DE10204005A1 - Steuervorrichtung für eine Servolenkung - Google Patents

Abstract

Die Steuervorrichtung für eine Servolenkung besitzt die Funktion der Überwachung von Zwischenstörungen wie z. B. Offset oder Drift in Signalstörungen eines Drehmomentsensors. Der Strom wird beschränkt, um die Hilfsbetriebsfunktion zu beschränken. Die Steuervorrichtung dient zum Steuern eines Motors auf Grund eines Stromsteuerwerts, der berechnet wird aus einem Lenkhilfe-Sollwert, welcher seinerseits von einer Recheneinrichtung berechnet wird anhand eines an der Lenkwelle vorhandenen Lenkmoments und einer Stromstärke des Motors, um auf einen Lenkmechanismus einer Lenkhilfskraft aufzubringen. Es wird die Differenz eines Hauptdrehmomentsignals und eines Subdrehmomentsignals eines Drehmomentsensors gebildet, um das Lenkmoment zu erfassen, und dieser Wert wird vorab gespeichert. In Betrieb wird die Differenz zwischen Haupt- und Subdrehmoment gebildet und mit dem abgespeicherten Wert verglichen. Der Stromsteuerwert wird zumindest beschränkt, wenn die durch den Vergleich ermittelte Differenz einem Zustand entspricht, der größer als ein erster vorbestimmter Wert ist und für eine Zeit andauert, die länger als eine vorbestimmte Zeit ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Servolenkung, die mit Hilfe eines Motors an ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs oder eines anderen Fahr­ zeugs eine Lenkhilfskraft legt, insbesondere geht es um eine Steuervorrichtung ei­ ner Servolenkung, die die Funktion der Überwachung von Störungen hat, die z. B. in Form eines vorübergehenden Versatzes (Offset) oder einer Drift bei Signalstö­ rungen eines Drehmomentsensors auftreten, wobei in einem solchen Fall die Hilfs­ funktion beschränkt wird.

Eine Servolenkung zum Unterstützen einer Lenkanlage eines Kraftfahrzeugs oder eines anderen Fahrzeugs mit einer Hilfslast auf Grund eines Drehmoments eines Motors dient zum Aufbringen einer Hilfslast auf die Lenkwelle oder eine Zahnstan­ ge mit Hilfe eines Übertragungsmechanismus, z. B. in Form eines Zahnrads oder eines Riemens unter Einschaltung eines Untersetzungsgetriebes. Bei einer her­ kömmlichen Servolenkung wird zum exakten Erzeugen des Hilfsmoments (des Lenkhilfemoments) der Motorstrom geregelt. Die Regelung soll die an den Motor angelegte Spannung (Klemmenspannung) so einstellen, daß die Differenz zwi­ schen dem Stromsollwert und dem Motorstrom-Istwert minimiert wird, wozu die Klemmenspannung des Motors im allgemeinen mit Hilfe einer Pulsweitenmodula­ tions-Steuerung (PWM-Steuerung) erfolgt, bei der das Tastverhältnis eingestellt wird.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Servolenkung. Eine zu einem Lenkrad 1 gehörige Welle 2 ist mit einer Spurstange 6 der lenkbaren Räder über Universal­ gelenke 4a und 4b sowie einen Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus 5 gekoppelt. Die Welle 2 weist einen Drehmomentsensor 10 auf, mit dem das Lenkmoment des Lenkrads 1 gemessen wird, außerdem einen Motor zum Unterstützen der Lenk­ kraft des Lenkrads 1, gekoppelt an die Welle 2 über eine Kupplung 21 und ein Un­ tersetzungsgetriebe 3. Eine Steuereinheit 30 zum Steuern der Servolenkung erhält elektrische Leistung von einer Batterie 14 über ein Zündschloß 11 und ein Relais 13. Die Steuereinheit 30 berechnet den Lenkhilfe-Sollwert I eines Hilfsbefehls auf der Grundlage des von dem Drehmomentsensor 10 gemessenen Lenkmoments T und der von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 erfaßten Fahrzeugge­ schwindigkeit V, und sie steuert den in den Motor 20 einzuspeisenden Strom auf der Grundlage des berechneten Lenkhilfe-Sollwerts I. Die Kupplung wird von der Steuereinheit 30 ein- und ausgeschaltet. Im normalen Laufzustand ist sie einge­ schaltet (eingekuppelt). Wenn die Steuereinheit 30 zu der Entscheidung gelangt, daß die Servolenkung abnormal arbeitet, oder wenn die Energiequelle (die Span­ nung Vb) der Batterie 14 mittels des Zündschlosses 11 und des Relais 13 abge­ schaltet wird, so wird die Kupplung 21 ausgeschaltet (ausgekuppelt).

