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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkungssteuereinrichtung,
ein Verfahren dafür
sowie ein Programm dafür,
und insbesondere eine Servolenkungssteuereinrichtung, die in der
Lage ist, eine Abweichung der Referenzspannung einer elektrischen
Servolenkungssteuereinheit zu erkennen, ein Verfahren dafür sowie
ein Programm dafür.
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Zugrunde liegender Stand der
Technik
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Eine
elektrische Servolenkungsvorrichtung, die ein Drehmoment eines Elektromotors
verwendet, wurde als eine Lenkhilfsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug verwendet.
Die Servolenkungsvorrichtung ist so eingerichtet, dass sie Folgendes
umfasst: einen Drehmomentsensor, der einen Betrieb eines Lenkrades
durch einen Fahrzeugführer
sowie eine Bewegung des Kraftfahrzeugs erkennt; eine elektrische Servolenkungssteuereinheit
(ECU), die eine Lenkhilfskraft in Übereinstimmung mit einem Erkennungssignal
von dem Drehmomentsensor berechnet; einen Elektromotor, der ein
Drehmoment zum Drehen in Übereinstimmung
mit einem Ausgabesignal von der ECU erzeugt; ein Untersetzungsgetriebe,
das das Drehmoment zum Drehen an einen Lenkmechanismus sendet; und
dergleichen.
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Wenn
der Fahrzeugführer
eine Lenkung lenkt, wird in der Servolenkungsvorrichtung, wie oben
eingerichtet, ein Drehmoment an den Drehmomentsensor angelegt, und
anschließend
wird ein Drehmomentsignal in Übereinstimmung
mit der Stärke
des Drehmomentes an einen A/D-Wandler in der ECU ausgegeben. Die
ECU berechnet ein Lenkungshilfsdrehmoment in Übereinstimmung mit dem A/D-gewandelten
Drehmomentsignal, und das Lenkungshilfsdrehmoment wird über den
Elektromotor an die Lenkung weitergegeben.
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Der
oben genannte Drehmomentsensor verfügt über zwei Ausgabesignale, das
heißt,
ein Haupt-Drehmomentsignal und ein untergeordnetes Drehmomentsignal,
und er ist so eingestellt, dass sich seine Kennwerte überkreuzen
(Kreuzcharakteristik), wobei die Gesamtspannung dieser Signale eine
konstante Spannung ist (beispielsweise 5 V). Das heißt, in dem
Fall, wenn kein Drehmoment an die Lenkung angelegt wird, besitzen
sowohl das Haupt-Drehmomentsignal
als auch das untergeordnete Drehmomentsignal jeweils eine drehmomentneutrale
Spannung von 2,5 V; wenn jedoch ein beliebiges Drehmoment an die
Lenkung angelegt wird, schwanken das Haupt-Drehmomentsignal und
das untergeordnete Drehmomentsignal in entgegengesetzten Richtungen,
wobei die drehmomentneutrale Spannung von 2,5 V eine Referenz ist.
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Darüber hinaus
wird in der ECU eine Referenzspannungs-Generatorschaltung für den Drehmomentsensor
bereitgestellt, um die drehmomentneutrale Spannung mit Genauigkeit
zu erfassen. Im Allgemeinen lassen sich Schwankungen der Energieversorgungsspannung
zum Antreiben des Drehmomentsensors auf Grund anderer, in ein Kraftfahrzeug
eingebauter elektrischer Schaltungen und Schwankungen der Umgebungsbedingungen
wie beispielsweise Temperaturschwankungen leicht erzeugen. Darüber hinaus
besitzt der A/D-Wandler
einen vorgegebenen Erfassungsspannungsfehler. Somit führt die
ECU selbst dann eine Fehlerfassung des Drehmoments durch, wenn die
drehmomentneutrale Spannung von 2,5 V von dem Drehmomentsensor präzise in
den A/D-Wandler eingegeben wird.
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Aus
den oben genannten Gründen
wird die Referenzspannungs-Generatorschaltung für den Drehmomentsensor bereitgestellt,
und darüber
hinaus wird eine Referenzspannung von der Referenzspannungs-Generatorschaltung
als eine Referenzspannung des A/D-Wandlers verwendet. Demgemäß wird der
Wandlungsfehler der drehmomentneutralen Spannung in dem A/D-Wandler
eliminiert. Darüber
hinaus wird dem Drehmomentsensor und dem A/D-Wandler dieselbe Referenzspannung übermittelt.
Als ein Ergebnis ist es selbst dann schwierig, Schwankungen der
A/D-gewandelten neutralen Spannung zu erzeugen, wenn die Referenzspannung
in der Referenzspannungs-Generatorschaltung leicht schwankt.
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Darüber hinaus
ist die Gesamtspannung des Haupt-Drehmomentsignals und des untergeordneten Drehmomentsignals
von dem Drehmomentsensor die konstante Spannung von 5 V. Somit ermöglicht ein Überwachen
der Spannung das Erfassen einer Abweichung des Drehmomentsensors.
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In
der oben beschriebenen Vorrichtung wird jedoch das Überwachen
der Referenzspannung selbst nicht durchgeführt, obwohl die Referenzspannung
von der Referenzspannungs-Generatorschaltung
als die Referenzspannung für
die A/D-Wandlung verwendet wird. Daher konnte bisher eine Abweichung
der Referenzspannungs-Generatorschaltung nicht erfasst werden, selbst
wenn die Referenzspannung auf Grund der Abweichung der Referenzspannungs-Generatorschaltung
in großem
Maß schwankt.
