DE19735810A1

DE19735810A1 - Steuergerät für elektrisches Servolenksystem

Info

Publication number: DE19735810A1
Application number: DE19735810A
Authority: DE
Inventors: Shuji Endo; Hideyuki Kobayashi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: DE19735810C2; US5861725A; KR19980018765A; KR100293016B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem.

Ein elektrisches Servolenksystem für ein Fahrzeug detektiert ein Drehmoment, das an einer Lenkwelle durch Betätigen eines Lenkrads erzeugt wird, sowie eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und es berechnet einen Lenkhilfs-Befehlswert auf der Basis des detektierten Signals, und es unterstützt eine Lenkkraft des Lenkrads durch Antreiben eines Motors in Übereinstimmung mit dem berechneten Lenkhilfs-Befehlswert, indem ein elektronisches Steuergerät mit einem Mikrocomputer zum Berechnen des Lenkhilfs-Befehlswerts und zum Steuern des Motors auf Basis des Lenkhilfs-Befehlswerts eingesetzt wird.

In diesem Fall liegt im Hinblick auf das ein Drehmoment eine Komponente in Übereinstimmung mit der Straßenlast vor, erzeugt durch den Lenkvorgang, sowie eine Komponente in Übereinstimmung mit einer Reibungskraft in einem Lenkmechanismus. Deshalb wurde ein Steuergerät zum Berechnen des Lenkhilfs-Befehlswerts vorgeschlagen, und zwar durch Steuern eines Steuerwerts im Hinblick auf die Straßenlast, bestimmt auf Basis des detektierten Lenk-Drehmoments, sowie eines Steuerwerts im Hinblick auf die Reibungskraft des Lenkmechanismus.

Gemäß diesem Aufbau werden der Steuerwert für die Straßenlast in Übereinstimmung mit dem Lenk-Drehmoment und der Steuerwert für die Reibungskraft in Übereinstimmung mit dem Lenk-Drehmoment vorab bestimmt und in einem Speicher gespeichert, und gewünschte Datenwerte werden aus dem Speicher in Übereinstimmung mit dem detektierten Lenk-Drehmoment ausgelesen, wodurch der Lenkhilfskraft-Befehlswert berechnet wird (vergleiche die japanische geprüfte Patentveröffentlichung Nr. JP 5-10271).

Gemäß dem oben beschriebenen Steuergerät zum Berechnen des Lenkhilfskraft-Befehlswert ist der Steuerwert für die Straßenlast und der Steuerwert für die Reibungskraft vorab in Übereinstimmung mit dem Lenk-Drehmoment bestimmt, und demnach ändert sich dann, wenn das Lenk-Drehmoment festgelegt ist, der Lenkhilfskraft-Befehlswert lediglich in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Somit lassen sich dann, wenn die Lenkhilfskraft-Be fehlswerte in Übereinstimmung mit den Lenk-Drehmomenten vorab bestimmt und in einem Speicher im Hinblick auf mehrere Fahrzeuggeschwindigkeiten gespeichert sind, die Lenkhilfskraft-Befehlswerte unmittelbar anhand der detektierten Lenk-Drehmomente und der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeiten berechnen.

Fig. 10 dient zum Erläutern eines üblichen, bekannten Verfahrens zum Festlegen des Lenkhilfskraft-Befehlswerts in Übereinstimmung mit dem Lenk-Drehmoment im Hinblick auf Fahrzeuggeschwindigkeit V1, V2 und V3, in einem Fall, in dem die Lenkhilfskraft-Befehlswerte I im Hinblick auf die detektierten Werte des Lenk-Drehmoments T1, T2, T3 und T4 in Übereinstimmung mit den jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind. Wie in Fig. 10 gezeigt, wird beispielsweise im Fall der Fahrzeuggeschwindigkeit von V1 der Lenkhilfskraft-Befehlswert I1 für das Lenk-Drehmoment T1 festgelegt, und I2 für T2, I3 für T3 und I4 für T4, und dann, wenn die konstanten Lenkhilfskraft-Befehlswerte I stufenweise so festgelegt sind, daß der Lenkhilfskraft-Befehlswert I1 in den Bereich des Lenk-Drehmoments von T1 bis T2 festgelegt ist, sowie der Lenkhilfskraft-Befehlswert I2 in dem Bereich des Lenk-Drehmoments von T2 bis T3 und der Lenkhilfskraft-Befehlswert I3 in den Bereich des Lenk-Drehmoments von T3 bis T4 läßt sich die Kapazität eines Speichers reduzieren. Jedoch lassen sich dann, wenn die Lenkhilfskraft-Befehlswerte I schrittweise festgelegt sind, die Lenkhilfskraft-Befehlswerte I nicht kontinuierlich in Übereinstimmung mit den Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenk-Drehmoments verändern, und somit wird die Lenkhilfskraft nicht glatt bzw. stetig verändert, wodurch das Lenkgefühl verschlechtert ist.

Als Maßnahme hierfür kann der Lenkhilfskraft-Befehlswert so fein wie möglich in Übereinstimmung mit dem Lenk-Drehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt sein, jedoch wird durch dieses Verfahren eine erforderliche Kapazität eines Speichers signifikant erhöht, was zu einer Zunahme der Kosten führt.

Demnach hat der Anmelder ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Lenkhilfskraft-Befehlswerte in Übereinstimmung mit den Lenk-Drehmomenten in einem Speicher im Hinblick auf repräsentative Fahrzeuggeschwindigkeiten gespeichert sind, und dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit so detektiert wird, daß sie zwischen den in einem Speicher gespeicherten repräsentativen Fahrzeuggeschwindigkeiten liegt, werden die Lenkhilfskraft-Befehlswerte in Übereinstimmung mit den Lenk-Drehmomenten im Hinblick auf die jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten, die schneller oder langsamer als die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit sind, aus einer Speichervorrichtung ausgelesen, und der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit und dem detektierten Lenk-Drehmoment wird auf Basis der Differenzen zwischen diesen Größen zu der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit sowie einem Fahrzeuggeschwindigkeit-Korrekturkoeffizienten berechnet (Japanische Patentanmeldung Nr. Heisei 6-31603).

Jedoch ist eine erforderliche Kapazität des Speichers selbst bei einem Verfahren erhöht, bei dem die Lenk-Hilfskraftwerte in Übereinstimmung mit den Lenk-Drehmomenten in einem Speicher hinsichtlich repräsentativer Fahrzeuggeschwindigkeiten gespeichert sind, wenn die Lenkhilfskraft-Befehlswerte im Hinblick auf die Lenk-Drehmomente fein eingestellt sind, was zu einer Zunahme der Kosten führt. Weiterhin müssen bei einer Veränderung der Lenkhilfskraft-Befehlswerte in dem Speicher gespeicherte Daten verändert werden, was Zeit und Arbeit erfordert.

