DE4402423A1 - Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung für Automobile - Google Patents
Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung für AutomobileInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine
motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung für ein Automobil
oder Motorfahrzeug zum Unterstützen eines Fahrers beim
Lenken des Fahrzeuges durch Manipulieren eines Lenkrades.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine motorbetriebene
Servolenkungsvorrichtung, welche ein verbessertes Rückführ-
Funktionsvermögen des Lenkrades ohne ein Involvieren einer
Verschlechterung in der Linearität der
Hilfsdrehmomentsteuerung gewährleisten kann.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst eine
Beschreibung gemacht werden einer hierzu bekannten
motorbetriebenen Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm zum schematischen Zeigen einer
Konfiguration einer motorbetriebenen
Servolenkungsvorrichtung, welche hierzu bekannt ist und
beispielsweise offenbart ist in der japanischen ungeprüften
Patentanmeldungspublikation Nr. 35664/1985 (JP-A-60-35664).
Mit Bezug auf diese Figur ist diese Servolenkungsvorrichtung
ausgerüstet mit einem Drehmomentsensor 1 zum Erfassen eines
Lenkdrehmoments T eines Lenkrades (nicht gezeigt) und einem
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 zum Erfassen einer
Fahrzeuggeschwindigkeit V. Eine Ausgangswelle eines
elektrischen Motors 3 ist betriebsmäßig gekoppelt mit dem
Lenkrad. Der elektrische Motor 3 ist elektrisch verbunden
mit einer Gleichstromsleistungsversorgungsquelle, wie z. B.
einer Bordbatterie 4, über eine Brückenschaltung, bestehend
aus zwei Paaren von Schaltelementen, wie z. B.
Schalttransistoren, d. h. einem ersten Paar von
Schaltelementen Q1 und Q4 und einem zweiten Paar von
Schaltelementen Q2 und Q3 zum Zulassen, daß der Motor 3
selektiv entweder in der Vorwärts- oder in der
Rückwärtsrichtung angetrieben wird. Freilaufdioden D1 bis D4
sind verbunden über den jeweiligen Schaltelementen Q1 bis
Q4. Ein Widerstand 5 ist eingesetzt in einen Strompfad
zwischen der Batterie 4 und die oben erwähnte
Brückenschaltung. Eine Motorstromerfassungseinrichtung 6 ist
vorgesehen zum Erfassen eines Stroms I, der über den
Widerstand 5 den Motor 3 zugeführt wird.
Die Ausgaben des Drehmomentsensors 1, des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 2 und der
Motorstromerfassungseinrichtung 6 werden zugeführt an eine
Signalverarbeitungseinheit 7, welche angepaßt ist zum
Steuern der Schaltelemente Q1; Q4 oder Q2; Q3 auf der Basis
des Lenkmoments T, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des
Motorstroms I und eine Zielwertberechnungseinrichtung (nicht
gezeigt) zum arithmetischen Bestimmen oder Berechnen eines
Zielstromwertes IO des Motorstrom I auf der Basis des
Lenkdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, wie
erfaßt, eine Steuergrößenberechnungseinrichtung (nicht
gezeigt) zum Berechnen einer Steuergröße zum Steuern des
Motors 3 auf der Basis einer Abweichung oder Differenz
zwischen dem erfaßten Motorstrom I und dem Zielstromwert 10,
eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der Steuergröße,
welche oben erwähnt ist, in ein PWM-(Pulsbreitenmodulation)
Signal zum Steuern der Schaltelemente Q1; Q4 oder Q2; Q3
und eine Treiberschaltung (nicht gezeigt) zum Antreiben der
Schaltelemente in Übereinstimmung mit Arbeitsverhältnissen
oder Verhältnissen, wie angezeigt durch die PWM-Signale,
beinhaltet.
Als nächstes wird sich die Beschreibung richten auf einen
Betrieb der herkömmlichen Servolenkungsvorrichtung, welche
in Fig. 5 gezeigt ist.
Es sei beispielshalber angenommen, daß ein Fahrer des
Motorfahrzeugs versucht, daß Lenkrad in die rechte Richtung
(im Uhrzeigersinn) zu drehen. In diesem Fall gibt die
Signalverarbeitungseinheit 7 das Antriebssignal zum Steuern
einer Leitung der gepaarten Schaltelemente Q1 und Q4
abhängig von dem Lenkdrehmoment T und der
Fahrzeuggeschwindigkeit V, wie erfaßt durch den
Drehmomentsensor 1 bzw. den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
2, aus. An diesem Punkt sollte bemerkt werden, daß erste und
zweite Antriebsmodi vorgesehen sind zum Steuern der
Antriebselemente (Q1; Q4 oder Q2; Q3). Im ersten
Antriebsmodus wird eines der Schaltelemente (Q4 oder Q3) in
jedem Paar der Schaltelemente (Q1; Q4 oder Q2; Q3) in dem
Leitungszustand (EIN) gehalten, während das andere (Q1 oder
Q2) gesteuert wird in Abhängigkeit von dem Arbeitsverhältnis
des PWM-Signals. Andererseits werden in dem zweiten
Antriebsmodus beide der gepaarten Schaltelemente (Q1 und Q4
oder Q2 und Q3) angetrieben in Übereinstimmung mit dem
Arbeitsverhältnis des PWM-Signals.
Es sei wiederum beispielshalber angenommen, daß der erste
Antriebsmodus gültig ist und daß die Schaltelemente Q1 und
Q4 verantwortlich sind, die Vorwärtsrotation des Motors 3 zu
steuern, während die Schaltelemente Q2 und Q3 verantwortlich
sind, die Rückwärtsrotation des Motors 3 zu steuern.
Wenn der Fahrer das Lenkrad in der Uhrzeigerrichtung dreht
(was der Vorwärtsdrehung des Motors 3 entspricht), gibt die
Signalverarbeitungseinheit 7 dementsprechend ein
Motorenvorwärtsdrehsignal aus. In diesem Fall wird das eine
Q4 der gepaarten Schaltelemente Q1 und Q4 so gesteuert, daß
es konstant in dem Leitungszustand gehalten wird, während
das andere Q1 wiederholt ein- und ausgeschaltet in
Übereinstimmung mit dem Arbeitsverhältnis des PWM-Signals.
Während einer Periode, in dem der Schalttransistor Q1
eingeschaltet ist, wird ein Gleichstrom zugeführt an den
Motor 3, einen Strompfad der sich von der Batterie 4 nach
Masse über den Widerstand 5, das Schaltelement Q1, den Motor
3 und das Schaltelement Q4 erstreckt, was darin resultiert,
daß der Motor 3 sich in der Vorwärtsrichtung dreht
(entsprechend der Drehung im Uhrzeigersinn des Lenkrades).