Darüber
hinaus wird das Überwachen
der Referenzspannung von dem Drehmomentsensor in vielen Fällen auch
zum Erfassen anderer Fehlermodi genutzt, und somit muss ein Normalwert
der Referenzspannung in einem breiten Bereich eingestellt werden.
Daher kann beurteilt werden, dass sich die Referenzspannung in einem
normalen Bereich befindet, selbst wenn die Abweichung in der Referenzspannungs-Generatorschaltung
auftritt. Beispielsweise in dem Fall, wenn die Referenzspannung
des Drehmomentsensors sich nahe an einer Beschränkung des Normalwertes befindet,
kann hinsichtlich der Lenkungskräfte,
die von dem Drehmomentsensor erfasst werden, eine Differenz zwischen
links und rechts bestehen.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass eine Referenzspannungs-Generatorschaltung
für einen
Drehmomentsensor als eine herkömmliche
Servolenkungssteuereinrichtung in dem Dokument
JP 2001-088728 A offenbart
wird. Die Referenzspannungs-Generatorschaltung wird nicht nur als
eine Referenz einer drehmomentneutralen Spannung des Drehmomentsensors
verwendet, sondern darüber
hinaus auch für
eine Referenzspannung eines A/D-Wandlers in einer ECU. Das Überwachen
einer Referenzspannung der Referenzspannungs-Generatorschaltung wird jedoch nicht
durchgeführt.
Daher war es schwierig, einen ausfallsicheren Prozess in Übereinstimmung
mit einem Zustand der Referenzspannungs-Generatorschaltung durchzuführen.
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In Übereinstimmung
mit dem Oberbegriff der unabhängigen
Ansprüche
1 und 5 diskutiert das Dokument
EP
0701207 ein Steuerungssystem, das eine Steuereinheit zum
Steuern eines Betätigungsgliedes wie
beispielsweise eines Fahrzeuglenkungssystems mit elektrischer Lenkkraftunterstützung umfasst.
Im Normalbetrieb stellt die Steuereinheit einer instabilen Schaltung
ein Signal bereit, so dass das Ausgabesignal davon innerhalb eines
akzeptablen Bereichs bleibt. Ein Fehlersignal kann zum Deaktivieren
des Betätigungsgliedes
verwendet werden, beispielsweise, um die Lenkkraftunterstützung aus
dem Lenkungssystem herauszunehmen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte in Bezug auf das oben genannte Problem,
und daher ist es eine ihrer Aufgaben, eine Referenzspannung aus
einer Referenzspannungs-Generatorschaltung
zu überwachen,
um somit einen ausfallsicheren Prozess in Übereinstimmung mit einem Zustand
einer Referenzspannungs-Generatorschaltung durchzuführen und
eine drehmomentneutrale Spannung eines Drehmomentsensors korrekt
abzugleichen.
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Zum
Lösen der
oben genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Servolenkungssteuereinrichtung
bereit, wie in Anspruch 1 dargelegt.
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In
der Servolenkungssteuereinrichtung gibt die Fehlerdiagnoseeinheit
einen Befehl zum Verhindern der Erzeugung des Lenkungshilfsdrehmoments an
die Rechnereinheit, wenn die Referenzspannung außerhalb eines vorgegebenen
Schwellenwertbereichs liegt.
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Außerdem gibt
in der Servolenkungssteuereinrichtung die Fehlerdiagnoseeinheit
einen Befehl zum Fortsetzen der Erzeugung des Lenkungshilfsdrehmoments
an die Rechnereinheit, wenn die Referenzspannung proportional zu
der drehmomentneutralen Spannung des Drehmomentsensors schwankt.
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Darüber hinaus
gibt in der Servolenkungssteuereinrichtung die Fehlerdiagnoseeinheit
einen Befehl an die Rechnereinheit, einen oberen Grenzwert des Lenkungshilfsdrehmoments
in Übereinstimmung
mit einem Schwankungsbetrag der Referenzspannung zu ändern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung überwacht
die Fehlerdiagnoseeinheit nicht nur das Drehmomentsignal, sondern
auch die Referenzspannung, wodurch eine Abweichung der Referenzspannungs-Generatoreinheit
erfasst werden kann. Somit kann eine ausfallsichere Funktion in Übereinstimmung
mit einem Zustand der Referenzspannungs-Generatoreinheit realisiert
werden. Beispielsweise in dem Fall, wenn sich die Referenzspannung
außerhalb
des vorgegebenen Schwellenwertbereichs befindet, kann das Erzeugen
des Lenkungshilfsdrehmoments verhindert werden. Darüber hinaus
wird in dem Fall, wenn die Referenzspannung proportional zu der
drehmomentneutralen Spannung des Drehmomentsensors geschwankt hat,
in Betracht gezogen, dass der Drehmomentsensor normal funktioniert.
Daher wird in diesem Fall der Befehl zum Fortsetzen des Erzeugens
des Lenkungshilfsdrehmoments an die Rechnereinheit gegeben, dadurch kann
das Erzeugen des Lenkungshilfsdrehmoments fortgesetzt werden.
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Darüber hinaus
wird gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in dem Fall, wenn die Referenzspannung
geschwankt hat, der obere Grenzwert des Lenkungshilfsdreh moments modifiziert.
Als ein Ergebnis kann ein natürlicherer, ausfallsicherer
Prozess durchgeführt
werden. Das heißt,
es wird in dem Fall, wenn die Referenzspannung geschwankt hat, in
Betracht gezogen, dass die Spannung in der Umgebung des Höchstwertes
des Drehmomentsignals ungenau ist. Somit wird der Höchstwert
des Lenkungshilfsdrehmoments in Übereinstimmung
mit dem Schwankungsbetrag der Referenzspannung geändert, wodurch
ein fehlerhafter Betrieb der Servolenkungsvorrichtung in der Umgebung
des Höchstwertes
des Drehmomentsignals verhindert werden kann.
