DE102010043297A1

DE102010043297A1 - Elektrische Servolenkungsapparatur

Info

Publication number: DE102010043297A1
Application number: DE102010043297A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Kimpara; Takayuki Kifuku; Masatsugu Nakano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-11-04
Also published as: FR2959198B1; DE102010043297B4; FR2959198A1; US20110264330A1; US8670902B2; JP5043981B2; JP2011230604A

Abstract

Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung beinhaltet eine Wechselstromdrehmaschine, die ein Hilfsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkdrehmoments eines Lenksystems erzeugt; und eine Steuervorrichtung, die eine Steuerung derart durchführt, dass die gestattete elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine groß wird, falls eine Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine vergrößert wird. Entsprechend ist es möglich, die Grenze der Zahl von Wiederholungen oder der kontinuierlichen Zeit von ”stationärem Lenken” oder ”Endkontakt” aufzuheben oder abzuschwächen.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die Hilfsdrehmoment für ein Lenkdrehmoment eines Lenksystems, das eine Wechselstromdrehmaschine verwendet, erzeugt.
2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
Es ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bekannt, die die Stromversorgung aus einem Halbleiterstromwandler durchführt, um so ein Lenkdrehmoment eines Lenksystems zu detektieren und ein Hilfsdrehmoment durch eine Wechselstromdrehmaschine auf Basis des detektierten Drehmoments zu erzeugen. im Allgemeinen wird in einem Fall, bei dem eine Wechselstromdrehmaschine durch einen in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung bereitgestellten Halbleiterstromwandler angetrieben wird, ein Wechselstrom in einen elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und einen elektrischen Drehmomentenstrom mittels einer Technik zerlegt, die Koordinatentransformation genannt wird, und der elektrische Drehmomentenstrom wird gesteuert, um zu einem gewünschten Wert zu werden. Damit ist es möglich, das Drehmoment der Wechselstromdrehmaschine auf ein gewünschtes Hilfsdrehmoment einzustellen. Weiterhin wird in einem Fall, bei dem eine Wechselstromdrehmaschine mit einem Permanentmagneten in einem Rotor verwendet wird, da die induzierte Spannung eine Spannungsamplitude erreicht, die an die Wechselstromdrehmaschine angelegt werden kann, falls die Größenordnung der Umdrehungsgeschwindigkeit gesteigert wird, eine Flussabschwächungssteuerung zum Steuern des Magnetflusskomponentenstroms durchgeführt, um den Magnetfluss des Rotors aufzuheben, wodurch ein Ansteigen bei der induzierten Spannung beschränkt wird, um die Wechselstromdrehmaschine bis zu einer Hochgeschwindigkeitsdrehung anzutreiben.
Jedoch wird bei einer Wechselstromdrehmaschine zum Antreiben einer Flügelpumpe, da die Last proportional zur Drehgeschwindigkeit oder dem Quadrat der Drehgeschwindigkeit sein kann, wenn die Drehgeschwindigkeit gesteigert wird, die Belastung groß. Somit ist es bei einer Wechselstromdrehmaschine zum Antreiben einer Flügelpumpe oder dergleichen bei wachsender Drehzahl erforderlich, die elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine anzuheben.
Andererseits wird bei der in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung vorgesehenen Wechselstromdrehmaschine mit steigender Drehzahl die Last groß, anders als bei der Wechselstromdrehmaschine zum Antreiben einer Flügelpumpe oder dergleichen. Spezifisch wird beim Lenken der Lenkvorrichtung ein großer Betrag an Hilfsdrehmoment erforderlich, wenn Lenken in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem das Fahrzeug angehalten ist, was ”stationäres Lenken” genannt wird. Da die Lenkgeschwindigkeit des ”stationären Lenkens” nicht hoch ist, ist auch die Drehzahl-Wechselstromdrehmaschine, die das Hilfsdrehmoment erzeugt, nicht hoch. Auf diese Weise, da die Last hoch wird, wenn die Drehzahl in der Wechselstromdrehmaschine, die in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung vorgesehen ist, abgesenkt wird, ist die elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine mit abfallender Drehgeschwindigkeit bei der elektrischen Servolenkung des verwandten Stands der Technik groß gemacht worden.
In einem Fall, bei dem ”stationäres Lenken” durchgeführt wird, da die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine nicht hoch ist, braucht die in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung bereitgestellte Wechselstromdrehmaschine keine Flussabschwächungssteuerung. Entsprechend ist dies in einem Fall, bei dem die Wechselstromdrehmaschine das maximal ausgebbare Drehmoment erzeugt, falls das Antreiben bei einer Magnetflusskomponenten- (elektrischen) Stromanweisung Null ist, und bei einer elektrischen Stromkomponente äquivalent einem elektrischen Drehmomentkomponentenstrom durchgeführt wird, geeignet, einen großen Betrag an Hilfsdrehmoment beim ”stationären Lenken” zu erzeugen. Weiterhin liefert in einem Fall, bei dem ein großer Betrag ein Hilfsdrehmoment in der Wechselstromdrehmaschine erzeugt wird, der in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung bereitgestellte Halbleiterstromwandler einen elektrischen Strom großer Amplitude an die Wechselstromdrehmaschine. Da die elektrische Stromamplitude, die durch den Halbleiterstromwandler geliefert werden kann, groß wird, steigen die Kosten oder Größe des Halbleiterstromwandlers. Somit kann es, um eine unnötige Verwendung des Halbleiterstromwandlers zu verhindern, vorteilhaft sein, den maximalen elektrischen Strom zu erzeugen, der durch den Halbleiterstromwandler in einem Bereich geliefert werden kann, bei dem die durch das ”stationäre Lenken” erzeugte Drehgeschwindigkeit niedrig ist.
Beispielsweise in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung beim Stand der Technik, die in der JP-A-2000-279000 (siehe Absatz 0007 in 5) offenbart ist, wenn die Wechselstromdrehmaschine anhand einer Drehmomentanweisung mittels einer Vektorsteuerung gesteuert wird, die durch ein Zwei-Phasen-Rotationskoordinatensystem ausgedrückt werden kann, bei dem eine Richtung des elektrischen Magnetflusskomponentenstromes als eine d-axiale Richtung repräsentiert ist und eine Richtung rechtwinklig zur d-Achse als eine q-axiale Richtung repräsentiert ist, da ein elektrischer d-Achsenstrom, der eine d-Achsenkomponente eines Ankerstroms der Wechselstromdrehmaschine in einem Zustand ist, bei dem die Drehmomentanweisung Null ist, zu einem vorbestimmten Wert korrigiert wird, bei dem der Magnetfluss der Wechselstromdrehmaschine abgeschwächt ist, und da der vorbestimmte Wert so korrigiert wird, dass der elektrische d-Achsenstrom in einem Fall Null wird, wenn die Drehmomentanweisung ab dem Nullzustand angehoben wird, wird der elektrische d-Achsenstrom normalerweise wo eingestellt, dass der Magnetfluss der Wechselstromdrehmaschine in einem Zustand abgeschwächt wird, bei dem die Drehmomentanweisung Null ist und in diesem Zustand wird der vorbestimmte Wert so korrigiert, dass der elektrische d-Achsenstrom in dem Fall Null wird, bei dem die Drehmomentanweisung vom Nullzustand angehoben wird und somit wird die Steuerung zum Abschwächen des Magnetflusses der Wechselstromdrehmaschine freigegeben.