Auf diese Art und Weise erzeugt der Motor 3 ein
Ausgangsdrehmoment einer Größe, welche abhängt von dem
Arbeitsverhältnis des PWM-Signals, mit dem das Schaltelement
Q1 ein- und ausgeschaltet wird. Das Ausgabedrehmoment des
Motors 3 unterstützt somit den Fahrer beim Lenken des
Motorfahrzeuges durch entsprechendes Reduzieren des
Lenkdrehmoments T, das durch den Fahrer angewendet wird.
Wenn das Lenkdrehmoment T, das an das Lenkrad angelegt wird,
gelöscht wird, kehrt das Lenkrad automatisch zur neutralen
oder Mittenposition unter einem Selbstausrichtungsdrehmoment
zurück.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, wird das
Schaltelement 4 in dem Leitungszustand (EIN) gehalten, sogar
wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist in dem ersten
Antriebsmodus. Dementsprechend wird eine geschlossene
Schaltung gebildet durch das Schaltelement Q4, die
Freilaufdiode D2 und den Motor 3, wie angedeutet durch
Pfeile, gezeigt in Fig. 5. Dementsprechend fließt, wenn der
Motor 3 sich auf Grund externer Kräfte dreht, wie z. B. einem
Selbstausrichtungsdrehmoment, einem Lastdrehmoment und
dergleichen, welches agiert, um die gelenkten Straßenräder
in ihre ursprünglichen Neutralpositionen zurückzuführen, in
dem oben erwähnten Zustand (d. h., wenn das Schaltelement Q4
in dem Leitungszustand ist, wobei das Schaltelement Q1 aus
ist) ein Strom, wie angedeutet durch die Pfeile, was darin
resultiert, daß der Motor 3 ein Drehmoment erzeugt, welches
völlig unabhängig von der Drehmomentsteuerung ist. In diesem
Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß keine Einrichtung
vorgesehen ist zum Ausschalten des Schaltelements Q4.
Dementsprechend kann der Strom, der durch den Motor 3 in dem
oben erwähnten Zustand fließt, nicht gesteuert werden.
Das durch den Motor 3 unabhängig von der
Servolenkungssteuerung erzeugte Drehmoment, wie oben
beschrieben, agiert als eine regenerative Bremskraft wenn
das Steuerrad zurückkehrt zur Mittenposition unter dem
Selbstausrichtungsdrehmoment, und reduziert somit die
Rückkehrgeschwindigkeit des Steuerrades.
Zum Lösen des oben erwähnten Problems, ist es vorstellbar,
den zweiten Antriebsmodus gültig zu machen, um dadurch das
Schaltelement Q4 ein-/auszuschalten zusammen mit dem
Schaltelement Q1 in Übereinstimmung mit dem
Arbeitsverhältnis des PWM-Signals. In diesem Fall wird die
Frequenz des PWM-Signals notwendigerweise ansteigen.
Dementsprechend wird unter dem Einfluß der Induktivität des
Motors 3 die Linearität in der Beziehung zwischen dem
Arbeitsverhältnis des PWM-Signals und dem Ausgangsdrehmoment
des Motors 3 verschlechtert, wodurch das Steuervermögen der
Servolenkungsvorrichtung erniedrigt ist.
Als nächstes werden Differenzen in der
Rückführcharakteristik des Lenkrades und der Linearität
aufgrund der Differenz in dem Ausgangsdrehmoment des Motors
3 zwischen dem ersten und zweiten Antriebsmodus
detaillierter beleuchtet werden.
Fig. 6A und 6B sind Wellenformdiagramme zum Illustrieren
von Spannungen (durchgezogene Linie) und Strömen I
(unterbrochene Linie) des Motors 3 im ersten bzw. zweiten
Antriebsmodus.
Wie ersichtlich durch Vergleich der Wellenformen, welche in
den Figuren gezeigt sind, unterscheidet sich der Motorstrom
I in dem ersten Antriebsmodus von dem in dem zweiten
Antriebsmodus. Solch eine Differenz in dem Motorstrom I kann
einer Differenz in der Ein-/Aus-Zeitkonstanten aufgrund
einer Differenz im ohmschen Widerstand beispielsweise des
Schaltelements Q4 zwischen dem ersten und zweiten
Antriebsmodus zugeschrieben werden. Insbesondere wenn eine
Induktivität des Motors 3 als konstant angenommen wird, ist
die Zeitkonstante der Motorschaltung einschließlich des
Widerstandes, des Schaltelements Q4 und des Motors 3
umgekehrt proportional zum Ein-/Aus-Widerstand des
Schaltelements Q4. Somit nimmt die Zeitkonstante einen
großen Wert an im ersten Antriebsmodus, in dem das
Schaltelement Q4 konstant in dem ein Zustand gehalten wird,
während die Zeitkonstante klein ist in dem zweiten
Antriebsmodus, wo das Schaltelement Q4 ein- und
ausgeschaltet wird.
Aus dem oben erwähnten Grunde ist die Zeitkonstante für den
regenerativen Bremsstrom des Motors 3, wenn das
Schaltelement Q4 ausgeschaltet ist in dem ersten
Antriebsmodus groß, wie gezeigt in Fig. 6A. Das bedeutet,
daß eine lange Zeit erforderlich ist für den Motorstrom I,
um abgeschwächt zu werden, obwohl eine hohe Linearität
gewährleistet werden kann zwischen dem Arbeitsverhältnis des
SW Signals und dem durch den Motor 3 erzeugten Drehmoment.
Dementsprechend ist die Rückführcharakteristik des Lenkrades
verschlechtert.
Andererseits ist in dem zweiten Antriebsmodus, wie gezeigt
in Fig. 6B, die oben erwähnte Zeitkonstante klein.
Dementsprechend ändert sich der Motorstrom I schnell, wenn
die Schaltelemente Q1 und Q4 ausgeschaltet werden. Mit
anderen Worten tendiert der Motorstrom I zum Abnehmen auf 0
unmittelbar ansprechend auf eine Änderung des PWM-Signals
auf den Aus-Pegel. Wegen schlechter Linearität wird die
Steuerung des Motorstroms I oder des Ausgangsdrehmoments auf
einen erwünschten Wert unstabil, insbesondere in einem
Steuerbereich, in dem der Strom I groß ist, was
Fluktuationen erzeugt in dem Ausgangsdrehmoment, sowie eine
Erzeugung von akustischem Steuerrauschen von dem Motor 3.
