DE69617834T2

DE69617834T2 - Elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE69617834T2
Application number: DE69617834T
Authority: DE
Inventors: Kenji Furukawa
Original assignee: TRW Automotive Japan Co Ltd
Current assignee: TRW Automotive Japan Co Ltd
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2016-06-29
Also published as: EP0760325B1; EP0760325A3; US5767642A; JPH0958492A; DE69617834D1; EP0760325A2; JP3641514B2; ES2164845T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1, beispielsweise offenbart in JP-05-238409A.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Elektrische Servolenkungen sind wegen ihres guten Ansprechens und ihrer im allgemeinen geringen Größe sowie ihrer leichten Strukturen häufig im Gebrauch. Bei derartigen Vorrichtungen wird die Größe eines Eingangsdrehmoments detektiert, und zwar mit einer Torsionsstange, welche die oberen und unteren Teile einer Lenkwelle verbindet. Basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Eingangsdrehmoment wird ein Befehlswert eines Hilfsdrehmoments bestimmt. Der Befehlswert wird zu einem Elektromotor übertragen, der das entsprechende Hilfs- oder Unterstützungsdrehmoment erzeugt, welches das Fahren und die Kontrolle des Fahrzeuges erleichtert.
Wenn wie kürzlich geschehen, ein Airbag in das Lenkrad eines Fahrzeugs eingebaut wird, so wird die auf das Lenkrad wirkende Last erhöht. Die Erholungscharakteristik eines derartigen schweren Lenkrades bei Freigabe wird tendenziell verschlechtert. Um dieses Problem zu lösen schlägt die japanische Offenlegungsschrift JP-238409A eine elektrische Lenkhilfe vor, die einen Trägheitsmoment des oberen Teils des Lenkrades kompensiert, und zwar basierend auf der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades. Dies wird erreicht durch Zufügen eines Sensors zum Lenkrad, um dessen Winkelgeschwindigkeit zu messen. Es ist jedoch unerwünscht einen zusätzlichen Sensor am Lenkrad vorzusehen, da dieser die Anzahl der Komponenten des Lenkrades erhöht.
Zur Vermeidung dieses Nachteils offenbart die geprüfte und veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 4-53748 eine Lenkhilfevorrichtung bei der die Lenkbeschleunigung aus der Bewegung der Zahnstangenwelle detektiert wird. Diese Offenbarung hat jedoch auch ihre Nachteile. Selbst dann, wenn das Lenkrad nicht gelenkt wird, hat eine, mit Zähnen versehene Welle die Tendenz bewegt zu werden wenn irgendeine Störung einer Straße auftritt. Wenn eine Korrektur unter Verwendung des oberen Trägheitsmomentes unter solchen Bedingungen ausgeführt wird, wirkt das Trägheitsmoment auf das Lenkrad in einer umgekehrten Richtung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der Erfindung eine elektrische Lenkhilfevorrichtung vorzusehen, bei der das Trägheitsmoment in geeigneter Weise kompensiert wird, ohne dass das Lenkrad in einer umgekehrten Richtung gesteuert wird, wenn Straßenstörungen auftreten.
Um dies sowie weitere Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung eine elektrische Lenkhilfevorrichtung vor, und zwar zum Liefern eines entsprechenden Treiberstromes an einen Elektromotor, der eine Lenkhilfekraft für ein Fahrzeug mit einem Lenksystem erzeugt, und zwar verbunden mit einer Torsionsstange in der der Antriebsstrom in einem Hilfsdrehmomentbefehlswert, einen korrigierten Trägheitsmomentwert und einem umgekehrten Eingangszustand basiert, und wobei folgendes vorgesehen ist:
eine Drehmomentdetektionskomponente zum Detektieren des Torsionsdrehmoments, welches in der Torsionsstange entsteht;
eine Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionskomponente zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Befehlswertberechnungskomponente gekoppelt mit der Drehmomentdetektionskomponente und der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionskomponente zur Berechnung des Hilfsdrehmomentbefehlswerts basierend auf dem Torsionsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Lenkbeschleunigungsdetektionskomponente zum Detektieren der Lenkbeschleunigung;
eine Trägheitsmomentinformationskomponente zum Liefern eines Trägheitsmoments des Lenksystems;
eine korrigierte Trägheitsmomentwert-Berechnungskomponente gekoppelt mit der Lenkbeschleunigungsdetektionskomponente und der Trägheitsmomentinformationskomponente zur Berechnung des korrigierten Trägheitsmomentswertes basierend auf der Lenkbeschleunigung und dem Trägheitsmoment;
und ferner gekennzeichnet dadurch dass folgendes vorgesehen ist:
eine Lenkgeschwindigkeits-Detektionskomponente zum Detektieren der Lenkgeschwindigkeit;
eine Umkehreingabebestimmungs- oder Determinationskomponente gekoppelt mit der Drehmoment-Detektionskomponente und der Lenkgeschwindigkeits-Detektionskomponente zur Bestimmung, ob ein Umkehreingangszustand zwischen dem Torsionsdrehmoment und der Lenkgeschwindigkeit existiert;
eine korrigierte Trägheitsmomentwert-Auslöschkomponente, gekoppelt mit der Umkehreingangsbestimmungskomponente zum Auslöschen des korrigierten Trägheitsmomentwertes, wenn der Umkehreingangszustand existiert; und
eine Hilfskrafterzeugungskomponente gekoppelt mit der Befehlswertberechnungskomponente der korrigierten Trägheitsmomentwertberechnungskomponente und der korrigierten Trägheitsmomentwertauslöschkomponente zur Berechnung der Lenkhilfekraft und zur Lieferung des entsprechenden Treiberstromes an den Elektromotor derart, dass die Lenkhilfekraft erzeugt wird, wobei die Lenkhilfekraft auf dem Hilfsdrehmomentbefehlswert und dem korrigierten Trägheitsmomentwert basiert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Vorsehen oder Liefern eines geeigneten Treiberstromes an einen Elektromotor nach Anspruch 9.
In der elektrischen Lenkhilfevorrichtung wird die Lenkbeschleunigungsdetektionskomponente vorzugsweise vorgesehen zur Abschätzung der Lenkbeschleunigung basierend auf der Bewegung der mit Zähnen versehenen Welle oder Zahnwelle. Eine obere Trägheitsmomentkorrektionsauslöschkomponente wird derart vorgesehen, dass keine Korrektur unter Verwendung des oberen Trägheitsmomentkorrekturwertes dann gemacht wird, wenn die Lenkgeschwindigkeit und das Torsionsdrehmoment sich in dem umgekehrten Eingangszustand befinden.
Das Trägheitsmoment des Lenkrades kann als die obere Trägheitsmomentinformation vorgesehen sein. Die Lenkgeschwindigkeit bzw. Lenkdrehzahl und - beschleunigung kann erhalten werden durch Multiplizieren der Drehwinkelgeschwindigkeit und der Beschleunigung des Elektromotors mit einem Koeffizienten oder durch Multiplizieren einer Hubgeschwindigkeit und Beschleunigung der Zahnwelle mit einem Koeffizienten. Der Koeffizient kann in der oberen Trägheitsmomentinformation eingeschlossen sein. Die Lenkgeschwindigkeit und Beschleunigung müssen nicht selbst erhalten werden.
