lim6 eingestellt. Dies kann die instabile Empfindung des Lenkrads 1 vermeiden, was aus einer exzessiven Erhöhung der Verstärkung resultiert, und das Auftreten eines Schocks, der aus einem exzessiven Verringern der Verstärkung zu der Zeit der Lenkoperation des Lenkrads 1 entsteht.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Hierin nachfolgend wird ein siebtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben werden. Fig. 14 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen einem Soll-Motorstrom und einem Lenkmoment und Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operation bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt. Ein Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß eine Korrektur zum Verringern der Ausgabe zum Motor 10, die auf der Basis der Geschwindigkeit des Motors 10 erhalten wird, gemäß einer Abbildung durchgeführt wird. Die Operation bei diesem Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit der Kennliniendarstellung der Fig. 14 und dem Ablaufdiagramm der Fig. 15 beschrieben werden. Zu allererst wird ein Schritt 70 ausgeführt, um einen ersten Sollstrom IM1 auf der Basis eines eingegebenen Lenkmoments gemäß einer ersten Kennlinienabbildung D zu erhalten, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist. Darauffolgend wird ein Schritt 71 implementiert, um einen zweiten Sollstrom IM2 gemäß einer zweiten charakteristischen Abbildung bzw. Kennlinienabbildung E zu erhalten, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist. Nach diesem Schritt 71 wird ein Schritt 72 implementiert, um einen Sollstrom IM durch Interpolieren des ersten und des zweiten Sollstroms mit einer Motorgeschwindigkeit VM zu erhalten. Das bedeutet, daß eine Gleichung wie folgt ist:
IM = IM1 - (IM1 - IM2) · f (VM)
wobei f(VM) eine Funktion der Motorgeschwindigkeit VM anzeigt und einen positiven Wert annimmt.
Wenn f(VM) größer als Null, aber kleiner als 1 ist, nimmt der Sollstrom IM einen Wert zwischen IM1 und IM2 an.
Andererseits, wenn f(VM) nicht kleiner als 1 ist, wird der Wert IM kleiner als 11/12, und kann dann, wenn es nötig ist, einen negativen Wert (eine Rückwärtsdrehung des Motors 10) annehmen.
In dem Fall einer herkömmlichen Technik erhöhen sich dann, wenn die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 größer wird, auch die Trägheitskräfte des Lenkrads 1 und des Motors 10. Aus diesen Gründen erleichtert sich dann, wenn das Lenkrad 1 einer schnellen Handhabung (einer hohen Lenkgeschwindigkeit) unterzogen wird, die Antwort bzw. das Ansprechen des Lenkrads 1 sehr stark, wodurch ein nachteiliger Einfluß auf ein Gefühl ausgeübt wird. Anders ausgedrückt wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Motorausgabewert, der aus dem Lenkmoment erhalten wird, gemäß der Geschwindigkeit des Motors 10 so korrigiert, daß die Motorausgabe kleiner wird, wenn die Motorgeschwindigkeit hoch ist, was zum Ergebnis hat, daß ein gutes Ansprechgefühl während der Lenkoperation des Lenkrads 1 erhaltbar ist. Zusätzlich ist es deshalb, weil der Strom zum Motor 10 selbst dann reduziert wird, wenn das Lenkrad im Rückkehrzustand ist, d. h. wenn sich das Lenkrad mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, möglich, den Überschußbetrag gegenüber der neutralen Position des Lenkrads 1 zu unterdrücken. Als Ergebnis kann sich der Konvergenzbetrieb des Lenkrads 1 verbessern.
Weiterhin können sogar bei dem Prozeß, bei welchem der Sollstrom auf der Basis des phasenkompensierten Werts des Erfassungssignals des Drehmomentensensors 9 bestimmt wird, auf dieselbe Weise die Phasenkompensationsverstärkung oder der Phasenkompensationsoperationskoeffizient gemäß der Geschwindigkeit des Motors 10 erhalten werden. Es ist auch geeignet, die Phasenkompensationsausgabe zu begrenzen. Darüber hinaus sind mit diesem Prozeß, der im Schritt 47 in den Fig. 2, 5, 8 und anderen Figuren durchgeführt wird, der Konvergenzbetrieb und das Ansprechempfinden des Lenkrads 1 erhaltbar.