Ein weiterer problematischer Punkt beim Berechnen der Lenkhilfskraft-Befehlswerte in Übereinstimmung mit den Lenk-Drehmomenten durch Berechnen mit einer begrenzten Wortlänge, beispielsweise 8 Bit, besteht darin, daß die niederwertigeren Bits (8 Bits) eines Berechnungsergebnisses (bestehend aus 16 Bit) vernachlässigt werden, wodurch ein Quantisierungsfehler auf Basis einer digitalen Berechnung bewirkt wird. Ein derartiger Quantisierungsfehler ist ungünstig, da einem Fahrer ein unstetiges Lenkgefühl dann vermittelt wird, wenn ein langsamer Lenkbetrieb durchgeführt wird.

Dies bedeutet, daß gemäß der oben beschriebenen elektronischen Steuerschaltung für ein elektronisches Servolenksystem eine niedrigauflösende Schaltung eingesetzt wird, die 8 Bitsignale handhabt, selbst wenn ein Berechnungsergebnis eines Mikrocomputers ein 16 Bitsignal ist, und daß in dem Fall einer niedrigauflösenden Schaltung, in der eine PWM-Signalverarbeitungsschaltung oder eine A/D (Analog/Digital)-Umsetzschaltung 8-Bitsignale handhabt, nicht bestimmt werden kann, ob ein 0-Wert oder ein 1-Wert als Ausgabewert dann auszugeben ist, wenn Signale gehandhabt werden, die kleiner als die Auflösung sind, und demnach schwankt das Ausgabesignal mit einer Auflösung von im wesentlichen 1 Bit. Dies wird als Grenzzyklusschwingung bezeichnet.

Eine derartige Schwingung enthält einen Schwingungsanteil bei dem Lenkhilfs-Befehlswert, und wird als unerwünschte Schwingung bei einem langsamen Lenkvorgang empfunden.

Eine prinzipielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Steuergeräts für ein elektrisches Servolenksystem mit einem exzellenten Lenkgefühl derart, daß sich eine Lenkhilfskraft glatt in Übereinstimmung mit Veränderungen bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenk-Drehmoment beendet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Steuergeräts für ein elektrisches Servolenksystem bei dem eine Kapazität eines Speichers, der eine Hauptaufbaukomponente einer elektronischen Steuerschaltung zum Berechnen und Bestimmen einer Lenkhilfskraft auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenk-Drehmoment darstellt, verringert werden kann, und ferner das Lenkempfinden verbessert ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Steuergeräts für ein elektrisches Servolenksystem bei dem die Grenzzyklusschwingung aufgrund von Unzulänglichkeiten, bei der Auflösung einer elektronischen Steuerschaltung zum Berechnen und Bestimmen einer Lenkhilfskraft auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenk-Drehmoments reduziert und das Lenkempfinden verbessert ist.

Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der detaillierten Beschreibung und im Bezug auf die Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zum Erläutern der Festlegung einer Kennkurve, gemäß der ein gewünschter Lenkhilfskraft-Befehlswert in Abhängigkeit von einem Lenk-Drehmoment als Funktionsgleichung höherer Ordnung dargestellt ist, sowie Approximationsgleichungen, und zwar gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltdiagramm zum Darstellen einer Schaltung zum Reduzieren eines Quantisierungsfehlers durch eine Übertragungsfunktion;

Fig. 3 ein Diagramm zum Erläutern der Übertragungsfunktion einer Schaltung zum Reduzieren eines Quantisierungsfehlers;

Fig. 4 ein Diagramm zum Erläutern einer elektrischen Eigenschaft eines Motors;

Fig. 5 ein Diagramm zum Erläutern der Übertragungsfunktion für den Fall, in dem ein Tiefpaßfilter bei einer Ausgangsseite einer Schaltung zum Reduzieren eines Quantisierungsfehlers eingefügt ist;

Fig. 6 eine Ansicht zum Erläutern des Prinzips eines Aufbaus eines elektrischen Servolenksystems;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild für eine Motorantriebsschaltung;

Fig. 9 ein Flußdiagramm zum Erläutern der Berechnungsprozeß-Schritte für einen Lenkhilfskraft-Befehlswert; und

Fig. 10 ein Diagramm zum Erläutern der Einstellung der Lenkhilfskraft-Befehlswerte in Übereinstimmung der Lenk-Drehmomenten bei einem üblichen Beispiel.

Nun erfolgt eine Erläuterung der Eigenschaften und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist die Kurve (a) eine Kennlinie zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Lenk-Drehmoment und einem gewünschten Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment bei der die Beziehung zwischen dem Lenk-Drehmoment T und dem Lenkhilfskraft-Befehlswert In durch eine Funktionsgleichung In=f(T)ⁿ einer höheren Ordnung (Enterordnung) definiert ist. Deshalb läßt sich der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment T durch eine numerische Berechnung auf Basis der vordefinierten Funktionsgleichung In=f(T)ⁿ höherer Ordnung berechnen.

Jedoch ist es nicht realistisch, die numerische Berechnung des Lenkhilfskraft-Befehlswerts auf Basis einer solchen Funktionsgleichung höherer Ordnung durch eine CPU, die eine Berechnungsvorrichtung darstellt, durchzuführen, da zum Durchführen der komplizierten Berechnung eine lange Zeitdauer erforderlich ist. Deshalb wird unabhängig davon, daß es möglich ist, die numerische Berechnung unter Einsatz einer Approximationsgleichung durchzuführen, die die Funktionsgleichung höherer Ordnung approximiert, zum Fördern des Umfangs der Approximation beispielsweise eine Approximationsgleichung vierter Ordnung in dem Fall gebildet, in dem 4 Punkte vorab von der Kurve zum Darstellen der Funktionsgleichung höherer Ordnung abgetastet sind, und es wird eine Approximationsgleichung zum Interpolieren der 4 Punkte bestimmt, wenn die Approximationsgleichung anhand einer begrenzten Wortlänge von beispielsweise 8 Bit berechnet wird, und ein Term ohne wirksame Ziffer kann bei höherwertigen 8 Bits in Abhängigkeit von der Größe der Koeffizienten der Approximationsgleichung entstehen, wodurch die Genauigkeit in dem Berechnungsergebnis unzulänglich ist oder eine Zahl der Multiplikationen erhöht ist oder dergleichen, so daß der Fehler lediglich durch Auswertung der höherwertigen 8 Bits vergrößert ist, wodurch ein Quantisierungsfehler auf Basis einer digitalen Berechnung entsteht.

Demnach werden gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, 4 Punkte (p, q, r, s) vorab von dem Lenkhilfskraft-Befehlswert abgetastet, entsprechend dem Lenk-Drehmoment, und definiert durch die Funktionsgleichung höherer Ordnung In=f(T)ⁿ, und es erfolgt eine Approximation jeweils anhand von zwei Funktionsgleichungen zweiter Ordnung zum Inerpolieren von 3 Punkten (p, q, r) und 3 Punkten (q, r, s) die 2 Zwischenpunkte (q, r) miteinander teilen.