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Darüber hinaus
ermöglicht
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Überwachen
der Referenzspannung ein Einstellen der drehmomentneutralen Spannung
des Sensorsignals. Das heißt,
die drehmomentneutrale Spannung wird in Übereinstimmung mit der Referenzspannung
bestimmt. Daher kann die drehmomentneutrale Spannung selbst dann
genau erfasst werden, wenn die Referenzspannung geschwankt hat.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Servolenkungssteuerungsverfahren,
wie in Anspruch 5 dargelegt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein computerlesbares/-beschreibbares
Aufzeichnungsmedium, wie in Anspruch 9 dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm einer Servolenkungsvorrichtung in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Servolenkungssteuereinrichtung in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Referenzspannungs-Generatorschaltung
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Referenzspannungs-Generatorschaltung
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Drehmomentsensors in Übereinstimmung mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
ein Blockdiagramm, das Funktionen einer ECU in Übereinstimmung mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 ist
ein Graph, der Eigenschaften des Drehmomentsensors in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Servolenkungssteuereinrichtung
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlerdiagnoseprozess der Servolenkungssteuereinrichtung
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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10 ist
ein Graph, der eine Schwankung einer Referenzspannung und eines
Drehmomentsignals in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden erfolgt eine Beschreibung der besten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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1 ist
ein schematisches Diagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Figur ist ein Endteil einer Welle 9a eines
Lenkrades 9 über
Kardangelenke 6a und 6b mit einem Zahnstangentrieb 6 verbunden.
Darüber
hinaus wird der Zahnstangentrieb 6 mit einer Lenkungsspurstange 6c eines
Rades verbunden, und eine Drehbewegung des Lenkrades 9 wird in
einer Wellenrichtung der Lenkungsspurstange 6c in eine
Bewegung umgewandelt.
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Die
Welle 9a des Lenkrades 9 wird mit einem Drehmomentsensor 4 bereitgestellt,
und der Drehmomentsensor 4 gibt ein Lenkdrehmoment des Lenkrades 9 als
ein elektrisches Signal aus. Darüber hinaus
ist die Welle 9a mit einem Untersetzungsgetriebe 8 und
einem Motor 3 verbunden, und ein von dem Motor 3 erzeugtes
Drehmoment zum Drehen wird über
das Untersetzungsgetriebe 8 an die Welle 9a übertragen.
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Eine
ECU 1 berechnet ein Lenkhilfs-Drehmoment in Übereinstimmung
mit einem Erken nungssignal von dem Drehmomentsensor 4 und
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2,
wie oben beschrieben, und sendet ein Steuersignal auf Basis des
Ergebnisses der Berechnung an den Motor 3. Eine Stromversorgungseinheit 5 ist
mit der ECU 1 verbunden, und wenn der Zündschlüssel 5a in die Position „Ein" gedreht wird, wird
ein Relais in der ECU 1 eingeschaltet, so dass die ECU 1 mit
Strom versorgt wird.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das eine Hardwarestruktur der ECU 1 darstellt.
Die ECU 1 ist so eingerichtet, dass sie einen A/D-Wandler 110,
eine E/A-Schnittstelle 111, einen Zeitgeber 112,
eine CPU 113, einen ROM 114, einen RAM 115,
einen Flash-ROM 116, eine PWM-Steuereinheit 117, eine Motorantriebsschaltung 119,
eine Motorstrom-Erfassungsschaltung 120, einen Bus 121,
eine Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 sowie eine
Konstantspannungs-Generatorschaltung 140 besitzt.
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Der
A/D-Wandler 110 konvertiert ein Haupt-Drehmomentsignal
und ein untergeordnetes Drehmomentsignal, die von dem Drehmomentsensor 4 ausgegeben
werden, sowie eine Referenzspannung von der Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 in
digitale Signale. Die E/A-Schnittstelle 111 zählt Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 und wandelt diese
in digitale Signale um.
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Der
ROM 114 wird als ein Speicher zum Speichern eines Steuerprogramms
des Motors 3 und eines Programms einer ausfallsicheren
Funktion verwendet, und der RAM 115 wird als ein Arbeitsspeicher
zum Ausführen
der Programme verwendet. Der Flash-ROM 116 ist ein Speicher,
der in der Lage ist, Speicherinhalte auch dann zu speichern, wenn
die Stromversorgungseinheit abgeschaltet wurde, und er kann Ergebnisse
von Fehlerdiagnosen und dergleichen aufzeichnen.
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Die
PWM-Steuereinheit 117 dient zum Umwandeln eines Signals,
das ein Drehmoment des Motors 3 darstellt, in ein Signal,
das einer Pulsweitenmodulation unterworfen wurde. Die Motorantriebsschaltung 119 besteht
aus einer Umkehrschaltung und dient zum Erzeugen einer Antriebsleistung
in Übereinstimmung
mit einem erzeugten Ausgabesignal von der PWM-Steuereinheit 117. Die Motorstrom-Erfassungsschaltung 120 dient
zum Erfassen einer elektromotorischen Zählerspannung, die in dem Motor 3 erzeugt
wird, und die elektromotorische Zählerspannung wird durch den
A/D-Wandler 110 in ein digitales Signal umgewandelt und
anschließend
an die CPU 113 übertragen.