Claims

1. Steuersystem für eine elektrisch betriebene Servolenkung, das folgendes aufweist:

eine Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung (20) zum Erfassen eines an ein Lenksystem angelegten Lenkdrehmoments;

einen Motor (10), der mit dem Lenksystem gekoppelt ist; und

eine Steuereinrichtung (21, 23) zum Steuern des Motors (10) auf der Basis einer Ausgabe der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung (20); dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinrichtung (21, 23) den Motor (10) auf der Basis eines durch eine Phasenkompensation einer Ausgabe der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung (20) mit einer Geschwindigkeit des Motors (10) erhaltenen Werts steuert.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung folgendes enthält:

eine Sollstrom-Bestimmungseinrichtung (25) zum Bestimmen eines zum Motor (10) zuzuführenden Sollstroms auf der Basis der Ausgabe der Lenkdrehmoment- Erfassungseinrichtung (20); und

eine Phasenkompensationseinrichtung (21; 22) zum Erhalten eines Phasenkompensationswerts auf der Basis der Ausgabe der Lenkdrehxnoment-Erfassungseinrichtung und der Geschwindigkeit des Motors;

wobei der Sollstrom gemäß dem Phasenkompensationswert korrigiert wird.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Phasenkompensationseinrichtung (21) folgendes enthält:

eine Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung (21a) zum Berechnen des Phasenkompensationswerts als Funktion einer Variation der Ausgabe der Lenkdrehmoment- Erfassungseinrichtung (20) und eines vorbestimmten Koeffizienten; und

eine Verstärkungs-Multiplikationseinrichtung (21b) zum Bestimmen einer Drehmomentenkompensationsausgabe durch Multiplizieren einer gemäß der Motorgeschwindigkeit bestimmten Verstärkung mit dem Phasenkompensationswert.

4. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (21, 23; 22, 23) weiterhin mit einer Phasenkompensations- Ausgabebegrenzungseinrichtung (22b) zum Begrenzen einer Ausgabe der Phasenkompensationseinrichtung (22a) gemäß der Motorgeschwindigkeit versehen ist.

5. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Phasenkompensationseinrichtung (21; 22) aus einer Phasenkompensations-Berechnungseinrichtung (21a; 22a) zur Phasenkompensation der Ausgabe der Lenkdrehmoment- Erfassungseinrichtung (20) als Funktion eines Operationskoeffizienten aufgebaut ist, und die Phasenkompensationseinrichtung den Operationskoeffizienten auf der Basis der Motorgeschwindigkeit bestimmt.

6. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei einem Begrenzungswert für die Phasenkompensationsverstärkung und/oder eine Ausgabe der Phasenkompensationseinrichtung (22a) eine Begrenzung auferlegt ist,

7. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei der Begrenzung in bezug auf die Phasenkompensationsverstärkung und/oder eine Ausgabe der Phasenkompensationseinrichtung (22a) eine Hysterese zugeteilt ist.

8. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei ein maximaler Wert der Motorgeschwindigkeit beibehalten wird, wenn die Motorgeschwindigkeit einen ersten Entscheidungswert übersteigt, wobei der beibehaltene Wert zur Steuerung durch das Steuersystem verwendet wird; und der beibehaltene Wert der Motorgeschwindigkeit in Antwort auf das Auftreten der Tatsache, daß die Motorgeschwindigkeit unter einem zweiten Entscheidungswert ist, der kleiner als der erste Entscheidungswert ist, und/oder der Tatsache, daß sich die Polarität der Motorgeschwindigkeit dreht, gelöscht wird.

9. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei die Phasenkompensationsverstärkung einen negativen Wert enthält.

10. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Sollstrom- Bestimmungseinrichtung (25) den als Funktion der Ausgabe der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung (20) bestimmten Sollstrom zu dem Motor so korrigiert, daß der Sollstrom gemäß der Motorgeschwindigkeit kleiner wird.