Dies bedeutet daß eine Funktionsgleichung zweiter Ordnung I1 zum Inerpolieren der Punkte (p, q, r) und eine Funktionsgleichung zweiter Ordnung I2 zum Inerpolieren der Punkte (q, r, s) durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) definiert sind:

I1 = a1T²+b1T+c (1)
I2 = a2T²+b2T+c (2)

derart, daß gilt
T: detektiertes Lenk-Drehmoment
a1, a2, b1, b2, c: Konstante
I1, I2: Lenkhilfskraft-Befehlswerte.

In Fig. 1 bezeichnet Kurve (a) die Kennlinie der Funktionsgleichung höherer Ordnung In=f(T)ⁿ zum Darstellen des Lenkhilfskraft-Befehlswertes, die Kurve (b) kennzeichnet eine Kennlinie der Funktionsgleichung zweiter Ordnung I1 zum Darstellen des Lenkhilfskraft-Befehlswerts und die Kurve (c) bezeichnet entsprechend eine Kennlinie der Funktionsgleichung zweiter Ordnung I2.

Durch Approximation der Funktionsgleichung höherer Ordnung mit zwei Funktionsgleichungen zweiter Ordnung läßt sich der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment leicht durch die Berechnung berechnen, und ferner läßt sich ein Quantisierungsfehler minimieren.

Wird eine der Approximationsgleichungen in Übereinstimmung mit dem detektierten Lenk-Drehmoment ausgewählt und wird der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem detektierten Lenk-Drehmoment auf Basis der ausgewählten Approximationsgleichung berechnet, so läßt sich die Berechnung schnell und einfach durchführen.

Erfolgt die Approximation anhand von zwei Funktionsgleichungen zweiter Ordnung zum Interpolieren von 4 Punkten, so kann aufgrund der Tatsache, daß der Grad der Funktionsgleichung niedrig ist, der Quantisierungsfehler kleiner sein als in dem Fall der Berechnung anhand der Funktionsgleichung vierter Ordnung, wie oben erläutert. Ferner wird in dem Fall, in dem die Approximation anhand zweier Funktionsgleichungen zweiter Ordnung durchgeführt wird, die Approximation anhand einer der beiden Funktionsgleichungen zweiter Ordnung durchgeführt, mit Ausnahme der Übergangspunkte, an denen eine der Approximationsgleichungen zu der anderen und umgekehrt verschoben wird, und somit verändert sich der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment gleichmäßig. Hierdurch wird bei der Handhabung des Lenkrads durch einen Fahrer kein ungünstiges Gefühl bewirkt.

Ferner werden gemäß der vorliegenden Erfindung zum Reduzieren des Quantisierungsfehlers bei der Berechnung des Lenkhilfskraft-Befehlswerts Prozeßschritte durchgeführt, die nachfolgend beschrieben werden. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment mit begrenzten Wortlängen von 8 Bits auf Basis der Funktionsgleichungen zweiter Ordnung berechnet wird, das Ergebnis der Berechnung als 16 Bit-Datenwert ausgegeben wird, da die Berechnung eine Multiplikation enthält. Jedoch erfolgt der Motortreiberschaltung zum Steuern des Motorstroms anhand der Eingabe des berechneten Lenkhilfskraft-Befehlswert mit 8 Bit-Daten, und somit werden lediglich die höherwertigen 8 Bit-Daten als 16 Bit-Datenwert ausgegebenen Berechnungsergebnisses an die Motortreiberschaltung ausgegeben, und niederwertige 8 Bit-Daten werden weggelassen, wodurch der Quantisierungsfehler bewirkt wird.

Somit wird der Quantisierungsfehler aufgrund des Weglassens der niederwertigen 8 Bit-Daten reduziert, und zwar durch Hinzufügen der weggelassenen niederwertigen 8 Bit-Daten zu dem Lenkhilfskraft-Befehlswert, berechnet auf der Basis des Lenk-Drehmoments, das in einer nachfolgenden Absatzperiode detektiert wird.

Wird ein Lenkhilfskraft-Befehlswert mit einer Wortlänge von 16 Bit berechnet, so wird das Ergebnis als 32 Bit-Datenwert ausgegeben. In diesem Fall werden lediglich die höherwertigen 16 Bit-Daten an die Motorantriebsschaltung ausgegeben, und die niederwertigen 16 Bit-Daten werden dem Lenkhilfskraft-Befehlswert einer nachfolgenden Abtastperiode hinzugefügt.

Die Fig. 2 zeigt eine Quantisierungsfehler-Re duzierschaltung 100 anhand einer Übertragungsfunktion, und das Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Berechnungselement zum Berechnen des Lenkhilfskraft-Befehlswerts entsprechend dem Lenk-Drehmoment auf Basis der Approximationsgleichung zweiter Ordnung (1), das Bezugszeichen 102 bezeichnet ein Addierelement, das Bezugszeichen 103 bezeichnet ein Berechnungselement zum Weglassen niederwertiger 8 Bit-Daten bei einem 16 Bit-Datenwert, das Bezugszeichen 104 bezeichnet ein Speicherelement zum zeitweisen Speichern der niederwertigen 8 Bit-Daten, die von dem Berechnungselement 103 weggelassen werden, und das Bezugszeichen 105 bezeichnet ein Verstärkungssteuerelement.

Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 110 eine PWM-Signalverarbeitungsschaltung zum Bilden eines PWM-Signals auf Basis eines Lenkhilfskraft-Befehlswerts I, ausgegeben von dem Berechnungselement 103, und das Bezugszeichen 111 bezeichnet eine Motorsteuerschaltung zum Steuern des Antriebs eines Motors anhand des PWM-Signals, als Schaltung zum Verbinden von Halbleiterelementen in einer H-Brücke. Das Bezugszeichen 112 bezeichnet einen Motor dessen elektrischen Eigenschaften anhand einer Übertragungsfunktion gemäß {1/(Ls+R)} dargestellt sind. Hier bezeichnet die Benennung L eine Induktivität des Motors, die Kennzeichnung s bezeichnet den Laplaceoperator und die Kennzeichnung R bezeichnet einen Widerstand zwischen den Anschlüssen des Motors.

Nun erfolgt eine Beschreibung des Betriebs der Schaltung zum Reduzieren eines Quantisierungsfehler. Das detektierten Lenk-Drehmoment T wird bei der im Berechnungselement 101 als 8 Bit-Datenwert eingegeben, in dem der Lenkhilfskraft-Befehlswert auf Basis der Approximationsgleichung berechnet wird, und der Lenkhilfskraft-Befehlswert I1 mit 16 Bit wird ausgegeben. Der ausgegebene Datenwert wird bei dem Berechnungswert 103 über das Addierelement 102 eingegeben, indem die niederwertigen 8 Bit-Daten durchgelassen werden, und die höcherwertigen 8 Bit-Daten werden als Lenkhilfs-Befehlswert I zum Zweck der Steuerung ausgegeben. Zwischenzeitlich werden die weggelassenen niederwertigen 8 Bit-Daten (Quantisierungsfehler) δ zeitweise in dem Speicherelement 104 gespeichert, und die Verstärkung hiervon wird durch das Verstärkungssteuerelement 105 gesteuert, und die niederwertigen Bit-Daten werden in einer nachfolgenden Abtastperiode gelesen und an die Addierschaltung 102 als Daten ausgegeben, die um eine Abtastperiode verzögert sind, und sie werden zu dem Lenkhilfskraft-Befehlswert I1 addiert, der im Hinblick auf die nachfolgende Nachtastperiode abgetastete Lenk-Drehmoment berechnet wird.