Die Steuereinheit 30 besteht vornehmlich aus einer CPU, die allgemeine Arbeits­ weise, die von einem Programm vorgegeben ist, das in der CPU abläuft, geht aus Fig. 2 hervor.

Die Steuereinheit 30 arbeitet und funktioniert folgendermaßen: Das von dem Drehmomentsensor 10 gemessene und eingegebene Lenkmoment T wird von ei­ nem Phasenkompensator 31 in der Phase kompensiert, um die Stabilität des Lenksystems zu vergrößern, und das in der Phase kompensierte Lenkmoment TA wird in einen Lenkhilfe-Sollwert-Rechner 32 eingegeben. Die von dem Fahrzeug­ geschwindigkeitssensor 12 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V wird ebenfalls in den Lenkhilfe-Sollwert-Rechner 32 eingegeben. Der Rechner 32 nimmt Bezug auf ein Kennlinienfeld (eine Nachschlagetabelle) 33, wobei als Grundlage die eingege­ benen Werte für das Lenkmoment TA und die Fahrzeuggeschwindigkeit V dienen, und er bestimmt den Lenkhilfesollwert I, bei dem es sich um den Regel-Sollwert für den in den Motor 20 einzuspeisenden Strom handelt.

Der Lenkhilfe-Sollwert I wird auf einem Subtrahierer 30A, außerdem auf einen Dif­ ferentialkompensator 34 eines Vorwärtssteuersystems gegeben, um die An­ sprechgeschwindigkeit zu erhöhen, und die von dem Subtrahierer 30A ermittelte Abweichung (I-i) wird auf einen Proportionalrechner 35 gegeben. Die Proportional- Ausgangsgröße wird auf einen Addierer 30B gegeben, außerdem wird der Wert in einem Integralrechner 36 gegeben, um die Kennlinie des Rückkopplungssystems zu verbessern. Die Ausgangsgrößen von dem Differentialkompensator 34 und dem Integralrechner 36 werden auf den Addierer 30B gegeben, das Summener­ gebnis des Addierers 30B, das ist der Stromsollwert E, wird als Motortreibersignal auf eine Motortreiberschaltung 37 gegeben. Der Motorstromwert "i" des Motors 20 wird von einer Motorstrom-Detektorschaltung 38 erfaßt, und dieser Motorstrom- Detektorwert (Motorstrom-Istwert) "i" wird auf den Subtrahierer 30A zurückgekop­ pelt.

Es wird hier als herkömmlicher Drehmomentsensor 10 ein Sensor verwendet, der als Ausgangssignale ein Hauptdrehmomentsignal TM und ein Subdrehmomentsi­ gnal TS liefert. Dies ist eine Sicherheitsmaßnahme für den Fall einer Störung des Drehmomentsensors 10, in welchem Fall anhand eines einzigen Signals nicht ent­ schieden werden kann, ob es sich um eine wirkliche Störung handelt oder nicht. Es erfolgt eine Überwachung der Differenz zwischen dem Hauptdrehmomentsi­ gnal TM und dem Subdrehmomentsignal TS, und wenn die Differenz mehr als ei­ nem vorbestimmten Wert entspricht und über eine vorbestimmte Zeit hinaus an­ dauert, so wird von einer abnormalen Situation ausgegangen, und der Hilfsbetrieb wird beendet.

Mit Hilfe eines in Fig. 3 dargestellten Kennlinienverlaufs, der einen ziemlich abrup­ ten Anstieg aufweist, wird deutlich, daß eine Drift des Drehmomentsensors oder eine Offset-Spannung in einem Bereich, der keine schwerwiegenden Folgen hat, einen beträchtlichen Einfluß auf die Lenkung haben kann, wenn eine plötzliche Än­ derung während des Lenkvorgangs auftritt, der zufolge das Ausmaß der Lenkun­ terstützung abhängig von dem jeweiligen Lenkzustand exzessiv stark ausfällt. Es kann unabhängig von dem Willen des Fahrers zu einem abnormalen Lenkverhal­ ten kommen, was wiederum zu einem folgenschweren Unfall führen kann.

Bei dem üblichen Erfassen von Störungszuständen basierend auf der Differenz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsignal TS läßt sich abhängig von der Änderung der Drift oder dem Offset gemäß Fig. 4 ein derartiges abnormales Verhalten nicht eher feststellen, als bis der Störungsfall nachgewiesen wurde. Wenn man einen strengen Schwellenwert für den Nachweis einer Störung vorgibt und versucht, eine vorübergehende Störung wie z. B. eine Offset-Größe unter Berücksichtigung des Justierbereichs des Drehmomentsen­ sors vor der Auslieferung seitens der Fabrik zu berücksichtigen, so kann ein stren­ ger Schwellenwert zu einem fehlerhaften Nachweis führen, so daß das Erkennen einer Störung nicht korrekt ist.