Fig. 7 ist ein charakteristisches Diagramm zum
Illustrieren einer Beziehung des Motorenausgangsdrehmoments
(Motorstrom I) zum Arbeitsverhältnis des PWM-Signals, wobei
das Ausgangsdrehmoment, das erzeugt wird, wenn das Lenkrad
nach rechts oder im Uhrzeigersinn gedreht wird, gezeigt ist
im ersten Quadranten, wobei das Ausgangsdrehmoment, das
erzeugt wird bei der Drehung nach links oder im
Gegenuhrzeigersinn des Lenkrades, im dritten Quadranten
gezeigt ist. Pfeile, gezeigt in Fig. 7, zeigen die Richtung
an, in der die Frequenz der PWM-Frequenz ansteigt. Aus
dieser Figur ist ersichtlich, daß die Linearität sich
verschlechtert, wenn der Antriebsmodus umgeschaltet wird von
dem ersten Antriebsmodus (a) auf den zweiten Antriebsmodus
(b).
Insbesondere erscheint klar aus Fig. 7, daß die
Ausgangsdrehmomentcharakteristik dargestellt wird im
wesentlichen durch eine lineare Funktion des
Arbeitsverhältnisses (d. h. die
Ausgangsdrehmomentcharakteristik zeigt eine hohe Linearität)
in dem ersten Antriebsmodus, dargestellt durch eine
Darstellung (a). Andererseits in dem zweiten Antriebsmodus,
dargestellt durch Kurven (b), nimmt die
Ausgangsdrehmomentcharakteristik eine nicht lineare Form an,
und eine Verschlechterung in der Linearität wird bemerkbar,
wenn die Frequenz des PWM-Signals ansteigt.
Weiterhin werden in dem zweiten Antriebsmodus
Rippelkomponenten des Motorstroms I, erzeugt beim Ein-/Aus
schalten der Schaltelemente Q1 und Q4, mehr bemerkbar im
Vergleich mit dem Motorstrom im zweiten Antriebsmodus, was
in einer Erzeugung von Radiorauschen sowie einer
Wärmeerzeugung der Schaltelemente Q1 bis Q4 und des
Rippelunterdrückungskondensators resultiert.
Wie aus der vorhergehenden Diskussion ersichtlich, ist die
Servolenkungsvorrichtung, welche hierzu bekannt ist und bei
der die Schaltelemente Q1, Q4 gesteuert werden nur in einem
der ersten und zweiten Antriebsmodi, insofern nachteilhaft,
als das die Rückführfunktionstüchtigkeit des Lenkrades
schlecht ist in dem ersten Antriebsmodus und daß die
Linearität der PWM-Steuerung verschlechtert ist in dem
zweiten Antriebsmodus.
Angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine motorbetriebene
Servolenkungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug zu schaffen,
bei der eine hohe Linearität realisiert werden kann in der
Relation zwischen den Motorenausgangsdrehmoment und dem
Arbeitsverhältnis des PWM-Signals und bei der das Lenkrad
Rückführ-Funktionsvermögen verbessert werden kann.
Angesichts der obigen und weitere Aufgaben, welche klarer mit
fortschreitender Beschreibung erscheinen werden, wird
erfindungsgemäß nach einem ersten allgemeinen Aspekt der
vorliegenden Erfindung eine motorbetriebene
Servolenkungsvorrichtung für ein Motorfahrzeug geschaffen,
welche umfaßt: einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines
Lenkdrehmoments, das angewendet ist auf ein Lenkrad, einen
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer
Geschwindigkeit des Motorfahrzeugs, einen elektrischen Motor
zum Assistieren einer Manipulation des Lenkrades, zwei Paare
von Schaltelementen, verbunden in Form einer
Brückenschaltung zusammen mit dem elektrischen Motor zum
Ermöglichen, daß der Motor selektiv in entweder einer
Vorwärts- oder einer Rückwärtsrichtung rotiert, eine
Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen des Stroms, der
durch den elektrischen Motor fließt, und eine
Signalverarbeitungseinheit zum Antreiben der Schaltelemente
auf der Basis des Lenkdrehmoment, der
Fahrzeuggeschwindigkeit und des Motorstroms, wobei die
Signalverarbeitungseinheit eine Lenkrad-Rückführ-
Entscheidungseinrichtung beinhaltet zum Entscheiden, ob oder
ob nicht das Lenkrad des Motorfahrzeugs in einem
Rückführstand ist, in dem das Lenkrad in eine Mittenposition
zurückgeführt wird, eine Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung
zum arithmetischen Bestimmen eines Zielstromwertes des
Motorstroms auf der Basis des Lenkdrehmoments der
Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Steuergrößen-
Arithmetikeinrichtung zum arithmetischen Bestimmen einer
Steuergröße für den elektrischen Motor in Abhängigkeit von
einer Abweichung des Motorstroms von dem Zielstromwert,
eine Auswahleinrichtung zum Erzeugen von ersten und zweiten
Steuergrößen entsprechend einem ersten bzw. zweiten
Steuermodus auf der Basis der Steuergröße, die ausgegeben
wird von der Steuergrößenarithmetik-Einrichtung und zum
Auswählen von einer der ersten und zweiten Steuergrößen in
Abhängigkeit von dem Resultat der Entscheidung bzgl. des
Rückführzustandes des Lenkrades, eine Umwandlungseinrichtung
zum Umwandeln der ersten und zweiten Steuergrößen in erste
bzw. zweite PWM-Arbeitsverhältnisse zum Steuern der
Schaltelemente und eine Treibereschaltung zum Antreiben der
Schaltelemente auf der Basis des ersten oder zweiten PWM-
Arbeitsverhältnisses, wobei die Auswahleinrichtung die erste
Steuergröße entsprechend dem ersten Antriebsmodus erzeugt,
wenn das Lenkrad als sich nicht in dem Rückführzustand
befindlich entschieden wird, während sie die zweite
Steuergröße entsprechend dem zweiten Antriebsmodus erzeugt,
wenn das Lenkrad als sich in den Rückführzustand befindlich
entschieden wird, und wobei die Treiberschaltung anspricht
auf das erste PWM-Arbeitsverhältnis, um dabei das erste
Schaltelement in jedem Paar konstant zu halten und das
andere Schaltelement und in jedem Paar mit dem ersten PWM-
Arbeitsverhältnis ein- und auszuschalten, während die
Treiberschaltung auf das zweite PWM-Arbeitsverhältnis
anspricht, um dabei beide Schaltelemente in jedem Paar ein- und
auszuschalten mit dem zweiten PWM-Arbeitsverhältnis.