Weiterhin ist beispielsweise in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in JP-A-2007-116849 offenbart ist (vergleiche Absatz 0039 und 2) zum Zeitpunkt der d-Achsenflussabschwächsteuerung einer Vektorsteuerung, wenn ein elektrischer Stromanweisungswert oder die Drehanzahl leicht verändert wird, die Änderung bei dem elektrischen d-Achsenstromanweisungswert so beschränkt, dass sich ein Ausgabedrehmoment nicht ändert und somit ein Drehmomentbrummen in einem Hochgeschwindigkeitsbereich der Wechselstromdrehmaschine daran gehindert wird, selbst zu einem Zeitpunkt eines raschen K-(Vor-zurück)-Wendemannöver-Lenkens eine Lenkrads erzeugt zu werden und der Antrieb der Wechselstromdrehmaschine wird ohne jegliche Vibration oder abnormales Geräusch realisiert. Hier wird der elektrische d-Achsenstromanweisungswert durch eine d/q-Achsenstrom (d. h. elektrischer Strom)-Anweisungswert-Arithmetikeinheit berechnet, die eine Fluss-abschwächende d/q-Achsenstrom-Steuerungs-Relationskurve aufweist, und die elektrische d-Achsenstromanweisung wird Null, wenn ein elektrischer q-Achsenstromanweisungswert maximal ist.
Weiterhin beinhaltet beispielsweise in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in JP-A-2008-6919 (siehe Absatz 0021 und 4 bis 6) offenbart ist, eine elektronische Steuereinheit eine Fluss abschwächende Steuerparameter-Arithmetikeinheit, die sich auf eine Fluss abschwächende Steuerung zur Effizienz, Miniaturisierung und hohen Ausgabeleistung der Wechselstromdrehmaschine bezieht. Die Fluss-abschwächende Steuerparameter-Arithmetikeinheit empfängt Eingaben einer Winkelgeschwindigkeit ω der Wechselstromdrehmaschine, einer q-Achsenanweisungsspannung vq*' in Bezug auf die Wechselstromdrehmaschine und einen elektrischen q-Achsen-Realstrom Iq der Wechselstromdrehmaschine, und berechnet erste bis dritte Parameter Cw, Cq und Ci entsprechend der Winkelgeschwindigkeit ω, der q-Achsen-Anweisungsspannung vq*' und dem elektrischen q-Achsenrealstrom Iq unter Bezugnahme auf die erste bis dritte Parametertabelle.
Die ersten bis dritten Parameter Cw, Cq und Ci werden der d-Achsenzielstrom-Arithmetikeinheit zugeführt und die d-Achsenzielstrom-Arithmetikeinheit multipliziert die ersten bis dritten Parameter Cw, C und Ci mit einem positiven Koeffizienten k, um dadurch den elektrischen d-Achsenzielstrom Id* zu berechnen (= k·Cw·Cq·Ci). Der elektrische d-Achsenzielstrom Id* ist ein elektrischer d-Achsenkomponentenstrom in der Vektorsteuerung, ausgedrückt durch das Zwei-Phasen-Rotationsmagnetfluss-Koordinatensystem, das den Magnetfluss der Wechselstromdrehmaschine abschwächt. Daher, da der dritte Parameter Ci, der ein Koeffizient des elektrischen q-Achsenrealstroms ist, Null wird, wenn der elektrische q-Achsenrealstrom maximal ist, wird der elektrische d-Achsenzielstrom in einem Fall Null, wenn das maximale Drehmoment ausgegeben wird.
Weiter kann beispielsweise bei einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in JP-A-2008-271755 (vgl. Absatz 0006 und 1 und 2) offenbart ist, um einen Ausgangsspannungsanweisungswert eines Stromwandler zu steuern, der eine Permanentmagnet-Wechselstromdrehmaschine, auf Basis von elektrischen Stromanweisungswerten einer d-Achse und einer q-Achse, elektrischer Stromdetektionswerte der d-Achse und der q-Achse und Frequenzberechnungswerten derselben in einem Fall antreibt, bei dem ein das Drehmoment, das sie in einem Bereich ausgegeben kann, bei dem Spannung nicht saturiert ist, übersteigender Drehmomentanweisungswert eingegeben wird, ein Grenzwert des Phasenwinkels, der eine Differenz zwischen einem Drehphasen-Anweisungswert der Steuerung und einem Drehphasenwert der Wechselstromdrehmaschine ist, auf Basis eines vorbestimmten Zustandsbetrags geändert werden und somit wird ein Grenzdrehmoment ausgegeben, so dass die Wechselstromdrehmaschine stabil selbst in einem Fall angetrieben werden kann, bei dem ein exzessiv größerer Drehmomentanweisungswert als ein Drehmoment, das zum Zeitpunkt der Flussabschwächungssteuerung ausgegeben werden kann, eingegeben wird. Hier ist die elektrische d-Achsen-Stromanweisung auf Null fixiert und ist die elektrische d-Achsenstromanweisung in einem Fall Null, wenn die Wechselstromdrehmaschine das maximale Drehmoment, das ausgegeben werden kann, erzeugt.
Wie oben beschrieben, wird in den elektrischen Servolenkungsvorrichtungen im Stand der Technik in dem Fall, wenn die Wechselstromdrehmaschine das Maximaldrehmoment, das ausgegeben werden kann, erzeugt, der elektrische Magnetflusskomponentenstrom auf Null eingestellt. Somit, wenn ”stationäres Lenken” durchgeführt wird, wird der maximale elektrische Strom, der durch den Halbleiterstromwandler geliefert werden kann, insgesamt dem elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zugewiesen.
Weiterhin, in einem Fall, bei dem ein Lenken durchgeführt wird, in dem ein Lenkwinkel das Maximum erreicht, das ”Endkontakt” genannt wird, liefert der Halbleiterstromwandler, da eine für das Lenken aufgebrachte Lenkkraft groß wird, einen großen Betrag elektrischen Stroms an die Wechselstromdrehmaschine in einem Bereich, wo die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, ähnlich wie im Fall des ”stationären Lenkens”. Falls jedoch der ”Endkontakt” kontinuierlich auftritt, ist die Menge an Wärmeentwicklung erhöht, wie später beschrieben wird, und somit gibt es das Risiko, dass die Zuverlässigkeit beeinträchtigt ist. Daher werden die elektrischen Servolenkungsvorrichtungen im Stand der Technik so konfiguriert, dass ein gestattbarer Wert der elektrischen Stromamplitude, die zu liefern ist, geändert wird, wenn der elektrische Strom über eine vorbestimmte Zeit oder länger fortgesetzt fließt, und werden so konfiguriert, dass sie ein Lenkwinkel-Bestimmungsmittel zum Bestimmen, dass der Lenkwinkel ein Lenkwinkel unmittelbar vor einem vorbestimmten Wert ab dem Endkontaktwinkel wird, beinhalten.
Beispielsweise ist in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in JP-A-01-186468 (siehe Anspruch 1) offenbart ist, ein Drehmaschinenbegrenzungsmittel zum Begrenzen eines Maximalwerts eines Drehmaschinenelektrikstroms gemäß einer Größe eines Durchschnittswertes des elektrischen Stroms einer Drehmaschine offenbart, wenn elektrischer Strom über einen vorbestimmten Zeitraum oder länger in der Drehmaschine fortgesetzt fließt und somit wird Wärmeerzeugung aufgrund der kontinuierlichen Erzeugung einer großen Menge elektrischen Stroms verhindert.
Weiterhin wird beispielsweise in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in JP-A-61-184171 (siehe Anspruch 1 und 1) offenbart ist, ein Lenkwinkel-Bestimmungsmittel zum Bestimmen, dass ein Lenkwinkel eines Lenksystems zu einem Winkel unmittelbar vor einem bestimmten Wert ab dem Endkontaktwinkel wird, vorgesehen, und ein der Drehmaschine zugeführter elektrischer Strom wird abgesenkt, wenn der Lenkwinkel zum Winkel unmittelbar vor dem vorbestimmten Wert ab dem Endkontaktwinkel wird, um dadurch ein Hilfsdrehmoment abzusenken.
Zusätzlich wird beispielsweise in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in JP-A-2005-289296 offenbart ist (siehe Absatz 006 in 5) ein in einem 3-Phasen-Inverter fließender 3-Phasen-Strom so gesteuert, dass er kleiner ist als ein maximaler elektrischer Stromwert in einem Endkontaktwinkel zum Zeitpunkt des Lenkens, und somit reduziert der 3-Phasen-Inverter seine Wärmentwicklung zum Zeitpunkt des Endkontaktwinkels.