Ein kleiner Offsetwert, der über lange Zeit hinweg allmählich zustande kommt, kann Ursache sein für eine Differenz bei linker und rechter Lenkkraft, verursacht in der Regel jedoch kein unkontrollierbares Verhalten der Lenkung. Ein solcher Fall, der nicht zu einem Beenden des Lenkhilfebetriebs führt, ist jedoch für den Fahrer unerfreulich, und es könnte zu einem Lenkfehler kommen. Aus diesem Grund ist es notwendig, ein Warnsignal zu erzeugen oder den Hilfsbetrieb für die Lenkung zu beschränken.

Vor diesem Hintergrund ist es Ziel der Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Servolenkung anzugeben, die die Funktion hat, vorübergehende Störungen wie z. B. Offset- oder Drifterscheinungen bei Signalstörungen des Drehmomentsensors zu überwachen, den Hilfsbetrieb dann zu verhindern, wenn ein relativ starker Offset vorhanden ist, und die Hilfsfunktion einzuschränken oder zu beschränken, wenn eine Störung im Fall eines relativ kleinen Offsets erfaßt wird.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung einer Servolenkung zum Steuern eines Motors auf der Grundlage eines Stromsteuerwerts, der berechnet wird aus einem Lenkhilfe-Sollwert, der seinerseits von einer Recheneinrichtung berechnet wird anhand eines an einer Lenkwelle vorhandenen Lenkmoments und einer Stromstärke des Motors, um auf einen Lenkmechanismus eine Lenkhilfskraft aufzubringen. Das vorerwähnte Ziel wird durch einen Aufbau erreicht, gemäß dem die Differenz eines Hauptdrehmomentsignals und eines Subdrehmomentsignals eines Drehmomentsensors zum Erfassen des Lenkmoments vorab gespeichert wird, und die Differenz des Hauptdrehmomentsignals und des Subdrehmomentsi­ gnals während des Betriebs mit dem abgespeicherten Wert verglichen wird, und zumindest die Motorstrom-Ausgabe unterbunden wird, wenn der Zustand, daß die durch den Vergleich ermittelte Differenz von einem zweiten vorbestimmten Wert, der größer als ein erster vorbestimmter Wert ist, differiert, für eine Zeit anhält, die kürzer ist als eine vorbestimmte Zeit.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird in effektiver Weise durch den Aufbau er­ reicht, bei dem der Lenkhilfe-Sollwert auf der Grundlage des Ausgangssignals ei­ nes Normalbetrieb-Kennlinienfelds berechnet wird, und wenn der Zustand, daß die durch den Vergleich ermittelte Differenz sich von dem ersten vorbestimmten Wert unterscheidet, für eine vorbestimmte Zeit anhält, wird umgeschaltet auf ein Kennli­ nienfeld für einen Drehmomentsensor-Offset-Abnormalmodus, oder es wird der Stromsteuerwert gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit beschränkt, oder es wird ein Zwischen-Kennlinienfeld verwendet, um beim Wechseln von dem Normalmo­ dus-Kennlinienfeld zu dem Kennlinienfeld für Drehmomentsensor-Offset-Abnor­ malmodus einen Übergang zu schaffen, der ohne ein fremdartiges Gefühl für den Fahrer vonstatten geht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den begleitenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Strukturdiagramm eines schematischen Aufbaus einer Servolenkung;

Fig. 2 ein Block-Strukturdiagramm eines Beispiels für eine Steuervorrichtung ei­ ner Servolenkung;

Fig. 3 ein Diagramm eines Kennlinienbeispiels für das Kennlinienfeld;

Fig. 4 ein Diagramm zum Erläutern der Kennlinie des Drehmomentsensors;

Fig. 5 ein Diagramm zum Erläutern des Grundprinzips der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer ersten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Beispiels für die Konfiguration der Drehmoment- Offset-Abnormalitätsdetektoreinrichtung;

Fig. 8 ein Flußdiagramm eines Betriebsbeispiels für die erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 13 ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 14 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer dritten Ausführungsform der Erfin­ dung und

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das ein Betriebsbeispiel für die dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Erfindungsgemäß wird die Differenz zwischen einem Hauptdrehmomentsignal TM und einem Subdrehmomentsignal TS im Anfangsstadium des Versands in einem nicht-flüchtigen Speicher abgespeichert, und dieser abgespeicherte Wert wird ver­ glichen mit der Differenz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsignal TS während des Betriebs, und der Hilfsbetrieb wird bei ei­ nem relativ starken Offset oder Versatz gesperrt, während die Hilfsfunktion einge­ schränkt oder begrenzt wird, wenn eine Schwierigkeit oder eine Störung bei relativ kleinem Offset festgestellt wird. Deshalb läßt sich das Ausgangssignal für den Fall beschränken, daß es zu einer plötzlichen Zunahme des Hilfsmoments kommt, demzufolge eine nicht steuerbare Lenkung auf Grund einer zu großen Unterstüt­ zung verhindert werden kann.