Mit der Anordnung der Servolenkungsvorrichtung, welche oben
beschrieben ist, kann eine hohe Linearität aufrechterhalten
werden in der Relation zwischen dem Motorausgangsdrehmoment
und dem PWM-Arbeitsverhältnis, ausgewählt für den ersten
Antriebsmodus bei der normalen Manipulation des Lenkrades,
wodurch eine weiche Lenkdrehmomentsteuerung realisiert
werden kann, wobei ungewolltes Radiorauschen und
Wärmeerzeugung der Schaltungskomponenten auf ein Minimum
unterdrückt werden. Andererseits kann beim Rückführen des
Lenkrades in die neutrale oder Mittenposition unter einem
Selbstausrichtungsdrehmoment eine regenerative Bremsaktion
des Motors unterdrückt werden über die Steuerung des zweiten
Antriebsmodus. Somit kann die Lenkradmanipulations-
Funktionstüchtigkeit signifikanterweise verbessert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmt
die Lenkrad-Rückführzustand-Entscheidungseinrichtung den
Zustand des Lenkrades auf der Basis einer Abweichung des
Motorstroms von dem Zielwert und gibt den Status des
Lenkrades wie beschrieben aus.
Bei dieser Anordnung kann die Lenkrad-Rückführcharakteristik
verbessert werden mit einer vereinfachten und billigen
Schaltungskonfiguration. Es ist vorzuziehen, daß die
Lenkrad-Rückführzustand-Entscheidungseinrichtung annimmt,
daß das Lenkrad in dem Rückführzustand ist, wenn der
Motorstrom den Zielstromwert um einen vorbestimmten Wert
überschreitet.
Mittels dieses Merkmals kann der Lenkrad-Rückführzustand mit
hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit bestimmt werden.
Weiterhin kann die Umwandlungseinrichtung eine
Korrektureinrichtung enthalten zum Korrigieren einer
Differenz zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsverhältnis
beim Umschalten zwischen dem ersten und zweiten
Antriebsmodus.
Aufgrund dieser Anordnung kann die Linearität der
Drehmomentsteuerung verbessert werden, und zwar sogar in dem
zweiten Antriebsmodus.
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale und begleitende
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leichter
verstanden werden durch Lesen der folgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen beispielhalber im Zusammenhang
genommen mit den Zeichnungen.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zum Zeigen einer Anordnung einer
motorbetriebenen Servolenkungsvorrichtung nach einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine eine Ansicht zum graphischen Illustrieren einer
Umwandlungscharakteristik einer ersten
Umwandlungseinrichtung zum Bestimmen eines ersten PWM-
Arbeitsverhältnisses in einem ersten Antriebsmodus in
Abhängigkeit von einer ersten Steuergröße;
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 zum Zeigen einer
Umwandlungscharakteristik einer zweiten
Umwandlungseinrichtung zum Bestimmen eines zweiten PWM-
Arbeistverhältnisses für einen zweiten Antriebsmodus in
Abhängigkeit von einer zweiten Steuergröße;
Fig. 4 einen Flußplan zu Illustrieren eines Betriebs der in
Fig. 1 gezeigten Servolenkungsvorrichtung;
Fig. 5 ein Diagramm zum schematischen Zeigen einer
Schaltungskonfiguration einer hierzu bekannten
motorbetriebenen Servolenkungsvorrichtung;
Fig. 6A und 6B sind Wellenformdiagramme zum Illustrieren
von Motorströmen in dem ersten bzw. zweiten Antriebsmodus;
und
Fig. 7 ein charakteristisches Diagramm zum Illustrieren
charakteristischer Beziehungen des
Motorenausgangsdrehmoments (Motorstrom I) zu
Arbeitsverhältnissen eines PWM-Signals.
Jetzt wird die Erfindung detailliert beschrieben werden im
Zusammenhang mit bevorzugten oder exemplarischen
Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen einer Anordnung der
motorbetriebenen Servolenkungsvorrichtung nach einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil der
Vorrichtung in einem Schaltungsdiagramm gezeigt ist. In der
Figur bezeichnen die Bezugszeichen 1 bis 6, Q1 bis Q4 und D1
bis D4 Teile oder Komponenten, die die gleichen sind oder
äquivalent sind zu jenen, die vorher mit Bezug auf Fig. 5
beschrieben wurden. Weiterhin sollte verstanden werden, daß
die Referenzsymbole T, V und I die gleichen Bedeutungen
haben, wie die, welche vorher beschrieben worden sind.
Mit Bezug auf Fig. 1 beinhaltet eine
Signalverarbeitungseinheit 70, welche funktionell der
entspricht, welche mit Bezugszeichen 7 in Fig. 5 bezeichnet
worden ist, eine Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung
71, eine Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung 72, einen
Subtrahierer 73, eine Motorsteuergrößen-
Arithmetikeinrichtung 74, eine Auswahleinrichtung 75, eine
Umwandlungseinrichtung 76 und eine Treiberschaltung 77.
Die Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung 71 dient zum
Entscheiden, ob das Lenkrad in dem Rückführzustand ist (d. h.
das Lenkrad ist zurückzuführen auf die neutrale oder
Mittenposition). Wenn der Rückführungszustand des Lenkrades
bestimmt wird durch die Lenkrad-Rückführ-
Entscheidungseinrichtung 71 auf der Basis von z. B. dem
Lenkdrehmoment T, erfaßt durch den Drehmomentsensor 1, und
einer Stromabweichung oder Differenz (unten erwähnt), gibt
die Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung 71 ein
Entscheidungsresultatsignal H zum Anzeigen des
Rückführzustandes des Lenkrades aus.
Die Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung 72 dient zum
arithmetischen Bestimmen oder Berechnen eines Zielstromwerts
IO des Motorstroms auf der Basis des Lenkdrehmoments T und
der Fahrzeuggeschwindigkeit V, um dadurch ein Signal zu
erzeugen zum Darstellen des Zielstromwerts IO und eines
Drehrichtungsbefehls R zum Anzeigen der Richtung, in der der
Motor 3 zu drehen ist. Der Zielstromwert IO wird eingegeben
an den Subtrahierer 73, welcher den tatsächlich gemessenen
Wert des Motorstroms I von dem Zielstromwert IO subtrahiert,
um dadurch die Stromabweichung Delta I, oben erwähnt, zu
bestimmen. Auf der Basis dieser Stromabweichung Delta I
bestimmt die Steuergrößen-Arithmetikeinrichtung Punkt 74
arithmetisch eine Steuergröße C zum Steuern des Motors 3
durch eine PID-Steuerung (proportional - integral -
differential). Die Stromabweichung Delta I wird ebenfalls
eingegeben an die Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung
71 zusammen mit dem Lenkdrehmoment T.