Der Verlust, der in einem Halbleiterstromwandler und einer Wechselstromdrehmaschine erzeugt wird, wenn elektrischer Strom der Wechselstromdrehmaschine zugeführt wird, ist proportional zum Quadrat der elektrischen Stromamplitude. Entsprechend wird in einem Fall, bei dem die Wechselstromdrehmaschine eine große Menge an Hilfsdrehmoment durch ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” erzeugt, der Verlust aufgrund der Stromversorgung beachtlich groß.
In den elektrischen Servolenkungsvorrichtungen im Stand der Technik, die in den oben erwähnten JP-A-2000-279000 , JP-A-2007-116849 , JP-A-2008-6919 und JP-A-2008-271755 offenbart sind, wird im Fall, bei dem ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” ausgeführt wird, der elektrische Strom, der durch dem Halbleiterstromwandler geliefert werden kann, insgesamt dem elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zugewiesen. Somit, falls das in einem Bereich, wo die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, erzeugte ”stationäre Lenken” oder der ”Endkontakt” durchgeführt werden, wird der elektrische Strom, der durch den Halbleiterstromwandler geliefert werden kann, zum maximalen elektrischen Strom und die Wärmeentwicklung wird ebenfalls groß, um damit der Anzahl von Wiederholungen des ”stationären Lenkens” oder der Dauerzeit des ”Endkontaktes” eine Grenze zu setzen, was zu dem Problem führt, dass das Lenkgefühl beeinträchtigt ist.
Weiterhin ist in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung des Stands der Technik, die in der oben erwähnten JP-A-01-186468 offenbart ist, da der elektrische Strom nicht kontinuierlich über einen vorgegebenen Zeitraum oder länger hießt, um so die Wärmeerzeugung auf einen gestatteten Bereich zu beschränken, die Anzahl von Wiederholungen des ”stationären Lenkens” oder der kontinuierliche Zeitraum des ”Endkontakts” beschränkt, was zu dem Problem führt, dass das Lenkgefühl in ähnlicher Weise beeinträchtigt ist.
Zusätzlich kann bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die in der oben erwähnten JP-A-61-184171 oder JP-A-2005-289296 offenbart ist, da festgestellt wird, dass der Lenkwinkel zum Winkel unmittelbar vor dem vorbestimmten Wert ab dem Endkontaktwinkel wird, die Wärmeentwicklung aufgrund des ”Endkontakts” beschränkt werden. Da jedoch der Lenkwinkel des ”stationären Lenkens” beliebig wird, gibt es das Problem, dass die Wärmeentwicklung aufgrund des ”stationären Lenkens” nicht beschränkt werden kann. Weiterhin muss eine solche elektrische Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik das Lenkwinkel-Bestimmungsmittel beinhalten, aber aus der Informationsrotationsposition der Wechselstromdrehmaschine kann nur ein relativer Wert des Lenkwinkels bestimmt werden., Um den Absolutwert des Lenkwinkels zu bestimmen, ist somit ein Lenkwinkeldetektor oder dergleichen erforderlich, was das Problem verursacht, dass die Kosten der elektrischen Servolenkungsvorrichtung erhöht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die obigen Probleme zu lösen und stellt eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereit, die in der Lage ist, die Grenze der Anzahl von Wiederholungen oder der kontinuierlichen Zeit beim ”stationären Lenken” oder dem ”Endkontakt” aufzuheben oder abzuschwächen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitgestellt, die beinhaltet:
eine Wechselstromdrehmaschine, die ein Hilfsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkdrehmoments eines Lenksystems erzeugt;
und eine Steuervorrichtung, die eine Steuerung so durchführt, dass die gestattete elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine groß wird, falls eine Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine erhöht wird.
Bei einer solchen Konfiguration ist in einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit größer einem vorbestimmten Wert ist, da es nicht notwendig ist, einen großen Betrag an Hilfsdrehmoment fortzusetzen oder zu wiederholen, selbst obwohl die elektrische Stromamplitude bis zur maximalen elektrischen Stromamplitude gestattet ist, die durch einen Halbleiterstromwandler bei einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit oder darüber geliefert werden kann, die Anzahl von Wiederholungen oder der kontinuierlichen Zeit des ”stationären Lenkens” oder des ”Endkontakts” nicht vermindert, und die gestattete elektrische Stromamplitude wird kleiner als die maximale elektrische Stromamplitude, die durch den Halbleiterstromwandler bei der vorbestimmten Drehgeschwindigkeit oder darunter (niedriger Geschwindigkeitsbereich) zugeführt werden kann. Damit ist es möglich, die Grenze bei der Anzahl von Wiederholungen oder der kontinuierlichen Zeit des ”stationären Lenkens” oder des ”Endkontaktes” aufzuheben oder abzumindern.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Gesamtschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration eines Steuermittels gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
3 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration eines elektrischen Stromanweisungskorrektors gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Zeitpunkt und einer elektrischen Stromamplitude in einem Fall illustriert, bei dem ein ”Endkontakt” kontinuierlich durchgeführt wird.
5 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration eines elektrischen Stromanweisungskorrektors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
6 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration eines elektrischen Stromanweisungskorrektors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
7A und 7B sind Diagramme, die einen Zustand illustrieren, bei dem die gemäß einer Drehgeschwindigkeit gestattete elektrische Stromamplitude verändert wird.
8 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration eines elektrischen Stromanweisungskorrektors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
9 ist ein Diagramm, das einen Zustand illustriert, wo die anhand einer Drehgeschwindigkeit gestattete elektrische Stromamplitude verändert wird, in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10A und 10B sind Diagramme, die die anhand einer Drehgeschwindigkeit und eines maximalen Drehmomentes, das durch eine Wechselstromdrehmaschine erzeugt werden kann, gestattete elektrische Stromamplitude illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung illustriert. Falls ein Bediener ein Lenkdrehmoment eines Lenksystems durch ein Lenkrad 1 erzeugt, detektiert ein Drehmomentdetektionsmittel 2 das Lenkdrehmoment und gibt das detektierte Lenkdrehmoment als ein Detektionsdrehmeoment τ aus. Um ein Drehmoment zu erzeugen, das das Lenkdrehmoment in einer Wechselstromdrehmaschine 4 unterstützt, berechnet das Steuermittel 3-Phasenspannungs-Referenzen vu*, vv* und vw*, die an die Wechselstromdrehmaschine 4 anzulegen sind, auf Basis des aus dem Drehmomentdetektionsmittel 2 erhaltenen Detektionsdrehmoments τ, um dadurch das Berechnungsergebnis an einen Halbleiterstromwandler 5 auszugeben. Bei dieser Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, bei dem eine Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine, die als bürstenloser Gleichstrommotor bezeichnet wird, als Wechselstromdrehmaschine 4 verwendet wird. Jedoch kann stattdessen irgendeine andere Wechselstromdrehmaschine wie etwa eine interne Permanentmagnet-Synchronmaschine, die als IPM-Motor bezeichnet wird, als Wechselstromdrehmaschine 4 verwendet werden.
Der Halbleiterstromwandler 5 legt 3-Phasenspannungen vu, vv und vw an die Wechselstromdrehmaschine 4 an, auf Basis der aus dem Steuermittel 3 erhaltenen Spannungsanweisungen. Ein elektrischer Stromdetektor 6 detektiert elektrische 3-Phasenströme, die der Wechselstromdrehmaschine 4 durch den Halbleiterstromwandler 5 zugeführt werden, und gibt das Detektionsergebnis an das Steuermittel 3 aus. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform detektiert der elektrische Stromdetektor 6 elektrische Zwei-Phasenströme iu und iv aus den elektrischen 3-Phasenströmen, könnte aber auch elektrische 3-Phasenströme iu, iv und iw detektieren. Weiterhin kann eine bekannte Technik, bei der die elektrischen 3-Phasenströme durch eine Berechnung aus einem Bus-Strom (nicht gezeigt) innerhalb des Halbleiterstromwandlers 5 erhalten werden, eingesetzt werden.