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Die
Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 besteht aus einem
Betriebsverstärker
(operational amplifier) und dergleichen und dient zum Erzeugen einer
Referenzspannung von beispielsweise 3,3 V durch das Abfallen einer
Spannung der Stromversorgungseinheit 5. Die Referenzspannung
wird dem Drehmomentsensor 4 bereitgestellt und dient zum
Erzeugen einer drehmomentneutralen Spannung von 2,5 V. Darüber hinaus
wird einem Analogeingang des A/D-Wandlers 110 die Referenzspannung bereitgestellt,
um der A/D-Wandlung
unterzogen zu werden, und anschließend beurteilt die CPU 113,
ob eine anomale Spannung vorliegt oder nicht. Die Konstantspannungs-Generatorschaltung 140 besteht aus
einer Reglerschaltung und dergleichen und dient als Energieversorgungsschaltung
für den
Betrieb des A/D-Wandlers 110, der CPU 113 und
dergleichen.
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Die 3 und 4 zeigen
jeweils ein Beispiel der Referenzspannungs-Generatorschaltung 130.
Die in 3 dargestellte Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 wird
mit einem Betriebsverstärker 501 bereitgestellt,
der als ein Spannungsfolger (voltage follower) funktioniert. Eine
konstante Spannung von 5 V wird von der Konstantspannungs-Schaltung 140 an
einen negativen Eingangsanschluss des Betriebsverstärkers 501 angelegt,
und eine stromverstärkte
Referenzspannung von 5 V kann von einem Ausgangsanschluss ausgegeben werden.
Die in 4 dargestellte Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 kann
eine Referenzspannung von 3,3 V ausgeben. Das heißt, eine
Spannung von 3,3 V, die durch die konstante Spannung von 5 V geteilt
wurde, wird durch die Widerstände 503 und 504 an
einen negativen Eingangsanschluss eines Betriebsverstärkers 502 angelegt,
der als ein Spannungsfolger fungiert, und eine stromverstärkte Referenzspannung
von 3,3 V wird von einem Ausgabeanschluss des Betriebsverstärkers 502 ausgegeben.
Darüber
hinaus kann der Ausgabeanschluss des Betriebsverstärkers 502 mit
einem Glättungskondensator 505 bereitgestellt
werden. Wie oben beschrieben, wird die Referenzspannung von der
Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 dem Drehmomentsensor 4 und
dem A/D-Wandler 110 bereitgestellt.
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5 ist
ein Blockdiagramm des Drehmomentsensors 4. Der Drehmomentsensor 4 ist
ein so genannter kontaktloser Drehmomentsensor und erfasst eine
durch ein Drehmoment beeinflusste Induktivitätsänderung und kann das Haupt-Drehmomentsignal
und das untergeordnete Drehmomentsignal ausgeben. Der Drehmomentsensor 4 ist
so eingerichtet, dass er einen Oszillator 401, einen Stromverstärker 402,
Widerstände
R1 und R2, Spulen L1 und L2, einen untergeordneten Verstärker/Zweiweggleichrichter 403,
einen Hauptverstärker/Zweiweggleichrichter 404,
ein untergeordnetes Filter/Neutraleinstellelement 405,
ein Hauptfilter/Neutraleinstellelement 406 sowie eine Überwachungseinrichtung 407 besitzt.
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Der
Oszillator 401 besteht aus einem keramischen Oszillator,
einem Quarzoszillator oder einer Oszillationsschaltung mit einem
LC-Schwingkreis und dergleichen und dient zum Erzeugen eines Wechselstromsignals
einer vorgegebenen Frequenz. Der Stromverstärker 402 ist aus einer
Stromverstärkerschaltung,
die aus einem Transistor und dergleichen besteht, zusammengesetzt
und führt
eine Stromverstärkung
des durch den Oszillator 401 erzeugten Wechselstromsignals
durch, wodurch ein Strom erzeugt wird, der zum Antreiben der Widerstände R1 und
R2 sowie der Spulen L1 und L2 notwendig ist.
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Die
Spulen L1 und L2 sind an der Eingangswelle oder der Ausgangswelle
angeordnet, und ein Metallzylinder ist an der anderen Welle angeordnet. Darüber hinaus
sind doppelte Fenster an Positionen gegenüber den Spulen L1 und L2 an
dem Metallzylinder angeordnet. Die doppelten Fenster sind so ausgebildet,
dass sie um eine halbe Neigung gegeneinander verschoben sind. Gemäß der Verdrehung
der Welle werden Änderungen
des magnetischen Flusses mit entgegengesetzten Phasen in den zwei
Spulen L1 und L2 füreinander
erzeugt. Das heißt,
wie in 7 dargestellt, wenn ein rechtsgerichtetes Lenkdrehmoment
an den Drehmomentsensor 4 angelegt wird, steigt eine Induktivität 110 der
Spule L1 an, wogegen eine Induktivität L20 der Spule L2 abnimmt. Wenn
des Weiteren ein linksgerichtetes Lenkdrehmoment an den Drehmomentsensor 4 angelegt
wird, nimmt eine Induktivität 110 der
Spule L1 ab, wogegen eine Induktivität L20 der Spule L2 ansteigt.
Wie oben beschrieben, ändern
sich die jeweiligen Induktivitäten
in den Spulen L1 und L2 in jeweils entgegengesetzte Richtungen gegen
das Drehmoment.