Hierdurch werden die sukzessiv weggelassenen niederwertigen 8 Bit-Daten (Quantisierungsfehler) δ zu dem Lenkhilfskraft-Befehlswert I1 auf Basis des in der folgenden Absatzperiode abgetasteten Lenk-Drehmoments addiert, und somit läßt sich der Quantisierungsfehler aufgrund der Weglassung der niederwertigen 8 Bit-Daten reduzieren. Übrigens ist unabhängig davon, daß die oben gegebenen Erläuterung eine Erklärung zum Reduzieren des Quantisierungsfehler auf Basis der Approximationsgleichung zweiter Ordnung (1) darstellt, eine entsprechende Erläuterung auf für den Fall auf Basis der Approximationsgleichung zweiter Ordnung (2) anwendbar.

Die oben erläuterte Schaltung zum Reduzieren des Quantisierungsfehlers, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist mit einer Charakteristik eines Hochpaßfilters ausgebildet, und zwar im Hinblick auf die Übertragungscharakteristik beim Auftreten eines Quantisierungsfehler für die Ausgabe an den Addierer 102, und diese Charakteristik ist in Fig. 3 gezeigt. Demnach ist dann, wenn ein Tiefpaßfilter an der Ausgangs zeit in der Berechnungsschaltung 103 eingefügt ist, wie in Fig. 4 gezeigt, die Verstärkung gleich oder geringer als 1, und zwar über den gesamten Frequenzbereich, wodurch sich der Einfluß des Quantisierungsfehlers für sämtliche Frequenzen reduzieren läßt.

In diesem Fall ist, obgleich der Quantisierungsfehler durch die in Fig. 2 gezeigte Fehlerreduzierschaltung durchgeführt wird, die Schaltung nicht hierauf begrenzt, sondern es läßt sich eine passende Schaltung insoweit einsetzen, als sie eine Schaltung mit der Charakteristik eines Hochpaßfilters ist, und allgemein ist es vorzuziehen, daß der Quantisierungsfehler so zurückgeführt wird, daß die Übertragungsfunktion (1-Z^-1)ⁿ wird. Je größer der Wert von n, desto mehr wird die Wirkung des Hochpaßfilters ausgeprägt. Ferner betreibt die Übergangsfrequenz von (1-Z^-1)ⁿ einem Wert 1/π im Hinblick auf die Nyquistfrequenz auf, und deshalb ist es vorzuziehen, daß die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 1/π ist.

Nun erfolgt eine Erläuterung des Quantisierungsfehlers. Der Quantisierungsfehler δ kann als weißes Rauschen aufgefaßt werden, und somit kann er wie Daten gehandhabt werden, die unabhängig von dem Lenkhilfskraft-Befehlswert I sind. Das Lenk-Drehmoment und der Motorstrom sind proportional zueinander, und somit läßt sich der Einfluß des Quantisierungsfehlers als Einfluß auf den Motorstrom bewerten, und demnach gilt die folgende Beziehung als Gleichung (3):

|G(s) · M(s)| ≦ G(s) |∞|M(s)|∞ ≦ 1/R (3)

derart, daß gilt
R: Widerstand zwischen den Anschlüssen des Motors
M(s): 1/Ls+R
L: Induktivität des Motors
S: Laplaceoperator
G(s): Übertragungsfunktion gebildet anhand der Umsetzübertragunscharakteristik (1-Z^-1)ⁿ der Schaltung zum Reduzieren des Quantisierungsfehlers in einem Zeitkontinuierlichem System

| ∼ |∞: Maximalwert der Verstärkung.

Zum Erzielen der Beziehung gemäß Gleichung (3) kann die elektrische Zeitkonstante eines Motors zu der Übergangsfrequenz ωc oder weniger des Hochpaßfilters bestimmt sein. Dies bedeutet, daß die elektrische Zeitkonstante eines Motors zu 1/π oder weniger der Nyquistfrequenz für die ωN bestimmt sein kann, oder zu 1/2π oder weniger der Abtastperiode Ts. Der Grund hierfür besteht darin, daß eine Beziehung von ωN=1/2Ts zwischen der Abtastperiode Ts und der Nyquistfrequenz ΩN hergestellt ist.

Wie beschrieben, ist gemäß der in Fig. 2 gezeigten Schaltung zum Reduzieren des Quantisierungsfehlers die Übertragungsfunktion bei Auftreten eines Quantisierungsfehlers für die Ausgabe an den Addierer 102 so bestimmt, daß sie die Charakteristik eines Hochpaßfilters aufweist, und ein Quantisierungsfehlersignal wird eine Ausgangsgröße, die durch den Hochpaßfilter hindurch tritt, und deshalb wird der Quantisierungsfehler bei einer bestimmten Frequenz oder hierüber verteilt. Als ein Maß hierfür kann der Einfluß des Quantisierungsfehlers, verteilt bei einer bestimmten Frequenz oder hierüber, durch Einfügen eines Tiefpaßfilters an der Ausgangsseite der Quantisierungsfehler-Reduzierschaltung ausgeschlossen werden.

Bei einer tatsächlichen Schaltung ist die elektrische Eigenschaft eines Motors zum Erzeugen der Lenkhilfskraft mit der in Fig. 4 gezeigten Charakteristik ausgebildet, und sie wirkt als Tiefpaßfilter, und somit ist der Tiefpaßfilter nicht an spezieller Schaltungsteil erforderlich, und die elektrische Zeitkonstante des Motors wird zumindestens 1/2π der Abtastfrequenz des Lenk-Drehmoments bestimmt.

Hierdurch weist dann, wenn der Tiefpaßfilter auf der Ausgangsseite der Quantisierungsfehler-Reduzierschaltung eingefügt ist, die Übertragungsfunktion insgesamt eine Charakteristik auf, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, die Verstärkung wird 1/R (R ist ein Widerstand zwischen den Anschlüssen des Motors) oder niedriger, und zwar im gesamten Frequenzbereich, wodurch sich der Quantisierungsfehler reduzieren läßt. Übrigens ist im Hinblick auf die oben erläuterte Quantisierungsfehler-Re duzierschaltung eine durch die spezifischen Schaltungselemente gebildete Quantisierungsfehler-Re duzierschaltung nicht in der Steuerschaltung ausgebildet, sondern sie ist eine Funktion, die im Inneren der CPU zum Bilden der Steuerschaltung durchgeführt wird.