Der Rotationspositionsdetektor 7 detektiert eine Rotationsposition θ der Wechselstromdrehmaschine 4 und gibt das Detektionsergebnis an das Steuermittel 3 aus. In der vorliegenden Ausführungsform detektiert der Rotationspositionsdetektor 7 direkt die Rotationsposition mit einem Drehgeber oder dergleichen, aber die Rotationsposition kann durch eine bekannte Technik erhalten werden, welche die Rotationsposition auf Basis der an die Wechselstromdrehmaschine 4 angelegten Spannung und dem durch den elektrischen Stromdetektor 6 detektierten elektrischen Strom berechnet. Die Wechselstromdrehmaschine 4 erzeugt ein Hilfsdrehmoment zum Unterstützen des Lenkdrehmomentes über ein Getriebe 8, und die Vorderräder 9 werden durch das Lenkdrehmoment und das Hilfsdrehmoment gelenkt.
2 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration des Steuermittels 3 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung illustriert. In der Figur gibt eine Drehmomentkomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 10 eine Drehmomentkomponentenstromanweisung (Strom = elektrischer Strom) iq* auf Basis des aus dem Drehmomentdetektionsmittel 2 erhaltenen Detektionsdrehmoment τ aus. Wie im Stand der Technik bekannt, kann die Drehmomentkomponenten-Elektrischstromanweisungs-Arithmetikanweisungseinheit 10 die elektrische Drehmomentkomponentenstromanweisung iq* ausgeben, auf Basis des Detektionsdrehmoments τ und anderen Informationen als dem Detektionsdrehmoment, wie etwa einer Fahrzeuggeschwindigkeit (nicht gezeigt).
Eine Rotationspositions-Änderungsratenarithmetikeinheit 11 berechnet eine Änderungsrate der aus dem Rotationspositionsdetektor 7 erhaltenen Rotationsposition θ und gibt die berechnete Änderungsrate als eine Drehschwindigkeit ω der Wechselstromdrehmaschine 4 aus. Eine Magnetflusskomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 12 gibt einen Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* auf Basis der Drehgeschwindigkeit ω und der elektrischen Drehmomentkomponentenstromanweisung iq* aus. Weiterhin, wie im Stand der Technik bekannt, kann die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung 12 die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung Id* auf Basis einer Mehrzahl von Teilen von Informationen, wie etwa Bus-Spannung (nicht gezeigt) innerhalb des Halbleiterstromwandlers zusätzlich zur Drehgeschwindigkeit ω und der Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* ausgeben.
Wie oben beschrieben, da, falls die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine 4 angehoben wird, eine induktive Spannung eine Spannungsamplitude erreicht, die an die Wechselstromdrehmaschine 4 angelegt werden kann, wird die aus der Magnetflusskomponenten-Stromanweisungs-Arithmetikeinheit 12 ausgegebene Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* auf einen Wert zum Aufheben des Magnetflusses eines Rotors eingestellt, wenn die Drehgeschwindigkeit gesteigert wird. Durch diese Operation, selbst falls die Drehgeschwindigkeit angehoben wird, kann, da die induktive Spannung daran gehindert werden kann, gesteigert zu werden, die Wechselstromdrehmaschine 4 bei hoher Rotation angetrieben werden. Weiterhin wird in einem Fall, bei dem die induktive Spannung hinreichend kleiner als die Spannungsamplitude ist, die an die Wechselstromdrehmaschine angelegt werden kann, die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* auf Null eingestellt, so dass kein unnötiger elektrischer Strom an sie geliefert wird.
Die elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine 4 ist proportional der Quadratwurzel der Summe des elektrischen Magnetflusskomponentenstroms und des elektrischen Drehmomentkomponentenstroms. Hier, falls die Beziehung zwischen der Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* und der Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* eine Beziehung ist, bei der die elektrische Stromkomponente, die der Wechselstromdrehmaschine zugeführt wird, innerhalb eines gestatteten Bereichs ist, gibt ein elektrischer Stromanweisungskorrektor 13 die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* als eine korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* wie sie ist aus und gibt die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* als eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0*, wie sie ist, aus.
Andererseits, falls die Beziehung zwischen der Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* und der Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* eine Beziehung ist, in der die an die Wechselstromdrehmaschine 4 gelieferte elektrische Stromamplitude einen gestatteten Bereich übersteigt, korrigiert der elektrische Stromanweisungskorrektor 13 die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* oder die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* oder sowohl Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* als auch die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq*, um die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* und die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* auszugeben, so dass die elektrische Stromkomponente innerhalb des gestatteten Bereichs liegt.
Auf diese Weise wird der elektrische Stromanweisungskorrektor 13 betrieben, so dass die gestattete elektrische Stromkomponente groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω (Änderungsrate der Rotationsposition) vergrößert wird, und wird die gestattete elektrische Stromamplitude klein, falls die Drehgeschwindigkeit ω abgesenkt wird.
Ein Koordinatenwandler 14 gibt den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom id und den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom iq aus, auf Basis der aus dem elektrischen Stromdetektor 6 erhaltenen elektrischen 3-Phasen-Ströme iu und iv und der aus dem Rotationspositionsdetektor 7 erhaltenen Rotationsposition θ. Eine elektrische Stromsteuervorrichtung 15 gibt eine Magnetflusskomponentenspannungsanweisung vd* und eine Drehmomentkomponentenspannungsanweisung vq* so aus, dass der elektrische Magnetflusskomponentenstrom id mit der korrigierten Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0 koinzidiert und der elektrische Drehmomentkomponentenstrom iq mit der korrigierten Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* koinzidiert. Ein Koordinatenwandler 16 gibt 3-Phasenreferenzen vu*, vv* und vw* auf Basis der Magnetflusskomponentenspannungsanweisung vd*, der Drehmomentkomponentenspannungsanweisung vq* und der Rotationsposition θ aus. Da das Steuermittel 3 die Konfiguration in 2 einsetzt, wird der elektrische Strom der Wechselstromdrehmaschine 4 in den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom id und den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom iq zerlegt und somit können der elektrische Magnetflusskomponentenstrom id und der elektrische Drehmomentkomponentenstrom iq unabhängig gesteuert werden.
3 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration des elektrischen Stromanweisungskorrektors 13 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung illustriert. In der Figur gibt eine gestattete elektrische Stromarithmetikeinheit 20 eine gestattete elektrische Stromamplitude imax auf Basis der Drehgeschwindigkeit ω aus. Die gestattete elektrische Stromarithmetikeinheit 20 gibt die gestattete elektrische Stromamplitude imax so aus, dass die gestattete Stromamplitude imax groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω gesteigert wird. Die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisungs-Arithmetikeinheit 21 stellt die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* auf –imax in einem Fall ein, bei dem die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* kleiner als –imax ist, stellt die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* auf imax in dem Fall ein, bei dem die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* größer als imax ist, und stellt die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* in anderen Fällen auf die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* ein.
Weiterhin berechnet eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisungs-Arithmetikeinheit 22 die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* gemäß der nachfolgenden Formel (1). iq0* = min{abs(iq*), √(imax² – id0*²)} × sign(iq*) (1)
Hier wird Formel (1) beschrieben. Zuerst wird ein Absolutwert abs(iq*) der Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* berechnet. Wie oben beschrieben, da die elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine 4 proportional zur Quadratwurzel der Summe der Quadrate des elektrischen Magnetflusskomponentenstroms und des elektrischen Drehmomentkomponentenstroms ist, kann id0*² + ig0² bis zu imax² gestattet werden. Mit anderen Worten kann die Größenordnung von iq0* bis zu √(imax*² – id0*²) gestattet werden. Somit, unter Erwägung einer Minimalbeziehung zwischen abs(iq*) und √(imax*² – id0*²), wird ein kleinerer Wert ”min{abs(iq*), √(imax*² – id0*²)}” von abs(iq*) und √(imax*² – id0*²) berechnet. In dem Fall, bei dem id0*² + iq0^*2 kleiner als imax² ist, da min{abs(iq*), √(imax² – id0*²)}, wird abs(iq*), iq0*, das heißt min{abs(iq*), wird √(imax² – id0*²)} × sign(iq*) zu abs(iq*) × sign(iq*), das heißt iq*.