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Der
untergeordnete Verstärker/Zweiweggleichrichter 403 und
der Hauptverstärker/Zweiweggleichrichter 404 bestehen
aus einem Differentialverstärker,
einer Gleichrichtungsschaltung und dergleichen und besitzen eine
Funktion des Verstärkens
des Differentials der Induktivitätsänderungen
in den Spulen L1 und L2 und darüber
hinaus des Entfernens einer Wechselkomponente. Das untergeordnete
Filter/Neutraleinstellelement 405 und das Hauptfilter/Neutraleinstellelement 406 sind
zum Einstellen der jeweiligen Spannungen des untergeordneten Drehmomentsignals
und des Haupt-Drehmomentsignals in Übereinstimmung mit der Referenzspannung vorgesehen,
die von der ECU 1 bereitgestellt wird. Das heißt, die
Spannungen des Haupt-Drehmomentsignals und des untergeordneten Drehmomentsignals
werden mit der Referenzspannung von 3,3 V als eine Referenz angepasst
und die jeweiligen drehmomentneutralen Spannungen werden auf 2,5
V eingestellt. Die Überwachungseinrichtung 407 besitzt
eine Funktion des Überwachens
von einer Abweichung des Oszillators 401 sowie von Unterbrechungen
der Spulen L1 und L2 und dergleichen. Wenn die Überwachungseinrichtung 407 die
Abweichung erfasst, werden beispielsweise eine der Spannungen des Haupt-Drehmomentsignals
und des untergeordneten Drehmomentsignals zwangsweise auf einen
anomalen Wert eingestellt. Demgemäß kann die ECU 1 eine Abweichung
des Drehmomentsensors 4 erfassen.
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6 ist
ein Funktionsblockdiagramm der ECU 1. In dieser Figur bewirkt
die CPU 113 in der ECU 1, dass die neutrale Reglereinheit 11,
die Referenzstrom-Rechnereinheit 12, die Stromreglereinheit 14 sowie
die Fehlerdiagnoseeinheit 15 funktionieren.
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Das
Haupt-Drehmomentsignal und das untergeordnete Drehmomentsignal von
dem Drehmomentsensor 4 sowie die Referenzspannung von der Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 werden
in die neutrale Reglereinheit 11 eingegeben. Das heißt, das
Haupt-Drehmomentsignal, das untergeordnete Drehmomentsignal sowie
die Referenzspannung werden einer A/D-Wandlung durch den A/D-Wandler 110 unterworfen
und anschließend
werden die umgewandelten Signale in die CPU 113 eingegeben.
Die neutrale Reglereinheit 11 kann die jeweiligen drehmomentneutralen
Spannungen des Haupt-Drehmomentsignals
und des untergeordneten Drehmomentsignals in Übereinstimmung mit der Referenzspannung
von 3,3 V abgleichen. So kann die Einstellung der drehmomentneutralen
Spannung durch die neutrale Reglereinheit 11 beispielsweise selbst
dann durchgeführt
werden, wenn die drehmomentneutrale Spannung auf Grund der Abweichung des
Drehmomentsensors 4 geschwankt hat. Ein Drehmomentsignal
T, das zu der drehmomentneutralen Spannung in der neutralen Reglereinheit 11 angepasst
wurde, wird in die Referenzstrom-Rechnereinheit 12 eingegeben.
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Die
Referenzstrom-Rechnereinheit 12 besitzt eine Funktion des
Berechnens eines Referenzstromes I in Übereinstimmung mit dem Drehmomentsignal
T, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal sowie dem Erfassungsstrom
i und der Erfassungsspannung e des Motors. Der Referenzstrom I gibt
an, dass dem Motor 3 ein Antriebsstromwert bereitgestellt
wird und es wird eine Steuerung so durchgeführt, dass dem Motor 3 ein
Antriebsstrom bereitgestellt wird, der zu dem Referenzstrom I gleichwertig
ist. Darüber
hinaus wird in die Referenzstrom-Rechnereinheit 12 der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 eingegeben und
sie kann die Lenkungshilfskraft in Übereinstimmung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit
bestimmen.
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Darüber hinaus
führt die
Referenzstrom-Rechnereinheit 12 auch die Lenkradrückführungskompensation
und die Höchststromsteuerung des
Motors durch. So wird beispielsweise bei der Lenkradrückführungskompensation
eine Steuerung so durchgeführt,
dass das Lenkrad 9 in eine Neutralposition zurückgeführt wird.
Im Allgemeinen ist in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung
ein selbstausrichtendes Drehmoment geneigt, auf Grund des Einflusses
des Untersetzungsgetriebes 8 und dergleichen abgeschwächt zu werden,
daher ist es schwierig, das Lenkrad in die Neutralposition zurückzustellen.
Daher werden die Spannung e über
die Anschlüsse
des Motors und der Motorstrom i erfasst, wenn der Motor 3 mit
der Aktion des selbstausrichtenden Drehmoments gedreht wird, wodurch
eine Motorwinkelgeschwindigkeit erfasst wird. Anschließend wird
ein Kompensationsstromwert berechnet, um das Lenkrad in die Neutralposition
zurückzustellen.
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Die
Motorstrom-Erfassungsschaltung 120 erfasst den Strom, der
dem Motor 3 bereitgestellt wird, und gibt ein Signal des
Erfassungsstroms i aus. Der Erfassungsstrom i wird zu einem Addierer 13 zurückgeführt und
darüber
hinaus wird er in die Referenzstrom-Rechnereinheit 12 eingegeben.
Der Addierer 13 berechnet eine Abweichung Δi zwischen dem
Erfassungsstrom i und dem Referenzstrom I und gibt die Abweichung Δi an die
Stromreglereinheit 14 aus.