Wenn das Torsionsdrehmoment der Torsionsstange in der Elektrohilfs- oder Servolenkvorrichtung der Lenksteuerung entspricht und die Zahnwelle sich nach rechts bewegt, so wird die Trägheitsmomentkorrekturauslöschkomponente vorgesehen, wodurch keine obere Trägheitsmomentkorrektur vorgenommen wird. Wenn sich daher die Zahnwelle ansprechend auf Straßenunebenheiten bewegt, wird kein Hilfsdrehmomentbefehl zur Unterstützung der Zahnwellenbewegung ausgegeben.
Im Gegensatz dazu gilt: wenn das Lenkrad abrupt gelenkt wird, so fällt die Richtung des Torsionsdrehmoments mit der Bewegungsrichtung der Zahnwelle zusammen. Daher wird die Trägheitsmomentkorrekturlöschkomponente vom Betrieb gesperrt. Der Hilfs- oder Unterstützungsdrehmomentbefehlswert wird mit einem hinzuaddierten geeigneten oder entsprechenden oberen Trägheitsmomentkorrekturwert ausgegeben. Daher empfindet ein Fahrer das Lenkrad nicht als schwer (zu drehen).
Wenn der Betrieb des Lenkrades gestoppt wird, so hat die Lenkbeschleunigung einen negativen Wert. Die obere Trägheitsmomentkorrektur wird derart gemacht, dass das Hilfsdrehmoment verringert wird. Dadurch dass man dem Lenkrad Widerstand hinzufügt wird verhindert, dass es überschießt, wenn der Betrieb des Lenkrades gestoppt wird. Infolge dessen wird die Erholungs- oder Rückführcharakteristik des Lenkrades erhöht.
Wenn der Hilfsdrehmomentbefehlswert definiert wird mit der Rechtslenkung als einen positiven Wert und der Linkslenkung als einen negativen Wert, so wird der obere Trägheitsmomentkorrekturwert für Rechtslenkung hinzuaddiert und für Linkslenkung subtrahiert und zwar zum und vom Hilfsdrehmomentbefehlswert.
Speziell ist der Elektromotor ein Schrittmotor und zwar koaxial versehen mit der Zahnwelle, mit einem Rotor der als eine Kugelmutter arbeitet und unterstützend wirkt · bei der Hubbewegung der Zahnwelle. Die Lenkbeschleunigungsdetektionskomponente besteht aus Phasenwinkeldetektionsmitteln zum Detektieren eines Phasenwinkels des Schrittmotors, einer Lenkgeschwindigkeitsschätzungskomponente zum Schätzen einer Lenkgeschwindigkeit basierend auf einer Varianz des Phasenwinkels detektiert durch die Phasenwinkeldetektionsmittel und einer Lenkbeschleunigungsschätzkomponente zum Abschätzen der Lenkbeschleunigung basierend auf einer geschätzten Varianz der Lenkgeschwindigkeit.
Der Schrittmotor ist vorzugsweise ein VR-Motor und die Phasenwinkeldetektiermittel sind vorzugsweise ein Resolver. In dem VR-Motor wird kein Permanentmagnet verwendet. Der VR-Motor besitzt nur ein geringes Trägheitsmoment und der Resolver kann hohe Auflösung erreichen. Daher kann die Lenkbeschleunigung so früh wie möglich abgeschätzt werden, nachdem das Lenkrad in Betrieb genommen ist.
Wie oben erwähnt wird erfindungsgemäß das Trägheitsmoment des Lenkrades in Betracht gezogen ohne unerwünschte Effekte zu verursachen, die mit einem Rückwärtseingabezustand verbunden sind. Der Benutzer kann in bequemer Weise das Lenkrad lenken, ohne zu fühlen dass es beim schnellen Lenken schwer ist. Zudem wird die Erholungscharakteristik des Lenkrads verbessert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung sei nunmehr anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm welches die Struktur einer elektrischen Lenkhilfevorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm einer Schaltung zum Betreiben eines Schrittmotors des Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer elektronischen Steuereinheit (im folgenden als ECU bezeichnet) des Ausführungsbeispiels; und
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Rechenprozesses des Ausführungsbeispiels.