Die Auswahleinrichtung 75 erzeugt eine erste Steuergröße C1
und eine zweite Steuergröße C2 entsprechend dem ersten bzw.
dem zweiten Antriebsmodus, und zwar auf der Basis der
Steuergröße C, die ausgegeben wird von der Steuergrößen-
Arithmetikeinrichtung 74 und wählt eine der Steuergrößen C1
und C2 in Abhängigkeit von dem Entscheidungsresultat der
Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung 72. Falls das
Entscheidungsresultat H zum Anzeigen des Lenkrad-
Rückführzustandes nicht ausgegeben wird von der
Entscheidungseinrichtung 71, erzeugt die Auswahleinrichtung
75 die erste Steuergröße C1 entsprechend dem ersten
Antriebsmodus, während die Auswahleinrichtung 75 die zweite
Steuergröße C2 entsprechend dem zweiten Antriebsmodus
erzeugt, wenn das Entscheidungsresultat H ausgegeben wird.
Hier sollte bemerkt werden, daß die Beziehung zwischen den
Steuergrößen C, C1 und C2 gilt:
C = C1 = C2.
Jedoch haben die ersten und zweiten Steuergrößen C1 und C2
ein Stück Information, darstellend den ersten Antriebsmodus
bzw. den zweiten Antriebsmodus.
Bei dieser Ausführform werden P1 und P2 bestimmt durch
Nachschauen in einem Plan, wie illustriert in Fig. 2 und
3, aber sie können unter Benutzung einer Funktion bestimmt
werden. Beispielsweise kann P1 bestimmt werden aus einer
linearen Funktion mit variablen T und V, und P2 kann
bestimmt werden aus einer Kombination von zwei oder mehr
linearen Funktionen.
Die Umwandlungseinrichtung 76 dient zum Umwandeln der ersten
und zweiten Steuergrößen C1 und C2 in erste und zweite PWM-
Arbeitsverhältnisse P1 und P2 für das PWM-Signal zum Steuern
der Schaltelemente Q1; Q4 oder Q2; Q3 und besteht aus einer
ersten Umwandlungseinrichtung 76a zum Umwandeln der ersten
Steuergröße C1 in das erste PWM-Arbeitsverhältnis P1 und
einer zweiten Umwandlungseinrichtung 76b zum Umwandeln der
zweiten Steuergröße C2 in das zweite PWM-Arbeitsverhältnis
P2. An diesem Punkt sollte erwähnt werden, daß die
Umwandlungseinrichtung 76 vorzugsweise eine
Korrektureinrichtung enthalten sollte zum Glätten des
Umschaltens des ersten und zweiten PWM-Arbeitsverhältnisses
P1 und P2 bezüglich einander beim Umschalten zwischen dem
ersten und zweiten Antriebsmodus. Die Korrektureinrichtung
kann miteingegliedert sein in die Umwandlungseinrichtung 76b
entsprechend dem zweiten Antriebsmodus, in dem die
Linearität zwischen dem Arbeitsverhältnis des PWM-Signals
und dem Motordrehmoment verschlechtert ist, wie zuvor
beschrieben.
Die Treiberschaltung 77 treibt die Schaltelemente an, wie
z. B. die Schaltelemente Q1 und Q4, auf der Basis des ersten
PWM-Arbeitsverhältnisses P1 oder des zweiten PWM-
Arbeitsverhältnisses P2, und zwar unter der Annahme, daß das
Lenkdrehmoment zum Drehen des Lenkrades in der
Uhrzeigerrichtung liegt. Insbesondere spricht die
Treiberschaltung 77 auf das erste PWM-Arbeitsverhältnis P1
an, um dadurch eines (z. B. Q4) der gepaarten Schaltelemente
(Q1 und Q4) der gepaarten Schaltelemente (Q1 und Q4)
einzuschalten und es in dem Leitungszustand zu halten,
während es das andere Schaltelement Q1 ein- und aus schaltet
in Übereinstimmung mit dem Arbeitsverhältnis des ersten PWM-
Arbeitsverhältnisses P1. Andererseits treibt ansprechend auf
das zweite PWM-Arbeitsverhältnis P2 die Treiberschaltung 77
beide gepaarten Schaltelemente Q1 und Q4 in Übereinstimmung
mit dem ersten PWM-Arbeitsverhältnis P1 an.
Fig. 2 ist eine Ansicht zum graphischen Illustrieren einer
Umwandlungscharakteristik der ersten Umwandlungseinrichtung
76a zum Bestimmen des ersten PWM-Arbeitsverhältnisses P1 in
dem ersten Antriebsmodus in Abhängigkeit von der ersten
Steuergröße C1. Wie zuvor dargelegt mit Referenz auf Fig.
7, kann die Drehmomentsteuerung für den Motor 3 eine gute
Linearität genießen im ersten Antriebsmodus. Dementsprechend
kann die oben erwähnte Umwandlungscharakteristik zumindest
annähernd durch eine lineare Funktion dargelegt werden.
Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2 und zeigt eine
Umwandlungscharakteristik der zweiten Umwandlungseinrichtung
76b zum Bestimmen des zweiten PWM-Arbeitsverhältnisses P2
für den zweiten Antriebsmodus in Abhängigkeit von der
zweiten Steuergröße C2. Im zweiten Antriebsmodus ist die
Drehmomentsteuerung für den Motor 3 schlecht in der
Linearität, wie vorher beschrieben mit Bezug auf Fig. 7.
Dementsprechend ist die Umwandlungscharakteristik der
zweiten Umwandlungseinrichtung 76b so bestimmt, daß sie die
Nichtlinearität der Motordrehmomentsteuercharakteristik
auslöscht.
Als nächstes wird sich die Beschreibung richten auf einen
Betrieb der Servolenkungsvorrichtung nach der vorliegenden
Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf Fig. 2 und 3
zusammen mit einem Flußplan von Fig. 4.
Zunächst holt in Schritt S1 die Zielstromwert-
Arithmetikeinrichtung 72 das Lenkdrehmoment T von der
Ausgabe des Drehmomentsensors 1. In einem Schritt S2 holt
die Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung 72 das
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von der Ausgabe des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 2 zum Berechnen der
Fahrzeuggeschwindigkeit V. In einem Schritt S3 unterliegt
das Lenkdrehmoment T einem Phasenvergleich in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V. In einem Schritt S4
bestimmt die Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung 72 die
Richtung R der Drehung des Motors 3 sowie dem Zielstromwert
IO des Motorstroms zum Assistieren des Lenkens. Insbesondere
wenn das Lenkdrehmoment T sich mit einer hohen Rate als
Funktion der Zeit ändert, wird der Zielstromwert IO auf
einen großen Wert gesetzt unter Berücksichtigen einer
Phasenvorverschiebung des Lenkdrehmoments T. Andererseits
wird in dem Laufzustand des Automobils, in dem die
Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist, der Zielstromwert IO auf
einen kleinen Wert gesetzt, da das Unterstützungsdrehmoment
in diesem Fall klein sein kann.