Fig. 5 zeigt ein grundlegendes Beispiel für die vorliegenden Erfindung, bei dem die gespeicherte Differenz zwischen einem Hauptdrehmomentsignal TM und einem Subdrehmomentsignal TS einerseits und die nachgewiesene oder gemessene Dif­ ferenz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsi­ gnal TS andererseits verglichen wird mit einem vorgeschriebenen oder vorbe­ stimmten Wert 2 (< vorgeschriebener Wert 1), und wenn die so ermittelte Diffe­ renz andauert während einer Zeit, die kürzer ist als eine vorbestimmte Zeit 2 (< vorbestimmte Zeit 1), die Lenkunterstützung gesperrt wird. Wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert 2 ist und gleichzeitig größer als der vorbestimm­ te Wert 1 ist, und wenn diese Differenz während der vorbestimmten Zeit 1, die län­ ger ist als die vorbestimmte Zeit 2, anhält, so wird der Hilfsbetrieb eingeschränkt. Auf diese Weise wird ein sicherer Betrieb dadurch realisiert, daß man den Strom­ steuerwert sperrt oder beschränkt.

Bei dem Stromsperrverfahren läßt sich die maximale Stromstärke des Stromsteu­ erwerts begrenzen, oder man kann die maximale Stromstärke dadurch beschrän­ ken, daß man den Stromsteuerwert oder Stromstellwert mit einer spezifischen Verstärkung multipliziert. Wenn außerdem der Stromsteuerwert begrenzt wird, so kann der Grenzwert etwas erhöht eingestellt werden, wenn die Geschwindigkeit gering ist, und kann etwas niedriger eingestellt werden, wenn die Geschwindigkeit hoch ist. Im Fall einer Abnormalität lassen sich ähnliche Effekte auch dadurch er­ zielen, daß man von dem Normalmodus-Kennlinienfeld für die Lenkhilfe umschal­ tet auf ein Abnormalmodus-Kennlinienfeld bei einem Drehmomentsensor-Offset. Durch Verwendung eines Zwischen-Kennlinienfelds mit einem Zwischenwert läßt sich außerdem beim Wechsel vom Normalmodus-Kennlinienfeld zu dem Abnor­ malmodus-Kennlinienfeld bei einem Drehmomentsensor-Offset ein glatter Über­ gang ohne fremdes und ungewohntes Gefühl realisieren.

Nunmehr auf die Zeichnungen Bezug nehmend, werden im folgenden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung entspre­ chend der Fig. 2 und zeigt gegenüber dieser zusätzlich eine Detektoreinrichtung für eine Drehmomentsensor-Offsetabnormalität 300, einen Stromvorgabe-Grenz­ wertgeber 310 und einen Subtrahierer 320, wobei das Ausgangssignal des Sub­ trahierers 320 einen Lenkhilfe-Sollwert I darstellt. Der Drehmomentsensor 10 gibt ein Hauptdrehmomentsignal TM und ein Subdrehmomentsignal TS mit der in Fig. 3 gezeigten Kennlinie aus, und das Hauptdrehmomentsignal TA wird in den Pha­ senkompensator 31 und außerdem in die Detektoreinrichtung 300 eingegeben. Das Subdrehmomentsignal TS wird in die Detektoreinrichtung 300 für das Nach­ weisen einer Offsetabnormalität des Drehmomentsensors eingegeben. Das Sub­ drehmomentsignal TS wird ebenfalls in diese Detektoreinrichtung 300 eingegeben. Wenn ein Betriebssignal AB von der Detektoreinrichtung 300 ausgegeben wird, liefert der Stromvorgabe-Grenzwertgeber 310 einen Grenzstrom LT an den Sub­ trahierer 320.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels für den internen Aufbau der Detek­ toreinrichtung 300 zum Nachweisen einer Offset-Abnormalität des Drehmoment­ sensors. Der Aufbau enthält einen Differenzrechner 301 zum Berechnen der Diffe­ renz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsignal TS, eine Wechseleinheit 302 zum Zuführen der von dem Differenzrechner 301 ausgegebenen Differenz DS1 zu einem Speicher (einem nicht-flüchtigen Speicher) 303 oder einem Differenzrechner 304, einen Vergleicher 305 zum Vergleichen der von dem Differenzrechner 304 ausgegebenen Differenz DS2, der den abgespei­ cherten Wert und den laufenden oder anstehenden Wert vergleicht und die Diffe­ renz der Werte bildet, mit dem vorbestimmten Wert 1 und dem vorbestimmten Wert 2 (< vorbestimmter Wert 1), die Schwellenwerte darstellen, und eine Zeit­ meßeinheit 306 zum Messen der Zeitspanne des Zustands, in welchem ein von dem Vergleicher 305 ausgegebenes Signal NN andauert, wobei die Zeitmeßein­ heit ein spezifiziertes Betriebssignal AB vor oder nach dem Verstreichen einer vor­ bestimmten Zeit 1 und einer vorbestimmten Zeit 2 (<vorbestimmte Zeit 1) ausgibt.