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Die
Stromreglereinheit 14 besteht aus einer Differentialrechnereinheit,
einer Proportionalrechnereinheit und einer Integralrechnereinheit
und besitzt eine Funktion zu steuern, dass die Abweichung Δi gleich
null wird. Die Differentialrechnereinheit wird bereitgestellt, um
eine Ansprechgeschwindigkeit der Steuerung zu verbessern, und die
Proportionalrechnereinheit ist zum Multiplizieren der Abweichung Δi mit einem
vorgegebenen Proportionalkoeffizienten vorgesehen. Darüber hinaus
zählt die
Integralrechnereinheit einen Integralwert mit einer Zeitbasis der Abweichung Δi und steuert
derartig, dass ein Beharrungswert der Abweichung Δi gleich
null wird.
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Die
Fehlerdiagnoseeinheit 15 überwacht die Spannungswerte
der Referenzspannung, des Haupt-Drehmomentsignals sowie des untergeordneten
Drehmomentsignals und führt
somit einen ausfallsicheren Prozess durch. Das heißt, wenn
sich sowohl das Haupt-Drehmomentsignal
als auch das untergeordnete Drehmomentsignal außerhalb des Bereiches eines
vorgegebenen Schwellenwertes befinden, wird beurteilt, dass eine
Abweichung des Drehmomentsensors 4 vorliegt. Anschließend wird
ein Befehl für
eine Lenkhilfsverhinderung an die Referenzstrom-Rechnereinheit 12 gegeben.
Wenn sich darüber
hinaus die Referenzspannung außerhalb
des vorgegebenen Schwellenwertbereichs befindet, wird beurteilt,
dass eine Abweichung der Referenzspannungs-Generatoreinheit 130 vorliegt.
Anschließend wird
ein Befehl der Lenkhilfsbeschränkung
oder ein Befehl der Lenkhilfsverhinderung oder dergleichen an die
Referenzstrom-Rechnereinheit 12 gegeben. Die Referenzstrom- Rechnereinheit 12 kann
einen vorgegebenen ausfallsicheren Prozess in Übereinstimmung mit dem erteilten
Befehl durchführen.
Wie oben beschrieben, ermöglicht
in dieser Ausführungsform
das Überwachen
nicht nur des Drehmomentsignals, sondern auch der Referenzspannung
das Durchführen
des ausfallsicheren Prozesses in Übereinstimmung mit den Zuständen des
Drehmomentsensors 4 und der Referenzspannungs-Generatoreinheit 130.
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Wenn
beispielsweise die Referenzspanriung innerhalb des Schwellenwertbereiches
geschwankt hat, wird in Betracht gezogen, dass der Drehmomentsensor
ebenfalls normal arbeitet. Somit kann die Lenkungsunterstützung fortgesetzt
werden. Die Spannung in der Umgebung des Höchstwertes des Drehmomentsignals
neigt jedoch in diesem Fall dazu, einen ungenauen Wert zu halten,
und es besteht die Befürchtung,
dass ein fehlerhafter Betrieb der Lenkungsunterstützung auftritt.
Unter Berücksichtigung des
oben Aufgeführten
kann dieses Problem verhindert werden, indem der ausfallsichere
Prozess durchgeführt
wird, um einen oberen Grenzwert des Lenkungshilfsdrehmoments in Übereinstimmung
mit einem Schwankungsbetrag der Referenzsparinung zu unterdrücken.
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Im
Folgenden erfolgt eine Beschreibung eines Betriebs einer elektrischen
Servolenkungssteuereinrichtung in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform
in Bezug auf Ablaufdiagramme in den 8 und 9.
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<Gesamtprozess>
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8 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Gesamtprozess der elektrischen Servolenkungssteuereinrichtung
darstellt. Zuerst setzt die CPU 113 Bitschalter, Variablen
und dergleichen auf dem RAM 115 auf Anfangswerte (Schritt
S801) und erhält A/D-gewandelte
Signale, die das Haupt-Drehmomentsignal, das untergeordnete Drehmomentsignal, die
Referenzspannung und dergleichen sind (Schritt S802). Anschließend wird
ein Signal und dergleichen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 in
die CPU 113 eingegeben und gibt ebenfalls eine vorgegebene
elektrische Leistung an den Motor 3 aus (Schritt S803).
Die CPU 113 führt
einen Berechnungsprozess eines Hilfsdrehmoments in Übereinstimmung
mit dem eingegebenen Drehmomentsignal und dergleichen durch (Schritt
S805). Nach dem Ablauf des Diagnosezeitraums (JA in dem Schritt
S805) führt
die CPU 113 einen Fehlerdiagnoseprozess durch (Schritt
S806). Das heißt,
die CPU 113 führt den
Fehlerdiagnoseprozess in jedem vorgegebenen Diagnosezeitraum durch,
während
sie die oben beschriebenen Schritte S801 bis S806 wiederholt.
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<Diagnoseprozess>
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Einzelheiten des in dem Schritt S806
wie oben dargestellten Fehlerdiagnoseprozesses darstellt. Zuerst beurteilt
die CPU 113, ob sowohl das Haupt-Drehmomentsignal als auch
das untergeordnete Drehmomentsignal in dem normalen Schwellenwertbereich liegen
(Schritt S901). Wenn sich diese Drehmomentsignale außerhalb
des Schwellenwertbereiches befinden (NEIN in dem Schritt S901),
führt die
CPU 113 den Prozess nach Schritt S904 durch. In dem Schritt S904
beurteilt die CPU 113 des Weiteren, ob eine Abweichung
des Drehmomentsignals für
eine vorgegebene Zeit dauerhaft erfasst wird. Wie oben kann das Überwachen
der Abweichung des Drehmomentsignals für die vorgegebene Zeitdauer
(beispielsweise 500 ms) verhindern, dass eine Fehlerfassung auf Grund
des Einflusses von Rauschen und dergleichen auftritt. Wenn der anomale
Wert des Drehmomentsignals für
eine vorgegebene Zeit dauerhaft erfasst wird (JA in dem Schritt
S904), bestimmt die CPU 113, dass der Drehmomentsensor 4 einen
Fehler aufweist (Schritt S905), und beendet die Lenkhilfe für die elektrische
Servolenkungsvorrichtung (Schritt S906).