Darauf folgend in einem Schritt S5 wird der von der
Motorstromerfassungseinrichtung 6 zugeführte Motorstrom I
geholt und subtrahiert von der Zielstromwert IO durch den
Subtrahierer 73, um dadurch die Stromabweichung Delta I zu
bestimmen (Schritt S6).
Weiterhin bestimmt die Steuergrößenarithmetikeinrichtung 74
die Steuergröße C zum Steuern des Motors 3 durch eine PID-
Steuerung (proportional - integral - differential) auf der
Basis der Stromabweichung Delta I (Schritte S7 und S8).
Die Steuergröße C für den Motor 3 ist gegeben in Ausdrücken
des Arbeitsverhältnisses des PWM-Signals zum Antreiben der
Schaltelemente Q1 und/oder Q4.
Die Lenkrad-Rückführentscheidungseinrichtung 71
entscheidet, ob oder ob nicht das Lenkdrehmoment T größer
als ein vorherbestimmter Wert ist (z. B. 10 Kgf-cm) in einem
Schritt S9. Wenn das Resultat dieser Entscheidung in
Schritt S9 negativ (NEIN) ist dann wird Schritt S10
ausgeführt zum Bestimmen, ob oder ob nicht die
Stromabweichung Delta I (= IO - I) größer als ein
vorbestimmter Wert ist (z. B. 3 Ampere).
Wenn entschieden ist, daß das Lenkdrehmoment T größer als
der vorbestimmte Wert im Schritt S9 ist oder alternativ die
Stromabweichung Delta I kleiner als der vorher bestimmte
Wert in Schritt S10 ist, dann bestimmt die Lenkrad-Rückführ-
Entscheidungseinrichtung 71, daß das Lenkrad nicht im
Rückführzustand sondern im normalen Lenkzustand ist.
Dementsprechend erzeugt die Lenkrad-Rückführ-
Entscheidungseinrichtung 71 nicht das Entscheidungsresultat
H zum Anzeigen des Lenkrad-Rückführzustandes.
Falls das Entscheidungsresultat H nicht erzeugt wird,
erzeugt die Auswahleinrichtung 75 die erste Steuergröße C1
für den ersten Antriebsmodus auf der Basis der Steuergröße
C. Ansprechend darauf bestimmt die erste
Umwandlungseinrichtung 76a, die eingegliedert ist in die
Umwandlungseinrichtung 76, das erste PWM-Arbeitsverhältnis
auf der Basis der ersten Steuergröße C1 in Übereinstimmung
mit der Umwandlungsfunktion (Fig. 2) für den ersten
Antriebsmodus in einem Schritt S11, wodurch das
entsprechende PWM-Signal eingegeben wird an die
Treiberschaltung 77.
Somit werden die Schaltelemente Q1 und Q4 angetrieben in dem
ersten Antriebsmodus. Insbesondere wird eines (Q4) der
Schaltelemente Q1 und Q4 konstant in dem Leitungszustand
gehalten, während das andere Schaltelement (Q1) angesteuert
wird (d. h. ein- und ausgeschaltet wird) in Übereinstimmung
mit dem ersten PWM-Arbeitsverhältnis P1.
Auf diese Art und Weise kann im Fall des normalen
Lenkzustands der Servolenkungsbetrieb mit einer hohen
Linearität in der Drehmomentsteuerung für den Motor 3
realisiert werden, wodurch eine Fluktuation in dem
Unterstützungsdrehmoment, einer Erzeugung von hörbarem
Rauschen des Motors 3 und Radiorauschen sowie eine
Wärmeerzeugung der Schaltungskomponenten zufriedenstellend
unterdrückt werden können.
Wenn andererseits im Schritt S9 entschieden wird, daß das
Lenkdrehmoment T kleiner als der bestimmte Wert ist, wird
dies dann gefolgt von der Entscheidung in Schritt S10, daß
die Stromabweichung Delta I größer als der vorbestimmte Wert
ist. Die Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung 71
bestimmte dann, daß das Lenkrad im Rückführzustand ist,
wodurch das Entscheidungsresultat H zum Anzeigen des
Lenkrad-Rückführzustand erzeugt wird.
Im allgemeinen zeigt eine Abnahme des Lenkdrehmoments T,
angewendet durch den Fahrer, unterhalb eines vorbestimmten
Wertes eine hohe Wahrscheinlichkeit des Rückführens des
Lenkrades in die neutrale oder Mittenposition. Daneben zeigt
gleichermaßen die Stromabweichung Delta I, welche größer als
ein vorherbestimmter Wert ist, d. h. der Motorstrom I größer
als der Zielstromwert IO um einen vorbestimmten Wert, eine
hohe Wehrscheinlichkeit des Rückführens des Lenkrades und
daher einen regenerativen Modus des Motors 3. Wenn
dementsprechend beide Bedingungen, welche oben erwähnt sind,
erfüllt sind, kann es als vernünftig betrachtet werden, daß
das Lenkrad in dem Rückführzustand ist.
Wenn das Entscheidungsresultat H erzeugt wird durch die
Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung 71, schaltet die
Auswahleinrichtung 75 den ersten Antriebsmodus in den
zweiten Antriebsmodus zum Verbessern des Rückführ-
Funktionstüchtigkeit des Lenkrades. In dem zweiten
Antriebsmodus wird die zweite Steuergröße C2 erzeugt auf der
Grundlage der Steuergröße C. Somit bestimmt die zweite
Umwandlungseinrichtung 72b, die eingegliedert ist in die
Umwandlungseinrichtung 76, das zweite PWM-Arbeitsverhältnis
P2 in Übereinstimmung mit der Funktion zur Umwandlung,
illustriert in Fig. 3 (Schritt S12). Das zweite PWM-
Arbeitsverhältnis P2, das so bestimmt ist, wird eingegeben
an die Treiberschaltung 77.
Dementsprechend werden die Schaltelemente Q1 und Q4
angetrieben mit dem zweiten PWM-Arbeitsverhältnis P2 in dem
zweiten Antriebsmodus. Mit anderen Worten werden beide
gepaarte Schaltelemente Q1 und Q4 ein- und ausgeschaltet in
Übereinstimmung mit dem zweiten PWM-Arbeitsverhältnis P2.
Somit ist in dem Lenkrad-Rückführzustand die
Folgecharakteristik des Motorstroms I verbessert, wodurch
das durch den Motor 3 erzeugt Unterstützungsdrehmoment genau
gesteuert werden kann auf einen Sollwert, woraus
resultierend die Servolenkung realisiert werden kann, welche
sich einer exzellenten Lenkrad-Rückführ-Funktionstüchtigkeit
erfreut.