Ferner ist die oben erläuterte Kurve (a) nach Fig. 1 die Kennkurve der Funktionsgleichung In=f(T)ⁿ zum Darstellen der Beziehung zwischen dem Lenk-Drehmoment und einem gewünschten Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment, jedoch unterscheidet sich die Funktionsgleichung im Hinblick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit. Entsprechend sind mehrere Funktionsgleichungen In=f(T)ⁿ zum Darstellen der Beziehung zwischen dem Lenk-Drehmoment und dem gewünschten Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, und in natürlicher Weise sind mehrere Approximationsgleichungen im Hinblick auf die jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt. Die Korrektur des Lenkhilfskraft-Befehlswert auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit läßt sich durch sachgemäße Auswahl der Approximationsgleichung in Übereinstimmung mit dem detektierten Fahrzeuggeschwindigkeiten durchführen, sowie durch Berechnen des Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment auf Basis der ausgewählten Approximationsgleichung.

Die Fig. 6 zeigt eine Ansicht zum Darstellen eines Plans für den Aufbau eines elektrischen Servolenksystems, das sich zum Durchführen der vorliegenden Erfindung eignet. Eine Welle 2 eines Lenkrads 1 ist gekoppelt mit Zahnstangen 8 für Lenkräder, und zwar über ein Untersetzungsgetriebe 4, Universal- bzw. Kreuzgelenke 5a und 5b, sowie einen Zahnritzemechanismus 7. Ein Drehmomentsensor 13 zum Detektieren das Lenk-Drehmoments des Lenkrads 1 ist an der Welle 2 installiert, und der Motor 10 zum Unterstützen der Lenkkraft ist mit der Welle 2 über eine Kupplung 9 und das Untersetzungsgetriebe 4 gekoppelt.

Eine elektronische Steuerschaltung 13 zum Steuern des Servolenksystems wird mit Energie ausgehend von einer Batterie 14 über ein Zündschlüssel 11 versorgt. Die elektronische Steuerschaltung 13 berechnet den Lenkhilfskraft-Befehlswert auf Basis des durch den Lenk-Drehmomentsensor 3 detektierten Lenk-Drehmoments und der von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit, und sie steuert den dem Motor 10 zugeführten Strom auf Basis des berechneten Lenkhilfskraft-Befehlswerts.

Die Kupplung 9 wird von der elektronischen Steuerschaltung 13 gesteuert. Die Kupplung 9 steht bei einem normalen Betriebszustand in Eingriff, und sie steht nicht in Eingriff, wenn eine Funktion des Servolenksystems von der elektronischen Steuerschaltung 13 bestimmt ist und wenn die Energiequelle abgeschaltet ist.

Die Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Steuerschaltung 13. Bei der Ausführungsform wird die elektronische Steuerschaltung hauptsächlich durch eine CPU gebildet, und in diesem Diagramm sind Funktionen gezeigt, die innerhalb er CPU durch Programme durchgeführt werden. Beispielsweise ist ein Stabilisierungskompensator 21 nicht als Stabilisierungskompensator 21 mit unabhängiger Hardware abgebaut, sondern er bezeichnet eine Stabilisierungskompensierungs-Funktion, die von der CPU durchgeführt wird.

Nun folgt eine Erläuterung der Funktion und des Betriebs der elektronischen Steuerschaltung 13. Ein von dem Drehmomentsensor 3 eingegebenes Lenk-Drehmomentsignal wird im Hinblick auf eine Phase durch den Stabilisierungskompensator 21 kompensiert, um die Stabilität des Lenksystems zu fördern, und es wird bei einem Lenkhilfskraft-Befehlsprozessor 22 eingegeben. Ferner wird auch die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 12 detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Lenkhilfskraft-Befehlsprozessor 22 eingegeben.

Der Lenkhilfskraft-Befehlsprozessor 22 bestimmt einen Lenkhilfskraft-Befehlswert I, der einen Zielwert zum Steuern des dem Motor 10 zugeführten Strom darstellt, und zwar auf Basis des eingegebenen Drehmomentsignals und des eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignals.

Eine durch einen Komperator 23, einen Differenzierkompensator 24, einen Proportionalprozessor 25, einen Integrierprozessor 26 und einen Addierer 27 gebildete Schaltung ist eine Schaltung zum Durchführen einer Gegenkopplungssteuerung derart, daß ein tatsächlicher Motorstromwert i mit dem Lenkhilfskraft-Befehlswert I übereinstimmt.

Der Proportionalprozessor 25 gibt einen Proportionalwert proportional zu einer Differenz zwischen dem Lenkhilfskraft-Befehlswert I und dem tatsächlichen Motorstromwert i ist. Ferner wird ein Ausgangssignal des Proportionalprozessors 25 in dem Integrierprozessor 26 integriert, zum Verbessern der Charakteristik des Gegenkopplungssystems, und ein Wert proportional zu einem integrierten Wert der Differenz wird ausgegeben.

Von dem Differenzierkompensator 24 wird der differenzierte Wert des Lenkhilfskraft-Befehlswert I ausgegeben, und zwar zum Fördern der Ansprechgeschwindigkeit des tatsächlich in den Motor fließenden Motorstromwerts i im Hinblick auf den Lenkhilfskraft-Befehlswert I, der von dem Lenkhilfskraft-Befehlsprozessor 22 berechnet wird.

Der von dem Differenzierkompensator 24 ausgegebene differenzierte Wert des Lenkhilfskraft-Befehlswerts I, der Proportionalwert proportional zu der Differenz zwischen den Lenkhilfskraft-Befehlswert, ausgegeben von dem Proportionalprozessor 25, und dem tatsächlichen Motorstromwert, und der von dem Integrierprozessor 26 ausgegebene Integrierwert werden in dem Addierer 27 addiert, wo ein Stromsteuerwert I, der das Ergebnis der Berechnung darstellt, an eine Motortreiberschaltung 41 als Motortreibersignal ausgegeben wird.

In dem Komperator 23 wird der Lenkhilfskraft-Befehlswert I, der den Sollwert zum Steuern darstellt, mit dem von einer Motorstrom-Detektorschaltung 42 detektierten Motorstrom i verglichen.

Die Fig. 8 zeigt ein Beispiel des Aufbaus der Motortreiberschaltung 41. Die Motortreiberschaltung 41 wird gebildet durch eine Umsetzeinheit 44 zum Trennen und Umsetzen des Stromsteuerwerts E, der von dem Addierer 27 eingegeben wird, in ein PWM-Signal und ein Stromrichtungssignal, und zwar mit einem FET-Transistor 1 bis FET-Transistor 4, einer FET-Gate-Treiberschaltung 45 zum Treiben, d. h. zum Öffnen oder Schließen des Gates des FET-Transistors 1 bis FET-Transistors 4 und dergleichen. Übrigens ist die Hochspannungs-Stromversorgung 46 eine Energiequelle zum Zuführen einer Hochspannung zu dem FET-Transistor 1 und FET-Transistor 2.