INS EINZELNE GEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie in Fig. 1 gezeigt weist eine elektrische Servolenkung oder Lenkhilfevorrichtung eine mit Zähnen versehene Welle 5 auf, wobei deren beide Enden mit Reifen 1 verbunden sind, und zwar durch entsprechende Verbindungsstäbe 3; die Zahnstange oder Zahnwelle 5 ist mit Zahnstangenzähnen 7 und Schraubnuten 9 versehen. Die Zahnstangenzähne 7 stehen mit einem Ritzelgetriebe 13 in Eingriff, und zwar vorgesehen an dem unteren Ende einer Lenkwelle 11, wodurch ein manuelles Lenken ermöglicht wird. Ein Schrittmotor 15 ist koaxial an der Zahnstangenwelle 5 angebracht, um die Schraubnuten 9 zu umschließen. Kugeln 17 sind zwischen den Schraubnuten 9 und dem Schrittmotor 15 vorgesehen, um eine Unterstützungs- oder Hilfskugelschraube zu bilden.
Der Schrittmotor 15 wird durch eine ECU 30 angetrieben und gesteuert. Die ECU 30 empfängt Detektionssignale von einem Drehmomentsensor 21 angerbacht auf der Lenkwelle 11 zum Detektieren der Größe des Eingangsdrehmoments, von einem Positionssensor 23 zum Detektieren der Drehposition des Schrittmotors 15 und von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 25. Ein Hilfs- oder Unterstützungsdrehmomentbefehlswert wird durch die ECU 30 berechnet, und zwar basierend auf den Detektionssignalen. Entsprechend dem Befehlswert wird (elektrische) Antriebsleistung von einer Batterie 27 an den Schrittmotor gesteuert.
Ein Analogsignal wird von dem Drehmomentsensor 21 entsprechend der Größe der Verformung übertragen, die sich aus der Torsion einer Torsionsstange ergibt, welche die oberen und unteren Teile der Lenkwelle 11 verbindet. Der Positionssensor 23 ist ein Resolver angebracht am Schrittmotor 15 und überträgt Wellensignale entsprechend dem Phasenwinkel des Schrittmotors 15. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 25 überträgt einen Puls eines Signals jedes Mal dann, wenn die Ausgangs- oder Abgabewelle des Geschwindigkeitsmesserkabels einmal gedreht wird.
Der Schrittmotor 15 ist von der erregten Vier-Phasen-VR-Bauart. Die Treiberschaltung des Schrittmotors 15 ist in Fig. 2 gezeigt.
Die Vier-Phasen-Spuren des Schrittmotors 15 sind in zwei Gruppen klassifiziert; erste und dritte Phasen, Ph1 und Ph3; und zweite und vierte Phasen, Ph2 und Ph4. Jede Gruppe ist über gemeinsamen Leitungen 151, 152 mit der positiven Seite der Batterie 27 verbunden. MOS FET QA und QB sind vorgesehen, und zwar für jede Gruppe auf einer gemeinsamen Leitung. Die Vier- Phasen-Spulen Ph1, Ph2, Ph3, Ph4 sind über individuelle Leitungen 161 bzw. 162, bzw. 163 bzw. 164 mit der negativen Seite der Batterie 27 verbunden und sind vorgesehen mit MOS FET Q1 bzw. Q2 bzw. Q3 bzw. Q4. In der Treiberschaltung sind Wiedergewinnungsdioden DA, DB, D1, D2, D3 und D4 angeordnet.
In der Treiberschaltung wird jede Phase in einer vorbestimmten Sequenz erregt, um eine Hilfskraft für das linke und rechte Lenken zu erzeugen.
Die Funktion der ECU 30 ist im Blockdiagramm der Fig. 3 dargestellt.
Eine Eingabekomponente 40 besteht aus einer Eingangsdrehmomentumwandlungskomponente 41 zur Umwandlung des Detektionssignals empfangen von dem Drehmomentsensor 21 in Eingangsdrehmomentdaten Tin, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsumwandlungskomponente 42 dient zur Umwandlung des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignals empfangen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 25 in Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V und eine Phasenwinkelumwandlungskomponente 43 dient zur Umwandlung des Wellensignals empfangen von dem Positionssensor 23 in einen Phasenwinkel θ.