Die Arbeitsweise für diesen Aufbau wird anhand des in Fig. 8 gezeigten Flußdia­ gramms erläutert.

Zunächst wird vor dem Versand der Produkte, d. h. im Anfangsstadium, die Diffe­ renz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsignal TS des Drehmomentsensors 10 in dem Differenzrechner 101 berechnet und als Offset-Datenwert in dem nicht-flüchtigen Speicher 303 abgespeichert. D. h., die Wechseleinheit 302 wechselt auf die Seite des Speichers 303, und die Differenz TS1 zwischen dem Hauptdrehmomentsignal und dem Subdrehmomentsignal TS wird in dem Differenzrechner 301 berechnet, und diese Differenz DS1 wird über die Wechseleinheit 302 in dem Speicher 303 abgespeichert (gespeicherter Wert = MDS). Später dann wird die Wechseleinheit 302 auf die Seite des Differenzrech­ ners 304 umgestellt.

Während des Lenkvorgangs liest der Differenzrechner 301 das derzeitige oder laufende Hauptdrehmomentsignal TM (Schritt S1), und anschließend (Schritt S2) wird das laufende Subdrehmomentsignal TS gelesen. Die Differenz DS1 zwischen dem Hauptdrehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsignal TS wird errech­ net (Schritt S3). Der Differenzrechner 304 empfängt über die Wechseleinheit 302 die Differenz DS1 und liest aus dem Speicher 303 den gespeicherten Wert MDS aus (Schritt S4), und er berechnet die Differenz DS2 zwischen der Differenz DS1 und dem gespeicherten Wert MDS. Anschließend beurteilt der Vergleicher 305, ob die Differenz DS2, die von dem Differenzrechner 304 gebildet wird, größer als der vorbestimmte Wert 1 (Schwellenwert) ist oder nicht (Schritt S5). Das heißt: der gespeicherte Wert MDS ist die Offset-Komponente, und es wird abgefragt, ob auf Grund einer Zunahme der Differenz DS1 über den vorbestimmten Wert hinaus ei­ ne Abnormalität aufgetreten ist oder nicht. Normal ist es, wenn die Differenz DS2 kleiner als der vorbestimmte Wert 1 ist. In diesem Fall wird die Zählung der Meß­ zeit gelöscht (Schritt S3), und der Prozeß kehrt zurück zum Schritt S1.

Wenn die Differenz DS2 größer als der vorbestimmte Wert 1 ist, so wird weiterhin ermittelt, ob der Wert größer als der vorbestimmte Wert 2 ist oder nicht (Schritt S10). Ist die Differenz DS2 kleiner als der vorbestimmte Wert 2, so wird ermittelt, ob dies für eine vorbestimmte Zeit T1 der Fall ist oder nicht (Schritt S11). Hält die­ ser Zustand für die Differenz nicht für die vorbestimmte Zeit T1 an, so wird der Zählvorgang der Meßzeit erhöht, und der Prozeß kehrt zurück zum Schritt S1 (Schritt S12), und wenn der Zustand für die vorbestimmte Zeit 1 anhält, wird ein Betriebssignal AB ausgegeben, und von dem Sollstrom-Grenzwertgeber 310 wird ein Grenzstrom (oder eine Strombegrenzung) LT ausgegeben, und der Hilfsbe­ trieb wird beschränkt. Danach ist der Vorgang abgeschlossen (Schritt S13).

Wenn im Schritt S10 die Differenz DS2 größer ist als der vorbestimmte Wert 2, so wird ermittelt, ob die Differenz DS2 über eine vorbestimmte Zeit 2 diesen Zustand hat oder nicht (Schritt S11). Währt der Vorgang nicht für die vorbestimmte Zeit 2 an, so wird die Zählung für die Meßzeit erhöht, und der Prozeß kehrt zurück zum Schritt S1 (Schritt S15), wenn hingegen der Zustand über die vorbestimmte Zeit 2 anhält, wird ein Betriebssignal AB ausgegeben, und der Stromvorgabe-Grenzwert­ geber 330 gibt einen Grenzstrom LT aus. Der Hilfsbetrieb wird beendet, und der Vorgang wird abgeschlossen (Schritt S16).