Ferner sind unabhängig davon, daß zuvor eine Erläuterung der Quantisierungsfehler-Reduzierschaltung, die unter bezug auf die Fig. 2 beschrieben wurde, so erfolgte, daß das PWM-Signal direkt anhand des Lenkhilfskraft-Befehlswerts I berechnet wird, bei dieser Ausführungsform die Schaltungselemente zum Verbessern des Gegenkopplungssystems hinzugefügt, und der Stromsteuerwert E wird anhand des Lenkhilfskraft-Befehlswerts I gebildet und der Stromsteuerwert E wird in das PWM-Signal bei der Umsetzeinheit 44 umgesetzt. Die Quantisierungsfehler-Reduzierschaltung 100 ist in die Prozeßverarbeitungsschritte zum Umsetzen der 16 Bit- Signale in PWM-Signale mit 8 Bit in der Umsetzeinheit 44 für die Eingabe Stromsteuerwerts E (16 Bit-Signale) mit einbezogen.

Ferner können unabhängig davon, daß gemäß der folgenden Erklärung das PWM-Signal anhand des Stromsteuerwerts E gebildet ist und Prozeßschritte zum Reduzieren des Quantisierungsfehlers in der Prozedur durchgeführt wird, bei der Prozedur zum Bereitstellen des PWM-Signals anhand des Lenkhilfskraft-Befehlswerts I die niederwertigen 8 Bitdaten, die bei dem Prozeß zum Ausbilden des PWM-Signals weggelassen sind, zu dem Lenkhilfskraft-Befehlswert I hinzugefügt werden, wodurch der Quantisierungsfehler reduziert wird.

Das PWM-Signal (pulsweitenmodelliertes Signal) ist ein Signal zum treibend der Gates des FET-Transistors 1 und FET-Transistors 2 die in einer H-Brückenschaltung verbunden sind, und das Tastverhältnis (Verhältnis der Zeiten zum An-/Abschalten des Gates eines FET-Transistors) des PWM-Signals wird anhand eines Absolutwerts des Stromsteuerwerts E, berechnet bei dem Addierer 27, bestimmt.

Das Stromrichtungssignal ist ein Signal zum Anweisen einer Richtung des Stroms, der einem Motor zugeführt wird, und es ist ein Signal das anhand eines Vorzeichens (positiv oder negativ) des Stromsteuerwerts E, berechnet bei dem Addierer 27, bestimmt ist.

Der FET-Transistor 1 und der FET-Transistor 2 sind Schalterelemente-Gates, die an-/geschaltet werden, und auf Basis des Tastverhältnisses des PWM-Signals, und sie sind Schaltelemente zum Steuern der Größe des in den Motor fließenden Stroms. Ferner sind der FET-Transistor 3 und der FET-Transistor 4 Schaltelement-Gateelemente, die an- oder abgeschaltet sind (ist eines von diesen angeschaltet, so ist das andere abgeschaltet), und zwar auf Basis des Stromrichtungssignals, und sie sind Schaltelemente zum Umschalten der Richtung des in den Motor fließenden Stroms, d. h. der Drehrichtung des Motors.

Wird der FET-Transistor 4 in einen leitenden Zustand gebracht, so fließt Strom in den FET-Transistor 1, den Motor 10, den FET-Transistor 4 und einen Widerstand R1, wodurch ein Stromflußimpuls dieser Richtung durch den Motor 10 bewirkt wird. Wird der FET-Transistor 3 in einen leitenden Zustand versetzt, so fließt Strom in den FET-Transistor 2, den Motor 10, den FET-Transistor 3 und einen Widerstand R4, und der Stromfluß in negativer Richtung durch den Motor 10 wird bewirkt.

Eine Motorstrom-Detektorschaltung 42 detektiert die Amplitude des Stroms in positiver Richtung auf Basis eines Spannungsabfalls an beiden Anschlüssen des Widerstands R1, und sie detektiert die Amplitude des Stroms in negativer Richtung auf Basis eines Spannungsabfalls an beiden Anschlüssen des Widerstands R2. Der detektierte tatsächliche Motorstromwert i wird zurückgeführt und bei dem Komperator 23 eingegeben (Fig. 7).

Nun erfolgt eine Erläuterung der Berechnung des Lenkhilfskraft-Befehlswerts durch den Lenkhilfs kraft-Befehlsprozessor 22 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie erläutert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Funktionsgleichung höherer Ordnung In=f(T)ⁿ zum Definieren des Lenkhilfskraft-Befehlswerts entsprechend dem Lenk-Drehmoment durch die Gleichung (1) und die Gleichung (2) approximiert, und der Lenkhilfskraft-Befehlswert wird durch die Gleichung (1) und die Gleichung (2) berechnet. Nun erfolgt eine Erläuterung des Berechnungsprozesses, der in dem Lenkhilfskraft-Befehlsprozessor 22 durchgeführt wird, unter Bezug auf das in Fig. 9 gezeigte Flußdiagramm.

Zunächst wird das Lenk-Drehmoment T durch Abtastung des Lenk-Drehmoments detektiert (Schritt P1). Dieser Betrieb wird durch Herausführen einer Ausführungsgröße aus dem Drehmomentsensor 3 zu festgelegten Zeitintervallen bewirkt. Anschließend wird bestimmt, ob das detektierte Lenk-Drehmoment T größer als ein festgelegter Wert Tc ist (Schritt P2). Mit diesem Betrieb wird bestimmt, ob entweder die Gleichung (1) oder die Gleichung (2), die, wie oben erläutert, die Funktionsgleichung höherer Ordnung In=f(T)ⁿ approximiert, zum Berechnen des Lenkhilfskraft-Befehlswerts herangezogen wird, entsprechend dem Lenk-Drehmoment, bei dem ein festgelegter Wert Tc ein Wert des Lenk-Drehmoments beispielsweise bei einem Punkt (r) nach Fig. 1 ist.

Gilt bei der Bestimmung nach Schritt P2 T<Tc, so gibt der Betrieb zu den Schritten P3 und P4 über. Hier wird der Lenkhilfskraft-Befehlswert I1 anhand der Gleichung (1) berechnet, derart, daß die Berechnung zum Vereinfachen der Berechnung in zwei Stufen durchgeführt wird, da die Gleichung (1) einen quadratischen Term von T enthält. Dies bedeutet, daß die Gleichung (1) sich wie folgt umschreiben läßt:

I₁ = (a₁xT+b₁)xT+c (4)

Anschließend wird in einem nachfolgenden Berechnungsschritt ein Term (a₁xT+b₁) berechnet, wodurch ein Zwischenwert I₀ berechnet wird, und bei der zweiten Berechnung wird (I₀xT+c).

Zunächst wird die erste Berechnung durchgeführt. Der Koeffizient a₁ wird mit einem Wert (T+δ₀) multipliziert, derart, daß das Lenk-Drehmoment T mit einem Fehler δ₀ addiert wird, gemäß der niederwertigen 8 Bit die im Rahmen der Berechnung bei einer vorhergehenden Abtastung [a₁x(t+δ₀)] weggelassen wurde, und ein Wert der höherwertigen 8 Bits Q[a₁x(T+δ₀)] wird mit einem Koeffizienten b₁ addiert. D.h. {Q[a₁x(T+δ0)]+b₁} wird zum Bilden eines Zwischenwerts I₀ berechnet. Ferner werden die weggelassenen niederwertigen 8 Bit R[a₁x(T+δ₀)] mit einem Speicher als Fehler δ₀ der neuen niederwertigen 8 Bit gespeichert, die bei der Berechnung eines nachfolgenden Abtastvorgangs addiert werden (Schritt P3).