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Wenn
jedoch sowohl das Haupt-Drehmomentsignal als auch das untergeordnete
Drehmomentsignal in dem Schritt S901 einen Normalwert aufweisen
(JA in dem Schritt S901), beurteilt die CPU 113, ob sich
die von der Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 ausgegebene
Referenzspannung in dem vorgegebenen Schwellenwertbereich befindet oder
nicht (Schritt S902). So wird beispielsweise ein Schwellenwert einer
Referenzspannung Vref durch den folgenden Ausdruck definiert. Vcc × 3,3 – 1 < Vref < Vcc × 3,3 +
1
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Wenn
die Referenzspannung den Ausdruck nicht erfüllt (NEIN in dem Schritt S902),
wird in Betracht gezogen, dass die Fehlerabweichung in der Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 aufgetreten
ist. Dann führt
die CPU 113 den Prozess bei Schritt S904 und die darauf
folgenden Prozesse aus, um einen Prozess des Beendens der Lenkhilfe
für die elektrische
Servolenkungsvorrichtung durchzuführen.
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Selbst
wenn die Referenzspannung den Schwellenwert erfüllt (JA in dem Schritt S902),
kann die Referenzspannung innerhalb des Schwellenwertbereiches schwanken.
Somit beurteilt die CPU 113, ob die Referenzspannung innerhalb
des Schwellenwertbereiches geschwankt hat (Schritt S903) oder nicht.
Wenn die Referenzspannung innerhalb des oben genannten Schwellenwertbereiches
geschwankt hat (JA in dem Schritt S903), wird in Betracht gezogen,
dass jedwede Abweichung in der Referenzspannungs-Generatorschaltung 130 auftritt. Wenn
die Referenzspannung fortgesetzt für eine vorgegebene Zeit schwankt
(JA in Schritt S910), beurteilt die CPU 113, ob das Drehmomentsignal
mit derselben Rate wie das Sensorsignal geschwankt hat (Schritt
S911).
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Das
Drehmomentsignal wird durch die Referenzspannung bestimmt. Wenn
somit auch das Drehmomentsignal in Übereinstimmung mit der Schwankung
der Referenzspannung geschwankt hat, wird in Betracht gezogen, dass
der Drehmomentsensor 4 normal betrieben wird. Wenn beispielsweise,
wie in 10 dargestellt, die erfasste
Referenzspannung in Bezug auf 3,3 V mit einem Verhältnis von
10% abnimmt und wenn zusätzlich
die neutrale Spannung des Drehmomentsignals mit einem Verhältnis von 10%
abnimmt, wird in Betracht gezogen, dass der Drehmomentsensor 4 normal
betrieben wird. Darüber
hinaus kann ein großes
Problem bei der Schwankung der Referenzspannung innerhalb des Schwellenwertbereiches
selbst dann nur schwer auftreten, wenn die Lenkhilfe fortgesetzt
wird. Darüber
hinaus wird die Lenkhilfe wünschenswerterweise
so lange wie möglich
fortgesetzt, um zu verhindern, dass die Lenkung plötzlich schwergängig wird.
Daher setzt in einem derartigen Fall die CPU 113 die Lenkhilfe
fort, während
sie den Höchstwert
des Lenkhilfs-Drehmomentes steuert (Schritt S912).
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Darüber hinaus
kann der Höchstwert
des Lenkhilfs-Drehmomentes in Übereinstimmung
mit dem Schwankungsbetrag der Referenzspannung begrenzt werden.
Wenn beispielsweise die Referenzspannung mit einem Verhältnis von
10% abnimmt, wird bewirkt, dass der Höchstwert des Lenkhilfs-Drehmomentes
mit einem Verhältnis
von 10% abnimmt, wodurch ein fehlerhafter Betrieb in der Umgebung
des Höchstwertes
des Drehmomentsignals verhindert werden kann.
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Nachdem
die CPU 113 die oben genannten Prozesse durchgeführt hat,
kehrt sie zu den Prozessen in dem Ablaufdiagramm aus 8 zurück. Anschließend werden
die Prozesse in der Figur wiederholt durchgeführt. Obwohl dies in dem Ablaufdiagramm
nicht dargestellt wird, führt
die CPU 113 des Weiteren einen vorgegebenen Fehlermeldungsprozess
durch, wenn Abweichungen des Drehmomentsignals und der Referenzspannung
auftreten, und anschließend
kehren die Signale wieder zu ihren Normalwerten zurück.
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Wie
oben beschrieben, kann gemäß der Servolenkungssteuereinrichtung
in dieser Ausführungsform
nicht nur das Überwachen
des Drehmomentsignals, sondern auch der Referenz spannung die Abweichung
der Referenzspannungs-Generatorschaltung erfassen. Als ein Ergebnis
kann eine ausfallsichere Funktion in Übereinstimmung mit Abweichungen
der jeweiligen Teile realisiert werden. Beispielsweise in dem Fall,
wenn sich die Referenzspannung außerhalb des vorgegebenen Schwellenwertbereichs
befindet, kann das Erzeugen des Lenkungshilfsdrehmoments verhindert
werden. Darüber
hinaus wird in dem Fall, wenn die Referenzspannung proportional
zu der drehmomentneutralen Spannung des Drehmomentsensors schwankt,
in Betracht gezogen, dass der Drehmomentsensor normal funktioniert.