Weiter, in einem Fall wo id0^*2 + iq*² größer als imax², da min{abs(iq*), √(imax² – id0*²)} zu √(imax² – id0*²) wird, wird min{abs(iq*), √(imax*² – id0*²)} × sign(iq*) zu (imax*² – id0*²) × sign(iq*), und iq0* wird auf √(imax² – id0*²)} × sign(iq*) eingestellt. Zu dieser Zeit koinzidiert die Quadratwurzel √((id*² + iq0*²) der Summe der Quadrate der korrigierten Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* und der korrigierten Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0*, die aus dem elektrischen Stromanweisungskorrektor 13 ausgegeben werden, mit imax. Da die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 22 eine solche Berechnung durchführt, kann i(id*² + iq0*²) entsprechend dem Anweisungswert der elektrischen Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine bis zu imax gestattet werden.
Bei einer solchen Konfiguration, da die Drehgeschwindigkeit ω der Wechselstromdrehmaschine 4 angehoben wird, wird die gestattete elektrische Stromamplitude imax groß. Bei der elektrischen Servolenkung ist in einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit höher als ein vorbestimmter Wert ist, ein Hilfsdrehmoment, das kontinuierlich oder wiederholt erzeugt wird, klein. Mit anderen Worten, in einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit höher als der vorbestimmte Wert ist, da ein großer Betrag an Hilfsdrehmoment nicht kontinuierlich oder wiederholt erzeugt wird, tritt in diesem Fall, selbst obwohl der Halbleiterstromwandler die elektrische Stromamplitude bis zur maximal elektrischen Stromamplitude gestattet, die dem Halbleiterstromwandler zugeführt werden kann, keine kontinuierliche Hitzeentwicklung des Halbleiterstromwandlers auf und das Lenkgefühl wird nicht beeinträchtigt.
Andererseits kann in einem Fall, wo die Drehgeschwindigkeit niedriger als der vorbestimmte Wert ist, das ”stationäre Lenken” oder der ”Endkontakt”, die einen größeren Betrag an Hilfsdrehmoment erfordern, wie oben beschrieben, auftreten und das ”stationäre Lenken” oder der ”Endkontakt” können wiederholt werden oder können kontinuierlich betätigt werden.
4 illustriert die Beziehungen zwischen Zeitpunkten und elektrischen Stromamplituden einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik (angezeigt als Δ in der Figur) und der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform (in der Figur als O angezeigt) in einem Fall, wo der ”Endkontakt” kontinuierlich durchgeführt wird. Da der Lenkwinkel des ”Endkontaktes” das Maximum erreicht, ist die Drehgeschwindigkeit Null.
In der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, da die elektrische Stromamplitude während des ”Endkontakts” maximal werden kann, wenn der elektrische Strom über einen vorgegebenen Zeitraum oder länger kontinuierlich fließt, wird der Maximalwert des elektrischen Stroms beschränkt (gegenüber Punkt ”a” reduziert), anhand der Größenordnung des Durchschnittswertes des elektrischen Stroms und damit wird Wärmeentstehung aufgrund der kontinuierlichen Erzeugung eines großen Betrags elektrischen Stroms verhindert, aber wenn die elektrische Stromamplitude verändert wird, ist das Lenkgefühl beeinträchtigt.
Andererseits wird in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die gestattete elektrische Stromamplitude groß wird (gegenüber einem Punkt ”b” reduziert), falls die Drehgeschwindigkeit vergrößert wird, eine elektrische Stromamplitude, die kleiner ist als in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung des Stands der Technik, zum Zeitpunkt des ”Endkontakts” zugeführt, wenn die Drehgeschwindigkeit Null ist, und somit kann die Stromversorgungsfähigkeit des Halbleiterstromwandlers nicht auf maximalem Pegel genutzt werden. Stattdessen jedoch kann, selbst falls der ”Endkontakt” kontinuierlich durchgeführt wird, da die Stromversorgungsfähigkeit des Halbleiterstromwandlers nicht auf Maximalpegel ist, die Wärmeentstehung des Halbleiterstromwandlers beschränkt werden.
Da der im Halbleiterstromwandler erzeugte Verlust proportional dem Quadrat der elektrischen Stromamplitude ist, wird der Verlust um 50% vermindert, falls die elektrische Stromamplitude um 30% vermindert wird, und der Verlust kann um 20% vermindert werden, indem die elektrische Stromamplitude um nur 10% vermindert wird. Auf diese Weise kann die im Halbleiterstromwandler erzeugte Wärmeentstehung effektiv vermindert werden, indem die elektrische Stromamplitude für die Stromzufuhrfähigkeit des Halbleiterstromwandlers etwas vermindert wird.
Weiterhin wird in einem Fall, wenn der in 4 gezeigte ”Endkontakt” kontinuierlich durchgeführt wird, ein Zeitpunkt (Punkt ”b”), wenn die Beschränkung der elektrischen Stromamplitude aufgrund der Wärmeentwicklung des Halbleiterstromwandlers startet, um das Vierfachen oder mehr im Vergleich zu der elektrischen Servolenkungsvorrichtung (Punkt ”a”) im Stand der Technik verzögert. Da dieser Zeitpunkt, zu dem die Beschränkung der elektrischen Stromamplitude beginnt, auf diese Weise verzögert wird, wird die Gelegenheit für den ”Endkontakt”, bei dem die Beschränkung der elektrischen Stromamplitude beginnt, verringert. Als Ergebnis kann das Problem, dass das Gefühl beeinträchtigt ist, gelöst oder verringert werden.
Unter Bezugnahme auf 4 wird der Fall des ”Endkontakts” beschrieben. Jedoch können, da das ”stationäre Lenken” ähnlich unter einer Bedingung erzeugt wird, bei der die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, dieselben Effekte erzielt werden.
Wie oben beschrieben, wird in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, da der Betrieb, wie etwa ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt”, der für einen großen Betrag an Hilfsdrehmoment erforderlich ist, in einem Bereich erzeugt wird, in dem die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, in einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit in diesem Bereich ist, die gestattete elektrische Stromamplitude so eingestellt, dass die Stromversorgungsfähigkeit des Halbleiterstromwandlers so effektiv wie möglich eingesetzt wird. Damit ist es schwierig, das Problem zu lösen, dass das Gefühl beeinträchtigt ist, falls ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” kontinuierlich oder wiederholt erzeugt werden.
Andererseits kann in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, falls die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine angehoben wird, da die gestattete elektrische Stromamplitude groß wird, im Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, die Stromversorgungsfähigkeit des Halbleiterstromwandlers nicht voll genutzt werden. Jedoch kann stattdessen selbst in einem Fall, bei dem ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” kontinuierlich oder wiederholt erzeugt wird, das Problem, dass das Gefühl beeinträchtigt ist, gelöst oder vermindert werden, anders als bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik.
Weiterhin ist bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, die ein Lenkwinkel-Bestimmungsmittel zum Bestimmen beinhaltet, dass der Lenkwinkel ein Winkel unmittelbar vor einem vorbestimmten Wert ab dem Endkontaktwinkel wird, ein Lenkwinkeldetektor erforderlich und weiter gibt es keine Wirkung gegen die Wärmeentwicklung aufgrund kontinuierlicher oder wiederholter Erzeugung des ”stationären Lenkens”. Jedoch ist bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Lenkwinkeldetektor nicht erforderlich, und desweiteren kann die Wärmeentwicklung aufgrund der kontinuierlichen oder wiederholten Erzeugung von ”stationärem Lenken” oder ”Endkontakt” beschränkt werden.