Hier ist Q ein Zeichen zum Anzeigen der höherwertigen 8 Bit und Q[. . .] bezeichnet die höherwertigen 8 Bit-Daten, R ist ein Zeichen zum Bezeichnen der niederwertigen 8 Bit und R[. . .] bezeichnete die niederwertigen 8 Bit-Daten (Schritt P3).

Nun geht der Betrieb zu der zweiten Berechnung über. Der zuvor berechnete Zwischenwert ¹o wird mit einem Wert (T+δ₁) multipliziert, bei dem das Lenk-Drehmoment T mit einem Fehler δ₁ der niederwertigen 8 Bit addiert ist, die bei der Berechnung des vorhergehenden Abtastvorgangs [I₀x(T+δ₁)] durchgelassen wurden, und ein Wert der höherwertigen 8 Bit Q[I₀x(T+δ₁)] wird mit einem Koeffizienten c₁ addiert, wodurch der Lenkhilfskraft-Befehlswert I₁ berechnet wird. D.h. {Q[I₀x(T+δ₁)]+C₁} wird berechnet. Ferner wird ein Wert der weggelassenen niederwertigen 8 Bit R[I₀x(T+δ₁)] in dem Speicher als der Fehler δ₁ der neuen niederwertigen 8 Bit gespeichert, der bei der Berechnung im Rahmen des nächsten Abtastvorgangs addiert wird (Schritt P4).

Gilt TTc bei der Bestimmung nach Schritt P2, so geht der Betrieb zu den Schritten P5 und P6 über, und die Berechnung entsprechend derjenigen der Schritte P3 und P4 wird durchgeführt. Zunächst wird bei der ersten Berechnung ein Koeffizient a2 mit einem Wert (T+δ₀) multipliziert, gemäß dem das Lenk-Drehmoment mit dem Fehler δ₁ der niederwertigen 8 Bit addiert wird, die bei der Berechnung in dem vorhergehenden Abtastvorgang [a₂x(T+δ₁)] weggelassen wurden, und {Q[a₂x(T+δ₀]+b₂} wird durch Addieren eines Koeffizienten b₂ mit einem Wert der höherwertigen 8 Bit Q[a₂x(T+δ₀)] zum Bilden des Zwischenwerts I₀ berechnet. Ferner wird ein Wert der vernachlässigten niederwertigen 8 Bit R[a₂x(T+δ₀)] in dem Speicher als Fehler δ₀ der neuen niederwertigen 8 Bit gespeichert, der bei der Berechnung im Rahmen des nächsten Absatzvorgangs addiert wird (Schritt P5).

Anschließend geht der Betrieb zu der zweiten Berechnung über, bei der der zuvor berechnete Zwischenwert I₀ mit einem Wert (T+δ₁) multipliziert wird, so daß das Lenk-Drehmoment T mit dem Fehler δ₁ der niederwertigen 8 Bit addiert wird, die bei der Berechnung des vorhergehenden Abtastvorgangs [I₀x(T+δ₁)] vernachlässigt wurden, und ein Wert der höherwertigen 8 Bit Q[I₀x(T+δ₁)] wird mit einem Koeffizienten C₂ zum Berechnen des Lenkhilfskraft-Befehlswerts I₁ addiert. D.h. {Q[I₀x(T+δ₁)]+C₂} wird berechnet. Ferner wird ein Wert der vernachlässigten niederwertigen 8 Bit R[I₀x(T+δ₁)] in dem Speicher δ₁ der neuen niederwertigen 8 Bit gespeichert, der bei der Berechnung des nächsten Abtastvorgangs (Schritt P6) addiert wird.

Anschließend wird die Interpolationsberechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt, (Schritt P7), und der Lenkhilfskraft-Befehlswert I wird bestimmt und ausgegeben (Schritt P8), und der Betrieb kehrt zum Schritt P1 zum Durchführen der Berechnung für den nächsten Abtastbetriebsschritt des Lenk-Drehmoments zurück.

Hier wird eine Erläuterung der Interpolationsberechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit gegeben. Wie unter Bezug auf die Fig. 10 erläutert, verändert sich die Beziehung zwischen dem Lenk-Drehmoment und dem Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Somit sind mehrere Approximationsgleichung für die Funktionsgleichung zum Bestimmen des Lenkhilfskraft-Befehlswerts in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, und somit wird die oben beschriebene Berechnung durchgeführt, indem die Approximationsgleichung in Übereinstimmung mit der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit sachgemäß ausgewählt wird. Ferner läßt sich ein geeigneterer Lenkhilfskraft-Befehlswert durch Durchführen einer Korrektur in Übereinstimmung mit einer Zwischenfahrzeuggeschwindigkeit berechnen. Eine derartige Interpolationsberechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit wurde bereits von dem Anmelder (Japanische Anmeldung Nr. Heisei 6-316003) vorgeschlagen, obgleich eine detaillierte Erläuterung hiervon weggelassen wird, da sie nicht der Aufgabe der vorliegenden Anmeldung entspricht.

Gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen ist die elektronische Steuerschaltung gebildet durch die CPU mit 8 Bit, und bei der Berechnung des Lenkhilfskraft-Befehlswerts wurden die höherwertigen 8 Bit des 16 Bit-Datenwerts, der durch die Berechnungsprozedur erhalten wird, als Lenkhilfskraft-Befehlswertdatenwert ausgegeben, und die niederwertigen 8 Bit-Daten werden bei der nächsten Berechnung als ein Fehlerwert addiert. Jedoch erfolgte die Erläuterung für den Fall, daß dies elektronische Steuerschaltung durch die CPU mit 8 Bit gebildet ist. Selbst in dem Fall, indem die elektronische Steuerschaltung durch eine CPU mit einer anderen Bit-Zahl gebildet ist, die sich von 8 Bit unterscheidet, bilden die niederwertigen Bit-Daten einen Fehler in dem Fall, in dem höherwertige Bit-Daten in ähnlicher Weise als ein Lenkhilfskraft-Befehlsdatenwert ausgegeben werden. Das Verfahren gemäß den Prozeßschritten nach der vorliegenden Erfindung, bei denen der Fehler bei einer nachfolgenden Berechnung in dieser Weise addiert wird, ist natürlich auf Datenverarbeitungsvorgänge durch die CPU mit einer sich von 8 Bit unterscheidenden Bit-Zahl als Verfahren zum Reduzieren eines Quantisierungsfehler auf Basis einer digitalen Berechnung anwendbar.

Wie erläutert ist gemäß Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem der vorliegenden Erfindung der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment anhand einer vorgegebenen Funktionsgleichung höherer Ordnung definiert, und der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem detektierten Wert des Lenk-Drehmoments wird auf Basis der Approximationsgleichung zum Approximieren der Funktionsgleichung höherer Ordnung berechnet und bestimmt, und demnach läßt sich ein sachgemäßer Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment bilden, ohne daß eine Anforderung für einen Speicher mit einer signifikant erhöhten Kapazität besteht, wie im Fall, in dem der Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Drehmoment in dem Speicher gespeichert ist, durch den ein elektronischer Servolenksystem mit glattem Lenkverhalten gebildet werden kann.