Eine Berechnungskomponente 50 besteht aus folgendem: einer Befehlswertberechnungskomponente 51 zum Berechnen eines Hilfsdrehmomentbefehlswertes die Tcmd basierend auf dem Eingangsdrehmomentdaten Tin und den Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten V; einer Winkelgeschwindigkeitsberechnungskomponente 52 zum Berechnen einer Winkelgeschwindigkeit dθ/dt des Schrittmotors 15 basierend auf einer Änderung des Phasenwinkels θ; einer Winkelbeschleunigungsberechnungskomponente 53 zum Berechnen der Winkelbeschleunigung d²θ/dt² basierend auf der Drehwinkelgeschwindigkeit dθ/dt; einer Phasenwinkelkorrekturkomponente 54 zur Korrektur des Phasenwinkels θ; einer oberen Trägheitsmomentberechnungskomponente 55 zur Berechnung des oberen Trägheitsmoments TJ des Teils oberhalb der Torsionsstange basierend auf der Winkelbeschleunigung d²θ/dt² und einem Lenkradträgheitsmoment J; einem Lenkradträgheitskoeffizientenspeicher 56 zum Liefern des Lenkradträgheitsmoments J; einer Umkehreingangsbestimmungs- oder Determinationskomponente 57 zur Bestimmung basierend auf der berechneten Winkelgeschwindigkeit dθ/dt und dem Eingangsdrehmoment Tin ob sie oder ob sie nicht in dem Umkehreingangszustand von der Strasse sich befindet; einer Befehlswertkorrekturkomponente 58 zum Korrigieren des Hilfsdrehmomentsbefehlswertes Tcmd basierend auf dem oberen Trägheitsmoment TJ, und zwar unter Betrachtung des Ergebnisses bestimmt durch die umgekehrte Eingangsbestimmungskomponente 57; und eine erregte Phasen- und Stromwertberechnungskomponente 59 zum Berechnen eines Antriebsstromwertes basierend auf den korrigierten Hilfsdrehmomentbefehlswert Tcmd, wobei eine Lenkrichtung spezifiziert wird, und zwar entsprechend dem positiven oder negativen Zeichen des Wertes des Eingangsdrehmoments, und zwar eine Sequenz bestimmend für die Erregung der Phasen und die Bestimmungen der Phasen die erregt werden sollen basierend auf dem korrigierten Phasenwinkel.
Die Berechnung, ausgeführt durch die Befehlswertberechnungskomponente 51, ist als konventionell bekannt. Der Unterstützungsdrehmomentbefehlswert Tcmd wird in Proportion zu dem Eingangsdrehmoment Tin berechnet.
Die Winkelgeschwindigkeitsberechnungskomponente 52 berechnet die Winkelgeschwindigkeit des Schrittmotors 15 aus der Differenz zwischen einem zuvor berechneten Phasenwinkel und einem derzeit berechneten Phasenwinkel. Die Winkelbeschleunigungsberechnungskomponente 53 berechnet die Winkelbeschleunigung aus der Differenz zwischen der zuvor berechneten Winkelgeschwindigkeit und der derzeit berechneten Winkelgeschwindigkeit. Die Phasenwinkelkorrekturkomponente 54 schätzt eine zukünftige Änderung des Phasenwinkels als bei der nächsten Berechnungszeitsteuerung eintretend ein, und berücksichtigt die Winkelgeschwindigkeit und den derzeit detektierten Phasenwinkel.
Der Lenkradträgheitskoeffizientenspeicher 56 speichert das Trägheitsmoment J des Lenkrades. Für das Trägheitsmoment J wird der einem Fahrzeugtyp inhärente Wert zuvor berechnet und in dem Speicher 56 gespeichert. Das Trägheitsmoment J wird durch die folgende Formel gegeben:
J = Σ mr²...(1)
In dieser Formel ist m das Gewicht des kleinen Teils des Lenkrads und r ist der Abstand zwischen der Mitte und dem kleinen Teil des Lenkrades.
Basierend auf der folgenden Formel wird das obere Trägheitsmoment TJ berechnet, und zwar durch die obere Trägheitsdrehmomentberechnungskomponente 55:
TJ = K·d²θ/dt²·J...(2)
In dieser Formel ist K ein Umwandlungskoeffizient.
Das obere Trägheitsmoment TJ wird positiv oder negativ abhängig vom Wert d²θ/dt². Wenn das Lenkkrad anfängt gesteuert zu werden, so bekommt die Beschleunigung einen positiven Wert. Daher hat das obere Trägheitsdrehmoment TJ ebenfalls einen positiven Wert. Wenn die Lenkung des Lenkrades endet, hat die Beschleunigung einen negativen Wert und das obere Trägheitsdrehmoment, ist TJ wird somit negativ.
Die Umkehr oder Rückwärtseingangsbestimmungskomponente 57 bestimmt basierend auf der Beziehung in positiven oder negativen Zeichen des Wertes zwischen Winkelgeschwindigkeit dθ/dt und Eingangsdrehmoment Tin ob die Eingangsgröße sich im umgekehrten oder Rückwärtszustand von der Straße befindet oder nicht. Beispielsweise sind die Werte für die Winkelgeschwindigkeiten dθ/dt und das Eingangsdrehmoment Tin positiv für Rechtssteuerung und negativ für Linkssteuerung vorbestimmt. Die Umkehr- und Rückwärtseingangsbestimmungskomponente 57 bestimmt dass die Eingangsgröße nicht in dem Umkehr- oder Rückwärtszustand ist, wenn das positive oder negative Zeichen des Wertes der Winkelgeschwindigkeit dθ/dt mit dem des Eingangsdrehmoments Tin übereinstimmt, und bestimmt ferner, dass die Eingangsgröße sich in dem Umkehr- oder Rückwärtszustand dann befindet, wenn die positiven oder negativen Vorzeichen dieser Werte nicht miteinander zusammenstimmen.