Die Auswahleinrichtung 75 beinhaltet einen Zeitgeber. Wenn
der Zeitgeber das Streichen einer vorbestimmten Zeit nach
dem Umschalten in den zweiten Antriebsmodus anzeigt
entscheidet die Auswahleinrichtung 75, daß die Lenkrad-
Rückführoperation vervollständigt ist und schaltet
automatisch den zweiten Antriebsmodus um in den ersten
Antriebsmodus zum Wiederherstellen der hohen Linearität der
Unterstützungsdrehmomentsteuerung. Die Bedingungen zum
Umschalten der Antriebsmodi sollten vorzugsweise so gesetzt
sein, daß sie Übereinstimmen mit den Spezifikationen des
Automobils, in dem die Servolenkungsvorrichtung tatsächlich
installiert ist, und zwar durch Auswählen des Bezugspegels
für das Umschalten der Antriebsmodi unter Berücksichtung
anderer Faktoren, wie z. B. einer Hysterese, die bei der
Steuerung involviert ist, so daß ein ungewolltes Holpern
oder ein ähnliches Phänomen unterdrückt werden kann.
Da die Umwandlungseinrichtung 76 geeignetermaßen das erste
PWM-Arbeitsverhältnis P1 oder das zweite PWM-
Arbeitsverhältnis P2 beim Umschalten zum ersten oder zweiten
Antriebsmodus auswählen kann, kann das Lenkrad sicher
geschützt werden gegen einen Schock oder ähnliche
unerwünschte Phänomene, und zwar ohne die Notwendigkeit,
Aufmerksamkeit dem Umschaltzeitpunkt basierend auf dem
Entscheidungsresultat H der Lenkrad-Rückführ-
Entscheidungseinrichtung 71 zollen zu müssen.
Wie jetzt verstanden werden wird aus der vorhergehenden
Beschreibung kann gemäß der Lehre der Erfindung, welche in
der illustrierten Ausführungsform steckt, eine ruhige und
weiche Drehmomentsteuerung für einen Lenkunterstützungsmotor
realisiert werden aufgrund einer hohen Linearität zwischen
dem ersten PWM-Arbeitsverhältnis P1 und dem Motorstrom I
(Motorenausgangsdrehmoment) in dem ersten Antriebsmodus für
den normalen Lenkbetrieb, wobei eine Erzeugung von
Radiorauschen und Wärme auf ein Minimum unterdrückt sind,
während in dem zweiten Antriebsmodus zum Rückführen des
Lenkrades in die Mittenposition unter dem
Selbstausrichtungsdrehmoment der regenerative Bremsbetrieb
des Motors 3 unterdrückt werden kann durch Einstellen des
zweiten Antriebsmodus.
Bei der vorhergehenden Beschreibung wurde angenommen, daß
der Motor 3 in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung rotiert
in dem ersten und zweiten Antriebsmodus durch Steuern der
Schaltelemente Q1 und Q4, es ist jedoch überflüssig zu
sagen, daß die gleiche Drehmomentsteuerung erzielt werden
kann, wenn der Motor 3 nach links gedreht wird durch Steuern
in ähnlicher Weise der Schaltelemente Q2 und Q3.
Im Fall der ersten Ausführungsform entscheidet die Lenkrad-
Rückführ-Entscheidungseinrichtung 71 den Lenkrad-
Rückführzustand auf der Basis des Lenkdrehmoments T und der
Stromabweichung Delta I. Jedoch können ähnliche Effekte
erzielt werden durch Schätzen der Drehzahl (Upm) des Motors
3 auf der Basis von entweder dem Lenkdrehmoment T oder der
Stromabweichung Delta I oder alternativ auf der Basis eines
Beobachters, welcher ein Berechnungsverfahren zum Berechnen
einer Motorerzeugungsspannung Em und einer Drehzahl (Anzahl
von Umdrehungen pro Minute) Nm des Motors basierend auf
einem Motorwiderstand R, einem Motorenstrom Im (d. h. dem
Motor zugeführten Strom) und einer Motorantriebsspannung Vm
(d. h. der dem Motor zugeführten Spannung) ist. Die
Motorantriebsspannung Vm und die Motorerzeugungsspannung Em
werden wie folgt ausgedrückt:
Vm = Im × R + Em (1)
Em = K × Nm (2)
wobei K ein Koeffizient ist. In Gleichung (1) oben werden Vm
und Im zunächst bestimmt oder erfaßt, und R wird ermittelt,
um dadurch Em zu bestimmen. Aus dem so bestimmten und
ermittelten Im wird Nm erhalten unter Benutzung der obigen
Gleichung (2).
Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung wird
vorgeschlagen, geradewegs den Lenkrad-Rückführzustand zu
erfassen unter Benutzung eines Lenkradwinkelsensors oder
eines Motordrehzahlsensors, um dadurch das
Entscheidungsresultat H auf der Basis der Ausgabe dieser
Sensoren zu erzeugen.
Im Fall der ersten Ausführungsform ist die
Korrektureinrichtung miteingegliedert in die
Umwandlungseinrichtung 76 zum Zweck des Glättens der
Antriebsmodi durch Korrigieren des PWM-Arbeitsverhältnis.
Jedoch kann die Korrektureinrichtung ausgelassen werden. In
diesem Fall kann, obwohl eine Verschlechterung der
Linearität in der Drehmomentsteuerung in dem zweiten
Antriebsmodus nicht vermieden werden kann, die
Lenkradrückführ-Funktionstüchtigkeit verbessert werden.
Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
erscheinen klar aus der detaillierten Beschreibung und somit
ist es beabsichtigt, durch die angehängten Patentansprüche
alle solchen Merkmale und Vorteile des Systems, welche in
den wahren Geist der Erfindung und den Bereich davon fallen
abzudecken. Da weiterhin zahlreiche Modifikationen und
Kombinationen leicht den Fachleuten einfallen werden, ist es
nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die exakte
Konstruktion und den illustrierten und beschriebenen Betrieb
zu beschränken. Dementsprechend sollen alle gebräuchlichen
Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Geistes und des
Umfanges der Erfindung liegen.