Weiter, wenn der Fall, bei dem die Oberflächen Permanentmagnet-Synchronmaschine als Wechsel stromdrehmaschine 4 verwendet wird, mit dem Fall verglichen wird, wo die Innen-Permanentmagnet-Synchronmaschine als Wechsel stromdrehmaschine 4 verwendet wird, ist der Fall der Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine vorteilhafter dahingehend, dass das Drehmoment, das in einem Bereich einer hohen Drehgeschwindigkeit ausgegeben werden kann, groß ist.
Im Allgemeinen kann, da die Innen-Permanentmagnet-Synchronmaschine hohe Induktanz aufweist und den durch den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom erzeugten abgeschwächten Magnetfluss und die Induktion dazu bringen kann, zu steigen, die Innen-Permanentmagnet-Synchronmaschine bis zu einer hohen Drehgeschwindigkeit in einem Fall angetrieben werden, bei dem das Drehmoment klein ist. Jedoch ist in einem Fall, wo das Drehmoment groß ist, eine durch den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom und die Induktion erzeugte Ankerreaktion signifikant und es ist wahrscheinlich, dass eine Spannungssättigung auftritt. Mit anderen Worten ist in der Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine in einem Fall, bei dem das Drehmoment groß ist, da die durch den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom und die Induktion erzeugte Ankerreaktion nicht signifikant ist, und eine Spannungssättigung nicht leicht auftritt, das Drehmoment, das im Bereich der hohen Drehgeschwindigkeit ausgegeben werden kann, groß.
Entsprechend kann, wie in der vorliegenden Ausführungsform offenbart, wird bei der Steuerung, die eine Steuerung so durchführt, dass die von der Wechselstromdrehmaschine gestattete elektrische Stromamplitude groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit erhöht wird, indem die Wechselstromdrehmaschine als eine Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine bereitgestellt wird, das Drehmoment, das im Bereich der hohen Drehgeschwindigkeit ausgegeben werden kann, zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten gesichert werden. Somit ist es möglich, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zu erzielen, die das ”stationäre Lenken” bis zu einer höheren Lenkgeschwindigkeit Durchführen kann.
Weiter treten bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung Drehmomentbrummer der Wechselstromdrehmaschine als feine Vibrationen des Lenkrads auf. Wenn der Fall, bei dem eine Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine als Wechselstromdrehmaschine 4 verwendet wird, mit dem Fall verglichen wird, bei dem die Innen-Permanentmagnet-Synchronmaschine als Wechselstromdrehmaschine verwendet wird, ist der Fall der Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine dahingehend vorteilhaft, dass die Drehmomentbrummer klein sind. Entsprechend, da als die Wechselstromdrehmaschine eine Oberflächen-Permanentmagnet-Synchronmaschine vorgesehen ist, kann eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, in der die feinen Vibrationen des Lenkrads klein sind, zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten erhalten werden.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform weist der elektrische Stromanweisungskorrektor 13 die in 3 gezeigte Konfiguration auf, kann aber durch einen elektrischen Stromanweisungskorrektor 13a ersetzt werden, bei dem die elektrische Magnet flusskomponenten-Stromanweisung und die elektrische Drehmomentkomponenten-Stromanweisung miteinander vertauscht sind. 5 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration des elektrischen Stromanweisungskorrektors 13a bei der zweiten Ausführungsform illustriert. Hier werden gleiche Bezugszeichen den gleichen oder äquivalenten Elementen wie bei der ersten Ausführungsform gegeben.
Eine korrigierte Drehmomentkomponenten-elektrische Stromanweisungsarithmetikeinheit 30 stellt eine korrigierte elektrische Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* auf –imax in einem Fall ein, bei dem die elektrische Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* kleiner als –imax ist; stellt die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* auf imax in einem Fall ein, wenn die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* größer als imax ist und stellt die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* in anderen Fällen auf die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* ein. Andererseits berechnet eine korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 31 eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung id0* gemäß der folgenden Formel (2). id0* = min{abs(id*), √(imax² – iq0*²)} × sign(id*) (2)
In der Formel (2) sind die Drehmomentkomponente und die Magnetflusskomponente der Formel (1) miteinander vertauscht. Die Formel (2) ist die gleiche wie Formel (1) dahingehend, dass √(id0*² + ig0²) entsprechend einem Anweisungswert der elektrischen Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine bis zu imax gestattet werden kann.
Selbst obwohl der elektrische Stromanweisungskorrektor 13a wie oben beschrieben konfiguriert ist, falls eine Drehgeschwindigkeit ω der Wechselstromdrehmaschine 4 erhöht wird, da die gestattete elektrische Stromamplitude imax groß wird, können dieselben Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden. Das heißt, in einem Bereich, bei dem die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, kann die elektrische Stromversorgungskapazität eines Halbleiterstromwandlers nicht voll eingesetzt werden. Jedoch kann stattdessen selbst in einem Fall, bei dem ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” kontinuierlich oder wiederholt erzeugt wird, das Problem, dass das Gefühl beeinträchtigt ist, gelöst oder verkleinert werden.
Dritte Ausführungsform
Der elektrische Stromanweisungskorrektor 13a gemäß der zweiten Ausführungsform kann durch einen in 6 gezeigten elektrischen Stromanweisungskorrektor 13b ersetzt werden. 6 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration des elektrischen Stromanweisungskorrektors 13b gemäß einer dritten Ausführungsform illustriert. Hier werden gleiche Bezugszeichen gleichen oder äquivalenten Elementen wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen gegeben.
Eine gestattete Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 gibt eine gestattete Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax auf Basis einer Drehgeschwindigkeit ω aus. Die gestattete Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 ist so konfiguriert, dass, falls die Drehgeschwindigkeit ω erhöht wird, die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax groß wird und falls die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, wird die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax Null.
Eine korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 41 stellt eine korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* auf –idmax in einem Fall ein, bei dem eine Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* kleiner als –idmax ist; stellt die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* in einem Fall auf idmax ein, bei dem die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* größer als idmax ist; und stellt die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id0* in anderen Fällen auf die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung id* ein.
Bei dieser Ausführungsform wird eine gestattete Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax als ein Konstantwert unabhängig von der Drehgeschwindigkeit ω gegeben. Ein Wert der gestatteten Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax wird auf kleiner als die maximale elektrische Stromkomponente eingestellt, die durch den Halbleiterstromwandler 5 geliefert werden kann. Spezifischer wird die gestattete Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax in der Formel (3) so eingestellt, dass die Summe der Quadrate eines Maximalwerts idmax2 der gestatteten Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax, die anhand der Drehgeschwindigkeit ω geändert ist, und die gestattete Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax mit dem Quadrat der maximalen elektrischen Stromkomponente koinzidieren, d. h. der gestatteten elektrischen Stromamplitude imax, die durch den Halbleiterstromwandler 5 geliefert werden kann. iqmax = √(imax² – idmax2²) (3)
Da die gestattete elektrische Stromamplitude imax und der Maximalwert idmax2 der gestatteten Magnetflusskomponenten-Stromamplitude jeweils Konstantwerte sind, ist auch die gestattete Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax ein Konstantwert.
Eine korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 42 stellt eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* auf –iqmax in einem Fall ein, bei dem die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* kleiner als –iqmax ist; stellt die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* in einem Fall auf iqmax ein, wenn die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* größer als iqmax ist und stellt die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* in anderen Fällen auf die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* ein.
Weiterhin empfängt die Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 12 eine Eingabe der Drehgeschwindigkeit ω und ist so konfiguriert, dass die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung in einem Fall auf Null eingestellt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, und die Amplitude der Magnetflusskomponenten-Stromanweisung groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit angehoben wird. Weiter, falls die gestattete Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax der korrigierten Drehmomentkomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 42 der Formel (3) genügt, können die Funktionen der gestatteten Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 und der korrigierten Magnetflusskomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 12 gegeben werden. In diesem Fall können die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 und die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 41 weggelassen werden.