Fig. 9 zeigt eine Betriebsart für die Hilfsbetriebsbeschränkung, wobei eine Kennli­ nie A eine Normalmodus-Drehmoment-Strom-Kennlinie ist. Wenn ein Betriebssig­ nal AB von der Detektoreinrichtung 300 zum Erfassen einer Drehmomentsensor- Offsetabnormalität ausgegeben wird, so gibt der Stromvorgabe-Grenzwertgeber 310 einen Grenzstrom LT zum Beschränken des Motorstroms aus, demzufolge der Lenkhilfe-Sollwert I am Ausgang des Subtrahierers 320 die in Fig. 9 dargestell­ te Kennlinie B annehmen kann. In der Zwischenzeit wird von dem Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor 12 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V in den Lenkhilfe- Sollwert-Rechner 32 eingegeben, und der Stromgrenzwert kann erhöht werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V geringer wird, wie aus Fig. 10 hervorgeht.

Fig. 11 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung entsprechend der Fig. 6. Bei dieser Ausführungsform sind als Kennlinienfeld zusätzlich ein Normalmodus- Kennlinienfeld 33A und ein Kennlinienfeld für Drehmomentsensor-Offset-Abnor­ malitätsmodus, 33B, vorgesehen. Außerdem ist ein Schalter 330 zum Umschalten durch ein Betriebssignal AB von der Detektoreinrichtung 300, die eine Drehmo­ mentsensor-Offset-Abnormalität erkennt, vorgesehen. Die Ausgangssignale von dem Kennlinienfeld 33A des Normalmodus und dem Kennlinienfeld 33B für Drehmomentsensor-Offset-Abnormalitätsmodus werden über die Kontakte "a" und "b" des Schalters 330 in den Lenkhilfe-Sollwert-Rechner 32 eingegeben. Die Kennlinie des Normalmodus-Kennlinienfeldes 33A ist eine Kennlinie A, die in Fig. 12 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, und die Kennlinie des Drehmoment­ sensor-Offset-Abnormalitätsmodus-Kennlinienfelds 33B ist eine Kennlinie B, die in Fig. 12 durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist. Im Normalfall liegt der Schal­ ter 330 auf dem Kontakt "a", und der Hilfsbetrieb gemäß der Kennlinie A des Nor­ malmodus-Kennlinienfelds 33A wird durchgeführt. Wenn von der Detektoreinrich­ tung 30 ein Betriebssignal AB ausgegeben wird, wird der Kontakt des Schalters 330 vom Kontakt "a" auf den Kontakt "b" umgelegt, und es wird der Hilfsbetrieb gemäß der Kennlinie B des Kennlinienfeldes 33B für Drehmomentsensor-Offset- Abnormalitätsmodus durchgeführt, und es wird der Motorstrom beschränkt.

Bei der zweiten Ausführungsform wird durch Umwechseln von dem Normalmo­ dus-Kennlinienfeld 33A auf das Kennlinienfeld 33B für Offset-Abnormalitätsmodus des Drehmomentsensors der Lenkhilfe-Sollwert I berechnet, und weil die Differenz dann signifikant ist, wenn von der Kennlinie A auf die Kennlinie B gewechselt wird, verspürt der Fahrer möglicherweise ein fremdes Gefühl beim Lenken. Um dieses Problem zu vermeiden, kann ein Zwischenkennlinienfeld mit einer Zwischenkennli­ nie C gemäß Fig. 13 vorgesehen werden. Durch Umwechseln in allmählichen Schritten von der Normalmodus-Kennlinie A zu der Zwischenkennlinie C und dann zu der Offset-Abnormalitäts-Kennlinie B läßt sich das unangenehme Gefühl beim Lenkvorgang auf Grund des Kennlinienwechsels vermeiden.

Wenn das Zwischenkennlinienfeld 33C (Kontakt "c" des Schalters 33) vorgesehen ist, so macht man von einer Konfiguration einer dritten Ausführungsform gemäß Fig. 14 Gebrauch. Die Arbeitsweise ist in dem in Fig. 15 gezeigten Flußdiagramm veranschaulicht. Der Betrieb ist der gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 11, nur daß die Detektoreinrichtung 300 für Drehmomentsensor-Offset- Abnormalität das Betriebssignal AB in drei Stufen ausgibt.

Zunächst wird vor dem Versand der Produkte die Differenz zwischen dem Haupt­ drehmomentsignal TM und dem Subdrehmomentsignal TS des Drehmomentsen­ sors 10 berechnet und in dem Speicher 303 abgespeichert, genauso wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform. Der Kontakt des Schalters 330 liegt auf "a", und die Daten entsprechend dem Normalmodus-Kennlinienfeld 33A werden auf den Lenkhilfe-Sollwert-Rechner 32 gegeben. Während des Lenkvorgangs liest der Differenzrechner 301 das derzeitige Hauptdrehmomentsignal TM (Schritt S20) und das derzeitige Subdrehmomentsignal TS wird anschließend ausgelesen (Schritt S21). Die Differenz DS1 zwischen Hauptdrehmomentsignal TM und Sub­ drehmomentsignal TS wird berechnet (Schritt S22). Der Differenzrechner 304 empfängt die Differenz DS1 über die Wechseleinheit 302, liest aus dem Speicher 303 den abgespeicherten Wert MDS aus (Schritt S23) und berechnet die Differenz DS2 zwischen der Differenz DS1 und dem abgespeicherten Wert MDS. Anschlie­ ßend daran beurteilt der Vergleicher 305, ob die Differenz DS2 aus dem Differenz­ rechner 304 größer ist als der vorbestimmte Wert (Schwellenwert) oder nicht (Schritt S24). Normal ist, wenn die Differenz DS2 kleiner als der vorbestimmte Wert 1 ist. Außerdem wird die Meßzeitzählung gelöscht (Schritt S25), und der Pro­ zeß geht zu dem Schritt S20.