Claims (6)
1. Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung für ein
Motorfahrzeug mit:
einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines Lenkdrehmoments eines Lenkrades;
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Motorfahrzeugs;
einem elektrischen Motor zum Unterstützen einer Manipulation eines Lenkrades;
zwei Paaren von Schaltelementen, verbunden in Form einer Brückenschaltung zusammen mit dem elektrischen Motor zum Ermöglichen, daß der elektrische Motor selektiv in entweder der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung rotiert;
einer Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen des durch den elektrischen Motor fließenden Stroms; und
einer Signalverarbeitungseinheit zum Antreiben der Schaltelemente auf der Basis des Lenkdrehmoments, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Motorstroms;
wobei die Signalverarbeitungseinheit beinhaltet: eine Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden, ob oder ob nicht das Lenkrad des Motorfahrzeugs in einem Rückführzustand ist, in dem das Lenkrad in eine Mittenposition zurückzuführen ist;
eine Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung zum arithmetischen Bestimmen eines Zielstromwerts des Motorstroms auf der Basis des Lenkdrehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
einer Steuergrößen-Arithmetikeinheit zum arithmetischen Bestimmen einer Steuergröße für den elektrischen Motor in Abhängigkeit einer Abweichung des Motorstroms von dem Zielstromwert;
eine Auswahleinrichtung zum Erzeugen einer ersten und zweiten Steuergröße entsprechend einem ersten bzw. zweiten Antriebsmodus auf der Basis der Steuergröße und Auswählen von einer der ersten und zweiten Steuergrößen in Abhängigkeit von dem Resultat der Entscheidung bzgl. des Rückführzustandes des Lenkrades;
eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der ersten und zweiten Steuergrößen in ein erstes bzw. zweites PWM- Arbeitsverhältnis für die Schaltelemente; und
eine Treiberschaltung zum Antreiben der Schaltelemente auf der Basis des ersten und zweiten PWM-Arbeitsverhältnisses;
wobei die Auswahleinrichtung die erste Steuergröße entsprechend dem ersten Antriebsmodus erzeugt, wenn das Lenkrad als sich nicht im Rückführzustand befindlich entschieden wird, während sie die zweite Steuergröße erzeugt entsprechend dem zweiten Antriebsmodus, wenn das Lenkrad als sich in dem Rückführzustand befindlich entschieden wird; und
wobei die Treiberschaltung anspricht auf das erste PWM- Arbeitsverhältnis, um dadurch ein Schaltelement in jedem Paar konstant in dem Leitungszustand zu halten, während sie das andere der Schaltelemente ein- und aus schaltet in jedem Paar mit dem ersten PWM-Arbeitsverhältnis, während die Treiberschaltung anspricht auf das zweite PWM- Arbeitsverhältnis durch Ein- und Ausschalten von beiden Schaltelementen in jedem Paar mit dem zweiten PWM- Arbeitsverhältnis.
einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines Lenkdrehmoments eines Lenkrades;
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Motorfahrzeugs;
einem elektrischen Motor zum Unterstützen einer Manipulation eines Lenkrades;
zwei Paaren von Schaltelementen, verbunden in Form einer Brückenschaltung zusammen mit dem elektrischen Motor zum Ermöglichen, daß der elektrische Motor selektiv in entweder der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung rotiert;
einer Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen des durch den elektrischen Motor fließenden Stroms; und
einer Signalverarbeitungseinheit zum Antreiben der Schaltelemente auf der Basis des Lenkdrehmoments, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Motorstroms;
wobei die Signalverarbeitungseinheit beinhaltet: eine Lenkrad-Rückführ-Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden, ob oder ob nicht das Lenkrad des Motorfahrzeugs in einem Rückführzustand ist, in dem das Lenkrad in eine Mittenposition zurückzuführen ist;
eine Zielstromwert-Arithmetikeinrichtung zum arithmetischen Bestimmen eines Zielstromwerts des Motorstroms auf der Basis des Lenkdrehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
einer Steuergrößen-Arithmetikeinheit zum arithmetischen Bestimmen einer Steuergröße für den elektrischen Motor in Abhängigkeit einer Abweichung des Motorstroms von dem Zielstromwert;
eine Auswahleinrichtung zum Erzeugen einer ersten und zweiten Steuergröße entsprechend einem ersten bzw. zweiten Antriebsmodus auf der Basis der Steuergröße und Auswählen von einer der ersten und zweiten Steuergrößen in Abhängigkeit von dem Resultat der Entscheidung bzgl. des Rückführzustandes des Lenkrades;
eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln der ersten und zweiten Steuergrößen in ein erstes bzw. zweites PWM- Arbeitsverhältnis für die Schaltelemente; und
eine Treiberschaltung zum Antreiben der Schaltelemente auf der Basis des ersten und zweiten PWM-Arbeitsverhältnisses;
wobei die Auswahleinrichtung die erste Steuergröße entsprechend dem ersten Antriebsmodus erzeugt, wenn das Lenkrad als sich nicht im Rückführzustand befindlich entschieden wird, während sie die zweite Steuergröße erzeugt entsprechend dem zweiten Antriebsmodus, wenn das Lenkrad als sich in dem Rückführzustand befindlich entschieden wird; und
wobei die Treiberschaltung anspricht auf das erste PWM- Arbeitsverhältnis, um dadurch ein Schaltelement in jedem Paar konstant in dem Leitungszustand zu halten, während sie das andere der Schaltelemente ein- und aus schaltet in jedem Paar mit dem ersten PWM-Arbeitsverhältnis, während die Treiberschaltung anspricht auf das zweite PWM- Arbeitsverhältnis durch Ein- und Ausschalten von beiden Schaltelementen in jedem Paar mit dem zweiten PWM- Arbeitsverhältnis.
2. Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung eine
Korrektureinrichtung beinhaltet zum Korrigieren einer
Differenz zwischen dem ersten und zweiten PWM-
Arbeitsverhältnis beim Umschalten des Antriebsmodus in den
ersten oder zweiten Antriebsmodus.
3. Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkrad-Rückführzustands-
Entscheidungseinrichtung den Status des Lenkrads entscheidet
auf der Basis einer Abweichung des Motorstroms von dem
Zielstromwert und den angenommenen Zustand des Lenkrades als
Resultat der Entscheidung ausgibt.
4. Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung eine
Korrektureinrichtung beinhaltet zum Korrigieren einer
Differenz zwischen dem ersten und zweiten PWM-
Arbeitsverhältnis beim Umschalten des Antriebsmodus zwischen
dem ersten und dem zweiten Antriebsmodus.
5. Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkrad-Rückführzustand-
Entscheidungseinrichtung entscheidet, daß das Lenkrad in dem
Rückführzustand ist, wenn der Motorstrom den Zielstrom um
einen vorbestimmten Wert überschreitet.
6. Motorbetriebene Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung eine
Korrektureinrichtung beinhaltet zum Korrigieren einer
Differenz zwischen dem ersten und zweiten PWM-
Arbeitsverhältnis beim Umschalten des Antriebsmodus zwischen
dem ersten und zweiten Antriebsmodus.
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