Daher gibt in diesem Fall die CPU 113 einen Befehl zum
Fortsetzen des Erzeugens des Lenkungshilfsdrehmoments an die Rechnereinheit,
und anschließend
kann das Erzeugen des Lenkungshilfsdrehmoments fortgesetzt werden.
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Wenn
des Weiteren die Referenzspannung geschwankt hat, wird der obere
Grenzwert des Lenkungshilfsdrehmoments geändert, wodurch es möglich ist,
einen natürlicheren
ausfallsicheren Prozess durchzuführen.
Das heißt,
wenn die Referenzspannung geschwankt hat, wird in Betracht gezogen,
dass die Spannung in der Umgebung des Höchstwertes des Drehmomentsignals
ungenau ist. Unter Berücksichtigung
der oben stehenden Ausführungen
wird der Höchstwert
des Lenkungshilfsdrehmoments in Übereinstimmung
mit dem Schwankungsbetrag der Referenzspannung geändert, wodurch
es möglich ist,
einen fehlerhaften Betrieb der Servolenkungsvorrichtung in der Umgebung
des Höchstwertes
des Drehmomentsignals zu verhindern. Wie soeben beschrieben, werden
sowohl die Referenzspannung von der Referenzspannungs-Generatorschaltung
als auch das Drehmomentsignal überwacht,
wodurch es möglich
ist, einen feinen ausfallsicheren Prozess in Übereinstimmung mit dem Zustand
der Referenzspannungs-Generatorschaltung zu erzielen.
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Darüber hinaus
kann gemäß dieser
Ausführungsform
ein Überwachen
der Referenzspannung die drehmomentneutrale Spannung des Sensorsignals
anpassen. Das heißt,
die drehmomentneutrale Spannung wird auf Basis der Referenzspannung
bestimmt, selbst wenn die Referenzspannung geschwankt hat, die drehmomentneutrale
Spannung kann genau erfasst werden.
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Vorstehend
wurde diese Ausführungsform beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene
Struktur begrenzt und lässt
jedwede Änderungen
in einem Bereich zu, der nicht von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht.
So kann beispielsweise in dem Ablaufdiagramm aus 9 die
Lenkhilfe beendet werden, ohne begrenzt zu werden, wenn die Referenzspannung
geschwankt hat. Darüber
hinaus kann die Servolenkungssteuereinrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
sowohl in Spindelform als auch in Zahnstangenform vorliegen, und
sie kann ebenfalls auf eine hydraulische Servolenkungsvorrichtung
angewendet werden. Darüber
hinaus ist ein Programmmodus nicht auf die oben genannten Ablaufdiagramme
begrenzt und kann geändert
werden, solange dieselben Funktionen realisiert werden können.
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In
Bezug auf die vorstehende Beschreibung ist es ersichtlich, dass
die Erfindung eine Steuereinheit für eine unterstützte Lenkungsvorrichtung
bereitstellt, die konfiguriert ist, um 1) Drehmomenterfassungssignale
von einem Drehmomentsensor zu verarbeiten, der einer Lenkwelle der
Vorrichtung zugeordnet ist, und Steuersignale auf Basis der genannten
Drehmomenterfassungssignale einer Antriebseinheit bereitzustellen,
die dafür
ausgelegt ist, der Lenkwelle eine Lenkungshilfskraft bereitzustellen, und
2) ein Fehlerdiagnoseverfahren durchzuführen und eine dem Drehmomentsensor
bereitgestellte Referenzspannung zu nutzen, wodurch eine Fehlerbedingung
des Drehmomentsensors und/oder der Einrichtung, die die Referenzspannung
erzeugt, erfasst werden kann.
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Es
ist des Weiteren ersichtlich, dass die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen
der Bedingung einer unterstützten
Lenkungsvorrichtung bereitstellt, in der ein Drehmomentsensor Signale
bereitstellt, die proportional zu einem auf eine Welle der Lenkungsvorrichtung
einwirkenden Drehmoment sind, und die genannten Signale werden beim
Bereitstellen eines Steuersignals für eine Einheit genutzt, die
zum Bereitstellen einer Lenkungshilfskraft an die Welle ausgelegt
ist, das Verfahren umfasst das Durchführen eines Fehlerdiagnoseverfahrens
und nutzt dazu eine Referenzspannung, die dem Drehmomentsensor bereitgestellt
wird, um einen Fehler in dem Drehmomentsensor und/oder in einer
Einrichtung, die die genannte Referenzspannung erzeugt, zu erfassen.
Das Verfahren kann Maßnahmen
zum Beenden der Lenkungsunterstützung
enthalten, wenn ein genannter Fehler erfasst wird, und/oder das Ändern des
genannten Steuersignals auf Basis eines Ergebnisses des genannten
Fehlerdiagnoseverfahrens. Die Erfindung umfasst des Weiteren ein
Computerprogrammsoftwareteil oder mehrere Teile, das oder die, wenn
es oder sie in einer Ausführungsumgebung
ausgeführt
wird oder werden, betriebsfähig ist
oder sind, einen oder mehrere Schritte des vorstehend beschriebenen
Verfahrens zu implementieren.