Wenn die Differenz DS2 größer als der vorbestimmte Wert 1 ist, so wird zusätzlich unterschieden, ob er größer ist als der vorbestimmte Wert 2 oder nicht (Schritt S30), und wenn die Differenz DS2 kleiner als der vorbestimmte Wert 2 ist, wird er­ mittelt, ob der Wert seinen Zustand für eine vorbestimmte Zeit 1 eingenommen hat oder nicht (Schritt S31). Wenn die Differenz nicht für eine vorbestimmte Zeit 1 dauernd gegeben ist, wird es als normal angesehen, und die Zählung der Meßzeit wird erhöht. Der Prozeß geht zurück zum Schritt S20 (Schritt S32). Wenn der Zu­ stand für die vorbestimmte Zeit 1 angehalten hat, wird von der Zeitmeßeinheit ein Betriebssignal AB ausgegeben, und der Kontakt des Schalters 330 wird umge­ schaltet vom Kontakt "a" auf "c". Die Daten des Zwischenkennlinienfeldes 33C werden in den Lenkhilfe-Sollwert-Rechner 32 eingegeben, und der Stromsollwert wird beschränkt (Schritt S33).

Anschließend wird beurteilt, ob die Strombegrenzung für länger als den vorbe­ stimmten Wert 2 andauert oder nicht (Schritt S34). Dauert der Zustand nicht für ei­ ne vorbestimmte Zeit 2 an, so wird die Meßzeitzählung erhöht, und der Prozeß kehrt zurück zum Schritt S20 (Schritt S35). Wird der Zustand für die vorbestimmte Zeit 2 aufrechterhalten, so wird der Kontakt des Schalters 330 von "c" auf "b" durch ein Betriebssignal AB geändert, und der Stromsollwert wird gewechselt zu der Störungskennlinie. Der Betrieb wird beendet (Schritt S36). Die Daten für das Kennlinienfeld 33B für Drehmomentsensor-Offset-Abnormalitätsmodus wird in den Lenkhilfe-Sollwert-Rechner 32 eingegeben.

Wenn andererseits die Differenz DS2 größer als der vorbestimmte Wert 2 im Schritt S30 ist, so wird ermittelt, ob dieser Zustand für die vorbestimmte Zeit 2 an­ hält oder nicht (Schritt S40). Hält der Zustand nicht für die vorbestimmte Zeit 2 an, so wird die Meßzeitzählung erhöht, und der Prozeß kehrt zurück zum Schritt S20 (Schritt S41). Wenn der Zustand für die vorbestimmte Zeit 2 anhält, wird ein Be­ triebssignal AB ausgegeben, und der Hilfsbetrieb wird gesperrt. Der Vorgang wird anschließend beendet (Schritt S42).

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 besitzen das Normalmodus-Kennlinienfeld 33A, das Zwischenkennlinienfeld 33C und das Kennlinienfeld 33B für die Drehmo­ mentsensor-Offset-Abnormalität individuell eine Hilfsbetrieb-Sperrzone und eine Hilfsbetrieb-Beschränkungszone.

Bei der obigen Ausführungsform wird von einem Zwischenkennlinienfeld Ge­ brauch gemacht, man kann aber auch mehr als ein Zwischenkennlinienfeld ver­ wenden, um einen Wechsel in mehreren Stufen zu erzielen. Die vorliegenden Er­ findung kann nicht nur bei einer Lenkanlage mit Lenksäule und Ritzelantrieb ein­ gesetzt werden, sondern auch bei einer Lenkanlage mit Zahnstangen-Hilfsbetrieb.

Erfindungsgemäß werden Zwischenstörungen, wie z. B. ein Offset oder eine Drift bei Signalstörungen des Drehmomentsensors überwacht, und eine Störung des Drehmomentsensors läßt sich korrekt nachweisen. Wird eine Störung nachgewie­ sen, so wird der Strom begrenzt, und die Hilfsbetriebsfunktion wird eingeschränkt, so daß ein sicherer Betrieb garantiert wird. Außerdem ist der Lenkvorgang frei von jeglichen ungewöhnlichen oder unangenehmen Gefühl, da die Strombegrenzung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird oder eine Änderung in allmählichen Schritten erfolgt.