Obwohl der elektrische Stromanweisungskorrektor 13b wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann, falls die Drehgeschwindigkeit ω der Wechselstromdrehmaschine angehoben wird, die gestattete elektrische Stromamplitude groß werden. In diesem Fall, obwohl die Drehgeschwindigkeit ω erhöht wird und die gestattete elektrische Stromamplitude groß wird, wird die Amplitude des gestatteten elektrischen Drehmomentkomponentenstroms nicht verändert. Da jedoch die gestattete Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax einen konstanten Wert aufweist, kann die Berechnung des elektrischen Stromanweisungskorrektors 13b einfach durchgeführt werden.
Die 7A und 7B sind Diagramme, die einen Zustand illustrierten, bei dem die gestattete elektrische Stromamplitude anhand der Drehgeschwindigkeit verändert wird. Hier illustriert 7A die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Da die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 so konfiguriert ist, dass die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax auf Null eingestellt wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, wird die elektrische Stromamplitude, die in einem Bereich gestattet ist, wo die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als der vorbestimmte Wert ist, zur gestatteten Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax.
Hier wird bevorzugt, dass die vorgegebene Drehgeschwindigkeit, bei der die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax auf Null eingestellt wird, eine Drehgeschwindigkeit ist, bei der ein ”stationäres Lenken” oder der ”Endkontakt” nicht auftreten. Da beispielsweise ein Bereich, bei dem das ”stationäre Lenken” in einem Bereich erzeugt wird, bei dem die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 etwa 100 bis maximal 300 Grad/s ist, kann die vorgegebene Drehgeschwindigkeit durch Multiplizieren der Lenkgeschwindigkeit mit einem Getriebeverhältnis eines Getriebes 8 berechnet werden.
Weiterhin ist die gestattete Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 so konfiguriert, dass die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω erhöht wird und der Maximalwert der gestattbaren Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax idmax2 ist. Wenn die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromamplitude auf maximal idmax2 ist, da die Summe der Quadrate von idmax2 und iqmax mit dem Quadrat der gestatteten elektrischen Stromamplitude imax koinzidieren, erreicht die gestattete elektrische Stromkomponente die gestattbare elektrische Stromkomponente imax, falls die Drehgeschwindigkeit ω vergrößert wird. Weiter weist die Wechselstromdrehmaschine, die einen Permanentmagneten in einem Rotor verwendet, eine induktive Spannung auf, die hoch wird, wenn die Drehgeschwindigkeit erhöht wird. Falls die Induktionsspannung einen Wert um die Spannungsamplitude herum erreicht, die durch den Halbleiterstromwandler angelegt werden kann, kann der elektrische Drehmomentkomponentenstrom nicht bis zur gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax zugeführt werden und der elektrische Drehmomentkomponentenstrom wird bei steigender Drehgeschwindigkeit abgeschwächt.
7B illustriert die elektrische Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik. Hier wird in einem Fall, wo die Drehgeschwindigkeit ω niedrig ist, der maximale elektrische Strom, der durch die Halbleiterstromwandler geliefert werden kann, insgesamt dem elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zugewiesen, so dass der Halbleiterstromwandler daran gehindert wird, unnötiger Weise verwendet zu werden. Weiterhin weist die Wechselstromdrehmaschine, die den Permanentmagneten im Rotor verwendet, eine induktive Spannung auf, die bei steigender Drehgeschwindigkeit hoch wird. Die vorliegende Ausführungsform ist dieselbe wie bei der elektrischen Servolenkung im Stand der Technik dahingehend, dass der elektrische Drehmomentkomponentenstrom nicht zugeführt werden kann, falls die induktive Spannung einen Wert um die Spannungsamplitude herum erreicht, die durch den Halbleiterstromwandler angelegt werden kann, und der elektrische Drehmomentkomponentenstrom bei wachsender Drehgeschwindigkeit abgeschwächt wird.
Wie durch Vergleich von 7A mit 7B zu verstehen, ist die elektrische Servolenkung in der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass die gestattete elektrische Stromamplitude groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω erhöht wird, und somit die elektrische Stromzufuhrfähigkeit des Halbleiterstromwandlers nicht auf dem maximalen Pegel in einem Bereich voll eingesetzt werden kann, in dem die Rotationsgeschwindigkeit niedrig ist. Jedoch wird stattdessen in einem Fall, bei dem das ”stationäre Lenken” oder der ”Endkontakt” kontinuierlich erzeugt wird das Problem, dass das Gefühl beeinträchtigt ist, gelöst oder vermindert werden.
Vierte Ausführungsform
In der dritten Ausführungsform wird die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax als ein Konstantwert gegeben, aber, da der ”Endkontakt” erzeugt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit Null ist, kann die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude um die Drehgeschwindigkeit von Null herum klein sein. Somit wird bei dieser Ausführungsform der elektrische Stromanweisungskorrektor 13b gemäß der dritten Ausführungsform durch einen elektrischen Stromanweisungskorrektor 13c ersetzt, der in 8 gezeigt ist. 8 ist ein Diagramm, das eine interne Konfiguration des elektrischen Stromanweisungskorrektors 13c gemäß einer vierten Ausführungsform illustriert. Hier werden gleiche Bezugszeichen denselben äquivalenten Elementen wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen gegeben.
Die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 50 gibt eine gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax auf Basis der Drehgeschwindigkeit ω aus. Die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 50 hält die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax als einen Konstantwert, falls die Drehgeschwindigkeit ω höher als zweiter vorbestimmter Wert ist und stellt die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax ein, klein zu werden, falls die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als der zweite vorbestimmte Wert ist. Eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 51 stellt eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* in einem Fall auf –iqmax ein, bei dem eine Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* kleiner als –iqmax ist; stellt die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* auf iqmax in einem Fall ein, bei dem die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* größer als iqmax ist und stellt die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq0* in anderen Fällen auf die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung iq* ein.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Maximalwert iqmax2 der gestattbaren elektrischen Stromamplitude iqmax, die aus der gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 50 ausgegeben wird, als kleiner als die maximale elektrische Stromamplitude eingestellt, die von dem Halbleiterstromwandler 5 geliefert werden kann. Das heißt, falls die Drehgeschwindigkeit ω höher als der zweite vorbestimmte Wert ist, gibt die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 50 iqmax2 als die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude aus. Weiter wird die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax2 anhand nachfolgender Formel (4) gegeben, so dass die Summe der Quadrate eines Maximalwertes idmax2 der gestattbaren Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax, die entsprechend der Drehgeschwindigkeit ω geändert wird, und der Maximalwert iqmax2 der gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax mit dem Quadrat der maximalen elektrischen Stromamplitude koinzidiert, die vom Halbleiterstromwandler 5 geliefert werden kann, d. h. die gestattbare elektrische Stromamplitude imax. Iqmax2 = √(imax² – idmax2²) (4)
9 illustriert einen Zustand, bei dem die gestattete elektrische Stromamplitude anhand der Drehgeschwindigkeit in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform geändert wird. Da die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 so konfiguriert ist, dass die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax Null wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als ein erster vorbestimmter Wert x ist, in einem Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als die erste vorbestimmte Drehgeschwindigkeit x ist, und in einem Bereich, in dem die Drehgeschwindigkeit ω höher als eine zweite vorbestimmte Drehgeschwindigkeit y ist, wird die gestattete elektrische Stromamplitude zur gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax. Weiterhin wird in einem Fall, bei dem die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als die zweite vorbestimmte Drehgeschwindigkeit y ist, in der gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 50, die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax kleiner.