Die Befehlswertkorrekturkomponente 58 korrigiert den Unterstützungs- oder Hilfsdrehmomentbefehlswert Tcmd basierend auf der folgenden Formel:
Rechtslenkung: Tcmd < -- Tcmd+TJ...(3)
Linkslenkung: Tcmd < -- Tcmd-TJ...(4)
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Unterstützungsdrehmomentbefehlswert Tcmd für die Rechtssteuerung positiv und für die Linkssteuerung negativ.
Wie oben erwähnt ist das obere Trägheitsmoment TJ ein positiver Wert, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades erhöht wird und ist ein negativer Wert wenn die Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades vermindert wird. Wenn daher begonnen wird das Lenkrad zu steuern, so wird der Absolutwert des Unterstützungsdrehmomentsbefehlswerts Tcmd erhöht und dann, wenn die Lenkung des Lenkrades endet, wird der absolute verringert.
Der Algorithmus der Berechnung wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der Fig. 4 erläutert.
Als erstes werden im Schritt S10 das Eingangsdrehmoment Tin, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Phasenwinkel θ von der Eingangs- oder Eingabekomponente 40 zur Berechnungskomponente 50 übertragen. Im Schritt S20 wird der Unterstützungsdrehmomentbefehlswert Tcmd aus dem Eingangsdrehmoment Tin und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet. Ebenfalls berechnet werden die Winkelgeschwindigkeit dθ/dt und die Winkelbeschleunigung d²θ/dt² aus dem Phasenwinkel θ im Schritt 30. Darauffolgend werden im Schritt S40 das Trägheitsmoment J des Lenkrades gelesen und im Schritt S50 wird das Trägheitsdrehmoment TJ des Lenkrades unter Verwendung der Formel (2) berechnet.
Darauffolgend wird im Schritt S60 bestimmt ob der Wert des Ergebnisses der Multiplikation des Eingangsdrehmomentes Tin und der Winkelgeschwindigkeit dθ/dt negativ oder positiv ist. Wenn der Multiplikationswert als positiv bestimmt wird, wird im Schritt S70 bestimmt, ob der Wert des Eingangsdrehmoments Tin positiv oder negativ ist. Wenn der Wert von Tin positiv ist, so wird im Schritt S80 der Hilfsdrehmomentbefehlswert Tcmd unter Verwendung der Formel (3) korrigiert. Wenn der Wert Tin negativ oder Null ist, so wird im Schritt S90 der Hilfsdrehmomentbefehlswert Tcmd unter Verwendung der Formel (4) korrigiert. Wenn im Schritt S60 bestimmt wird, dass der durch die Multiplikation des Eingangsdrehmoments Tin und der Winkelgeschwindigkeit dθ/dt erhaltene Wert nicht positiv ist, so wird keine Korrektur vorgenommen. Wenn das Berechnungsergebnis im Schritt S60 oder S70 Null ist, wird keine Korrektur vorgenommen.
Wie oben erwähnt, ergibt sich keine Fehlfunktion gegenüber der Umkehreingangsgröße von der Straße. Wenn die Lenkung beginnt, so wird das Unterstützungsdrehmoment in einer Richtung vergrößert, so dass der Fahrer fühlt, dass das Lenkrad nicht schwer ist. Wenn der Lenkvorgang endet, so wird ein geeignetes Gewicht dem Lenkrad hinzuaddiert, wodurch das Hilfsdrehmoment verringert wird und eine Übersteuerung vermieden wird. Wenn daher das Gewicht des Lenkrades vergrößert wird, wie beispielsweise in einem Fahrzeug mit einem Airbag, so kann die Bequemlichkeit der Lenkhilfe realisiert werden, ohne das Gefühl durch den Fahrer zu verschlechtern.
Auch kann, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Lenkbeschleunigung abgeschätzt werden, und zwar unter Verwendung eines Resolvers der ursprünglich vorgesehen ist zur Steuerung des Schrittmotors, wodurch die Notwendigkeit eines Geschwindigkeitssensors oder eines Beschleunigungssensors angeordnet am Lenkrad vermieden wird. Ohne die Anzahl der Komponenten zu erhöhen kann die oben erwähnte Effektivität erhalten werden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren beschrieben. Modifikationen und Abänderungen sind dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der Beschreibung zugänglich. Trotz der Verwendung des Ausführungsbeispiels aus Gründen der Veranschaulichung, soll die Erfindung alle diese Modifikationen und Abänderungen innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche umfassen.