Claims (11)

1. Steuervorrichtung einer Servolenkung zum Steuern eines Motors auf der Grundlage eines Stromsteuerwerts, der berechnet wird aus einem Lenkhilfe- Sollwert, der seinerseits von einer Recheneinrichtung berechnet wird anhand eines an einer Lenkwelle vorhandenen Lenkmoments und einer Stromstärke des Motors, um auf einen Lenkmechanismus eine Lenkhilfskraft aufzubringen, wobei eine Differenz zwischen einem Hauptdrehmomentsignal und einem Subdrehmomentsignal eines zum Messen des Lenkmoments dienenden Drehmomentsensors vorab gespeichert wurde, und die Differenz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal und dem Subdrehmomentsignal während des Betriebs mit dem vorab gespeicherten Wert verglichen wird, und der Strom­ steuerwert zumindest beschränkt wird, wenn die sich durch den Vergleich er­ gebende Differenz größer als ein erster vorbestimmter Wert ist und dieser Zu­ stand länger als eine erste vorbestimmte Zeit andauert.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ausgabe eines Stromsteuer­ werts angehalten wird, wenn die auf dem Vergleich beruhende Differenz grö­ ßer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, welcher größer ist als der erste vor­ bestimmte Wert, und außerdem der Zustand über eine Zeit hinweg andauert, die länger ist als eine zweite vorbestimmte Zeit, die kürzer ist als die erste vor­ bestimmte Zeit.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zum Speichern ein nicht­ flüchtiger Speicher (303) verwendet wird.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Beschrän­ kung des Stromsteuerwerts nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit vor­ genommen wird.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Beschränkung des Stromsteu­ erwerts dadurch erfolgt, daß ein Maximalstrom des Lenkhilfe-Sollwerts be­ grenzt wird.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Beschränkung des Stromsteu­ erwerts dadurch erfolgt, daß ein Maximalstrom begrenzt wird, erhalten durch Multiplizieren des Lenkhilfe-Sollwerts mit einer vorbestimmten Verstärkung.

7. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Lenkhilfe-Sollwert auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Normalmo­ dus-Kennlinienfeldes begrenzt wird, und dann, wenn der Zustand, daß die auf dem Vergleich basierende Differenz sich von dem ersten vorbestimmten Wert unterscheidet, für eine Zeit anhält, die länger als die erste vorbestimmte oder die zweite vorbestimmte Zeit ist, das Normalmodus-Kennlinienfeld überwech­ selt zu einem Kennlinienfeld für einen Drehmomentsensor-Offset-Abnormali­ tätsmodus (33B).

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Zwischenkennlinienfeld (33C) für den Wechselvorgang verwendet wird, um ein abnormales Gefühl beim Lenken zu verhindern, welches dann entstehen würde, wenn von dem Nor­ malmodus-Kennlinienfeld auf das Kennlinienfeld für den Drehmomentsensor- Offset-Abnormalitätsmodus gewechselt wird.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, bei welchem der Wechsel von dem Nor­ malmodus-Kennlinienfeld zu dem Kennlinienfeld für Drehmomentsensor- Offset-Abnormalitätsmodus vorgenommen wird unter Verwendung einer Drehmomentsensor-Offset-Abnormalitätsdetektoreinrichtung.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, bei dem der Wechsel von dem Normal­ modus-Kennlinienfeld zu dem Zwischenkennlinienfeld und dem Kennlinienfeld für den Drehmomentsensor-Offset-Abnormalitätsmodus unter Verwendung ei­ ner Drehmomentsensor-Offset-Abnormalitätsdetektoreinrichtung durchgeführt wird.

11. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Drehmomentsensor-Offset-Abnormalitätsdetektoreinrichtung aufweist: einen ersten Differenzrechner (301) zum Berechnen der Differenz zwischen dem Hauptdrehmomentsignal (TM) und dem Subdrehmomentsignal (TS), einen Speicher (303) zum Speichern der Differenz (DS1), die von dem ersten Diffe­ renzrechner (301) gebildet wird, einen zweiten Differenzrechner (304) zum Berechnen einer Differenz zwischen einer von dem ersten Differenzrechner (301) gelieferten Differenz (DS1), die durch die Wechseleinheit (302) zuge­ führt wird, und der aus dem Speicher (303) kommenden gespeicherten Diffe­ renz, einen Vergleicher (305) zum Vergleichen der aus dem zweiten Differenz­ rechner (304) kommenden Differenz mit dem ersten vorbestimmten Wert und dem zweiten vorbestimmten Wert, und eine Zeitmeßeinrichtung (306) zum Messen der verstrichenen Zeit für ein Ausgangssignal des Vergleichers (305).