Ferner werden bei Durchführung der Berechnung zum Berechnen des Lenkhilfskraft-Befehlswert entsprechend dem Lenk-Drehmoment niederwertige Ziffern des Berechnungsergebnisses dann weggelassen, wenn die Berechnung mit einer begrenzten Wortlänge durchgeführt wird, wodurch der Quantisierungsfehler auf Basis der digitalen Berechnung bewirkt wird, jedoch wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Fehler bei der nachfolgenden Berechnungsprozedur addiert, wodurch sich der Quantisierungsfehler reduzieren läßt. Hierdurch ist die Grenzzyklusschwingung aufgrund der mangelhaften Auflösung einer PWM-Signalbearbeitungsschaltung oder einer A/D-Umsetzschaltung reduziert. Insbesondere wird bei Durchführung eines sanften Lenkvorgangs ein unstetiges Lenkempfinden bei einem Fahrer nicht bewirkt, und es läßt sich ein elektrisches Servolenksystem mit glattzulaufender Wahrnehmung des Lenkvorgangs ausbilden.

Claims

1. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem enthaltend zumindest:
eine Lenk-Drehmomentdetektorvorrichtung zum Detektierten eines Lenk-Drehmoment, das auf eine Lenkwelle wirkt,
eine Berechnungsvorrichtung für einen Lenkhilfskraft-Befehlswert zum Berechnen eines Lenkhilfskraft-Befehlswert auf Basis des detektierten Lenk-Drehmoments, und
eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern eines Motors auf Basis des berechneten Lenkhilfskraft-Befehlswerts zum Ausüben einer Lenkhilfskraft auf einen Lenkmechanismus,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert eine Berechnungsvorrichtung enthält, auf Basis mehrerer Approximationsfunktionsgleichungen zum Approximieren einer Funktionsgleichung höherer Ordnung, derart, daß jede der Approximationsfunktionsgleichungen mit zumindest drei Punkten der Lenkhilfskraft-Befehlswerte in Übereinstimmung mit den Lenk-Drehmomenten definiert durch die Funktionsgleichung höherer Ordnung übereinstimmt und, daß die Berechnungsvorrichtung den Lenkhilfskraft-Befehlswert in Übereinstimmung mit einem durch die Berechnungsvorrichtung detektierten Wert des Lenk-Drehmoments auf Basis der mehreren Approximationsfunktionsgleichungen berechnet.

2. Steuergerät für ein elektronisches Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Approximationsfunktionsgleichung Funktionsgleichungen zweiter Ordnung (1) und (2) sind, die wie folgt definiert sind: I1 = a1T²+b1T+c (1)
I2 = a2T²+b2T+c (2)derart, daß gilt
T: detektiertes Lenk-Drehmoment
a1, a2, b1, b2 und c: Konstanten
I1, I2: Lenkhilfskraft-Befehlswerte.

3. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Berechnungsvorrichtung für die Lenkhilfskraft-Befehlsvorrichtung eine durch eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit, Central Processing Unit), gebildete Berechnungsvorrichtung ist, zum Durchführen einer numerischen Berechnung auf Basis mehrerer Funktionsgleichungen zweiter Ordnung zum suxkszessiven Durchführen einer digitalen Berechnung der Lenkhilfskraft-Befehlswerte auf Basis abgetasteter Werte der Lenk-Drehmomente, die suxkszessiv bei festgelegten Zeitintervallen detektiert sind, derart, daß die Berechnungsvorrichtung lediglich die höherwertigen Ziffern eines Berechnungsergebnisses als Lenkhilfskraft-Befehlswert ausgibt, durch Weglassen festgelegter niederwertigerer Ziffern hiervon, und das die Berechnungsvorrichtung mit einer Addiervorrichtung ausgebildet ist, und zwar zum Addieren eines Fehlerwerts für die weggelassenen festgelegten Ziffern oder niederwertigerer Ziffern bei der Berechnung des Lenkhilfskraft-Befehlswerts auf Basis eines nachfolgenden abgetasteten Werts des Lenk-Drehmoments.

4. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert 16 Bit-Daten als Berechnungsergebnis erhält, die höherwertigen 8 Bit-Daten hiervon als Lenkhilfskraft-Befehlswert ausgibt und die niederwertigen 8 Bit-Daten hiervon vernachlässigt.

5. Steuergerät für ein elektronisches Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert 32 Bit-Daten als Berechnungsergebnis empfängt, die höherwertigen 8 Bit-Daten hiervon als Lenkhilfskraft-Befehlswert ausgibt und die niederwertigen 16 Bit-Daten hiervon vernachlässigt.

6. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert mit einem Tiefpaßfilter und einer Ausgangsseite hiervon eingefügt ist.

7. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzfrequenz eines an einer Ausgangsseite der Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert eingefügten Tiefpaßfilter 1/π oder weniger als eine Nyquistfrequenz des Steuersystems ist.

8. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem enthaltend mindestens
eine Lenk-Drehmomentdetektorvorrichtung zum Detektieren eines Lenk-Drehmoment, das auf eine Lenkwelle wirkt,
eine Berechnungsvorrichtung für einen Lenkhilfskraft-Befehlswert zum Berechnen eines Lenkhilfskraft-Befehlswert auf Basis des detektierten Lenk-Drehmoments, und
eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern eines Motors auf Basis des berechneten Lenkhilfskraft-Befehlswerts zum Ausüben einer Lenkhilfskraft auf einen Lenkmechanismus, in Übereinstimmung mit dem Lenk-Drehmoment,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert eine digitale Berechnungsvorrichtung mit einer Bit-Zahl enthält, die größer ist als eine Bitzahl der Motorsteuervorrichtung, derart, daß die digitale Berechnungsvorrichtung den Lenkhilfskraft-Befehlswert auf Basis von Daten für das Lenk-Drehmoment, abgetastet zu festgelegten Zeitintervallen, berechnet und den Lenkhilfskraft-Befehlswert an die Motorsteuervorrichtung ausgibt, und sie den Lenkhilfskraft-Befehlswert durch Addieren niederwertigerer Bit-Daten für den Lenkhilfskraft-Befehlswert berechnet, die bei Ausgabe des Lenkhilfskraft-Befehlswerts an die Motorsteuervorrichtung weggelassen werden, und zwar zu Daten des Lenk-Drehmoments, die in einem nachfolgenden Zeitpunkt abgetastet sind.

9. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Zeitkonstante des Motors zum Unterstützen eines Lenkbetriebs zumindest 1/2π der Abtastperiode des Lenk-Drehmoments beträgt.

10. Steuergerät für ein elektrisches Servolenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Berechnungsvorrichtung für den Lenkhilfskraft-Befehlswert berechnete Lenkhilfskraft-Befehlswert ein Stromsteuerwert für den Motor ist.