Claims

1. Elektrische Servolenkung zur Lieferung eines entsprechenden Treiberstroms an einen Elektromotor (15), der eine Lenkhilfekraft für ein Fahrzeug mit einem Lenksystem verbunden mit einer Torsionsstange erzeugt, bei dem der Treiberstrom auf einem Hilfsdrehmoment-Befehlswert basiert, wobei Folgendes vorgesehen ist:

eine Drehmoment-Detektionskomponente (21) zum Detektieren des in der Torsionsstange entstehenden Torsionsdrehmoments;

eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Detektionskomponente (25) zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit;

eine Befehlswert-Berechnungskomponente (51) gekoppelt mit der Drehmoment-Detektionskomponente und der Fahrzeuggeschwindigkeits- Detektionskomponente zur Berechnung des Hilfsdrehmoment-Befehlswerts basierend auf dem Torsionsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit;

eine Lenkbeschleunigungs-Detektionskomponente (53) zum Detektieren der Lenkbeschleunigung;

eine Trägheitsmoment-Informationskomponente (56) zum Liefern eines Trägheitsmomentes an das Lenksystems;

eine korrigierte Trägheitsmomentwert-Berechnungskomponente (55), gekoppelt mit der Lenkbeschleunigungs-Detektionskomponente und der Trägheitsmoment-Informationskomponente zur Berechnung des korrigierten Trägheitsmomentwerts, basierend auf der Lenkbeschleunigung und dem Trägheitsmoment;

und ferner gekennzeichnet dadurch, dass Folgendes vorgesehen ist:

eine Lenkgeschwindigkeits-Detektionskomponente (52) zum Detektieren der Lenkgeschwindigkeit;

eine Umkehreingangsbestimmungs- oder Determinationskomponente (57), gekoppelt mit der Drehmoment-Detektionskomponente und der Lenkgeschwindigkeits-Detektionskomponente zur Bestimmung, ob ein Umkehreingangszustand zwischen dem Torsionsdrehmoment und der Lenkgeschwindigkeit existiert;

eine korrigierte Trägheitsmomentwert-Auslöschkomponente (58), gekoppelt mit der Umkehreingangs-Determinations- oder -Bestimmungskomponente zum Auslöschen des korrelierten Trägheitsmomentwertes, wenn der Umkehreingangszustand existiert;

und eine unterstützte Krafterzeugungskomponente (59), gekoppelt mit der Befehlswert-Berechnungskomponente, der korrigierten Trägheitsmomentwert-Berechnungskomponente und der korrigierten Trägheitsmomentwert- Auslöschkomponente zur Berechnung der Lenkhilfekraft und zur Lieferung des entsprechenden Treiberstromes an den Elektromotor derart, dass die Lenkhilfekraft erzeugt wird, wobei die Lenkhilfekraft auf dem Unterstützungs- oder Hilfsdrehmomentbefehlswert und dem korrigierten Trägheitsmomentwert basiert.

2. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem eine mit Zähnen versehene Welle (5) aufweist;

wobei die Lenkbeschleunigungs-Detektionskomponente eine Lenkbeschleunigungs-Schätzkomponente ist, um die Lenkbeschleunigung basierend auf der Bewegung der mit Zähnen versehenen Welle abzuschätzen;

und wobei die Lenkgeschwindigkeits-Detektionskomponente eine Lenkgeschwindigkeit-Schätzkomponente ist, um die Lenkgeschwindigkeit basierend auf der Bewegung der Zähne aufweisenden Welle abzuschätzen.

3. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Elektromotor ein Schrittmotor ist, und zwar vorgesehen koaxial mit der mit Zähnen versehenen Welle und vorgesehen mit einem Rotor, der als eine Kugelnut funktioniert, die die Bewegung der mit Zähnen versehenen Welle unterstützt.

4. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 3, wobei die Lenkbeschleunigungs-Schätzkomponente ferner Folgendes aufweist:

Phasenwinkeldetektiermittel (23), gekoppelt mit dem Schrittmotor zum Detektieren eines Phasenwinkels des Schrittmotors, wobei die Lenkgeschwindigkeit abgeschätzt wird, und zwar basierend auf eine Winkelvarianz des Phasenwinkels, wobei die Lenkbeschleunigung abgeschätzt wird, basierend auf einer Geschwindigkeitsvarianz der Lenkgeschwindigkeit.

5. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 4, wobei der Schrittmotor ein VR-Motor ist, und die Phasendetektionsmittel ein Resolver sind.

6. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 5, wobei die Winkelvarianz ein positiver Wert für eine Rechtswendung des Fahrzeugs und ein negativer Wert für eine Linkswendung des Fahrzeugs ist, wobei das Torsionsdrehmoment ein positiver Wert für eine rechte Wendung des Fahrzeugs und ein negativer Wert für eine linke Wendung des Fahrzeugs ist.

7. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 6, wobei die Umkehreingangs-Bestimmungskomponente bestimmt, dass der Umkehrzustand existiert, wenn ein Produkt der Winkelvarianz und des Torsionsdrehmoments ein negativer Wert ist.

8. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 7, wobei die Lenkhilfekraft definiert wird durch die Hilfskraft, definiert durch den Hilfsdrehmoment- Befehlswert plus den korrigierten Trägheitsmomentwert, wenn das Torsionsdrehmoment größer als Null ist, und den Hilfsdrehmomentbefehlswert minus den korrigierten Trägheitsmomentwert, wenn das Torsionsdrehmoment nicht größer als Null ist.

9. Verfahren zum Erzeugen eines geeigneten Treiberstroms für einen Elektromotor (15), der eine Lenkhilfekraft für ein Fahrzeug mit einem Lenksystem erzeugt, und zwar verbunden mit einer Torsionsstange, wobei der Treiberstrom auf einem Hilfsdrehmoment-Befehlswert, einem korrigierten Trägheitsmomentwert und einem Umkehreingangszustand basiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Messen des Torsionsdrehmoments in der Torsionsstange;

Messen der Fahrzeuggeschwindigkeit;

Berechnen des Hilfsdrehmomentbefehlswerts, basierend auf dem Torsionsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit;

Detektieren der Lenkbeschleunigung;

Liefern eines Trägheitsmomentes des Lenksystems;

Berechnen des korrigierten Trägheitsmomentwertes des Lenksystems, basierend auf der Lenkbeschleunigung und dem Trägheitsmoment;

Detektieren der Lenkgeschwindigkeit;

Bestimmen, ob die Lenkgeschwindigkeit und das Torsionsdrehmoment sich im umgekehrten Eingangszustand befinden oder nicht;

Auslöschen des korrigierten Trägheitsmomentwertes, wenn der Umkehreingangszustand existiert;

Berechnen der Lenkhilfskraft, basierend auf dem Hilfsdrehmoment- Befehlswert und dem korrigierten Trägheitsmomentwert; und

Liefern des geeigneten Treiberstromes an den Elektromotor derart, dass dieser die Lenkhilfekraft erzeugt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Bestimmens, ob die Lenkgeschwindigkeit und das Torsionsdrehmoment sich in dem umgekehrten Eingangszustand befinden oder nicht, ferner den folgenden Schritt aufweisen: Multiplizieren des Torsionsdrehmoments und der Winkelgeschwindigkeit, wobei das Torsionsdrehmoment und die Winkelgeschwindigkeit positiv sind für eine Rechtslenkung des Fahrzeugs und negativ für eine Linkslenkung des Fahrzeugs, wobei der Umkehreingangszustand dann existiert, wenn die Multiplikation einen negativen Wert ergibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Berechnens der Lenkhilfskraft ferner die folgenden Schritte aufweist:

Hinzuaddieren des korrigierten Trägheitsdrehmoments zu dem Hilfsdrehmoment-Befehlswert, wenn das Torsionsdrehmoment positiv ist; und

Subtrahieren des korrigierten Trägheitsmoments vom Hilfsdrehmoment- Befehlswert, wenn das Torsionsdrehmoment negativ ist.