Hier ist es bevorzugt, dass die zweite vorbestimmte Drehgeschwindigkeit y, in der die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax klein wird, eine Drehgeschwindigkeit ist, bei der der ”Endkontakt” nicht erzeugt wird. Beispielsweise, da ein Bereich, wo der ”Endkontakt” erzeugt wird, in einem zustand ist, wo die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 1 angehalten wird, kann die zweite vorbestimmte Drehgeschwindigkeit y durch Multiplizieren der Lenkgeschwindigkeit mit mehreren zehn Grad/s erhalten werden, das durch das Getriebeverhältnis des Getriebes 8 um Null liegt.
Weiter ist die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromarithmetikeinheit 40 so konfiguriert, dass die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω vergrößert wird und die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromarithmetikeinheit 50 ist so konfiguriert, dass die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω vergrößert wird. Der Maximalwert der gestattbaren Magnet flusskomponenten-Stromamplitude idmax ist idmax2 und der Maximalwert der gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax ist iqmax2. Wenn die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromamplitude und die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude Maximalwerte sind, da die Summe der Quadrate von iqmax2 und iqmax2 mit dem Quadrat der gestattbaren elektrischen Stromamplitude imax koinzidiert, erreicht die gestattete elektrische Stromamplitude die gestattbare elektrische Stromamplitude imax, falls die Drehgeschwindigkeit ω vergrößert wird.
Weiterhin ist die vorliegende Ausführungsform dieselbe wie die in 6 dahingehend, dass die Wechselstromdrehmaschine, die den Permanentmagneten im Rotor verwendet, eine induktive Spannung aufweist, die hoch wird, wenn die Drehgeschwindigkeit erhöht wird, der elektrische Drehmomentkomponentenstrom nicht bis zur gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax2 geliefert werden kann, falls die induktive Spannung einen Wert um die Spannungsamplitude herum erreicht, die an den Halbleiterstromwandler angelegt werden kann, und der elektrische Drehmomentkomponentenstrom bei steigender Drehgeschwindigkeit abgeschwächt wird.
Fünfte Ausführungsform
Da die elektrische Servolenkungsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert ist, dass die gestattbare elektrische Stromamplitude klein wird, falls die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, wird ein Hilfsdrehmoment, das erzeugt werden kann, klein, falls dieselbe Wechselstromdrehmaschine wie in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik verwendet wird.
Da das Drehmoment, welches durch die Wechselstromdrehmaschine erzeugt werden kann, proportional einem Produkt eines Magnetflusses des Rotors ϕ und der gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax ist, kann der Magnetfluss des Rotors ϕ der Wechselstromdrehmaschine eingestellt werden, größer zu werden als die elektrische Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik, in dem Grade, dass die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax kleiner als die elektrische Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik ist. Das heißt, der Magnetfluss des Rotors ϕ der Wechselstromdrehmaschine kann als umgekehrt proportional in dem Ausmaß gegeben werden, dass die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude im Vergleich zur elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik klein wird.
Die 10A und 10B sind Diagramme, welche die gestattete elektrische Stromamplitude und das maximale Drehmoment, die durch die Wechselstromdrehmaschine erzeugt werden können, illustrieren. Eine Oberfläche in 10A illustriert die durch die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gestattete elektrische Stromamplitude. Da die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromanweisungsarithmetikeinheit 40 so konfiguriert ist, dass die gestattbare Magnetflusskomponenten-Stromamplitude idmax Null wird, falls die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als der vorbestimmte Wert x ist, wird die in einem Bereich, wo die Drehgeschwindigkeit ω niedriger als der vorbestimmte Wert ist, gestattete elektrische Stromamplitude zur gestattbaren Drehmomentkomponenten-Stromamplitude iqmax, welche dieselbe wie in den 7A und 7B gemäß der dritten Ausführungsform ist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Magnetfluss des Rotors der Wechselstromdrehmaschine größer als bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik eingestellt. Als Ergebnis, obwohl die in einem Fall, wo die Drehgeschwindigkeit niedrig ist, gestattete elektrische Stromamplitude klein wird, kann das Drehmoment äquivalent zur elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik erhalten werden. Eine untere Fläche in 10A illustriert das maximale Drehmoment, das durch die Wechselstromdrehmaschine der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt werden kann. In der Figur illustriert eine gestrichelte Linie einen Fall, bei dem der Magnetfluss des Rotors der gleiche wie bei der Wechselstromdrehmaschine der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik ist, die in 10B offenbart ist, ist, und eine durchgezogene Linie illustriert einen Fall, wo der Magnetfluss des Rotors bis zu dem Ausmaß groß wird, dass die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude im Vergleich zur Wechselstromdrehmaschine der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik klein ist.
Wie durch die durchgezogene Linie im unteren Bereich von 10A zu verstehen, wird das Drehmoment zu dem Ausmaß groß, dass der Magnetfluss des Rotors groß ist, obwohl die gestattbare Drehmomentkomponenten-Stromamplitude im Vergleich zur Vorrichtung des Stands der Technik klein ist. Falls andererseits der Magnetfluss des Rotors größer als die elektrische Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik wird, da die induktive Spannung groß wird, ist es notwendig, die Amplitude des elektrischen Magnetflusskomponentenstroms zum Auslöschen des Magnetflusses des Rotors zu vergrößern, im Vergleich zur elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik. Weiterhin wird, wie im oberen Bereich von 10A gezeigt, wenn die Drehgeschwindigkeit vergrößert wird, der elektrische Magnetflusskomponentenstrom groß.
Weiterhin, da die Drehgeschwindigkeit, in der der elektrische Magnetflusskomponentenstrom zum Aufheben des Magnetflusses des Rotors erforderlich ist, eine Drehgeschwindigkeit ist, bei der kein ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” erzeugt wird, wird eine große Menge elektrischen Stroms selten kontinuierlich oder wiederholt erzeugt, und obwohl die in einem Fall gestattete elektrische Stromamplitude, bei dem die Drehgeschwindigkeit hoch ist, groß wird, tritt das Problem der Wärmeentwicklung des Halbleiterstromwandlers beispielsweise aufgrund von ”stationärem Lenken” und ”Endkontakt” nicht auf.
10B illustriert den Fall der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technika Hier sind die gestattete elektrische Stromamplitude und das maximale Drehmoment, das erzeugt werden kann, dieselben wie in 10A. Da jedoch die gestattete elektrische Stromamplitude die gleiche ist, unabhängig von der Größenordnung der Drehgeschwindigkeit, wird die gestattete elektrische Stromamplitude nicht geändert, selbst bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit, bei der das ”stationäre Lenken” oder der ”Endkontakt” erzeugt wird und das Gefühl beeinträchtigt ist, falls das ”stationäre Lenken” oder der ”Endkontakt” kontinuierlich erzeugt wird.
Wie oben beschrieben, falls der Magnetfluss des Rotors der Wechselstromdrehmaschine auf größer als bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik eingestellt wird, kann das Problem, dass das Gefühl in einem Fall, bei dem ”stationäres Lenken” oder ”Endkontakt” kontinuierlich erzeugt ist, beeinträchtigt ist, gelöst oder vermindert werden und das Hilfsdrehmoment kann beim ”stationären Lenken” oder dem ”Endkontakt” auf einen Pegel äquivalent zur elektrischen Servolenkungsvorrichtung im Stand der Technik erzeugt werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden Fachleuten ersichtlich sein, ohne vom Schutzumfang und Geist dieser Erfindung abzuweichen und es versteht sich, dass diese nicht auf hier dargestellten illustrativen Ausführungsformen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-279000 A [0006, 0017]
JP 2007-116849 A [0007, 0017]
JP 2008-6919 A [0008, 0017]
JP 2008-271755 A [0010, 0017]
JP 01-186468 A [0013, 0018]
JP 61-184171 A [0014, 0019]
JP 2005-289296 A [0015, 0019]

Claims

Elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend: eine Wechselstromdrehmaschine (4), die ein Hilfsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkdrehmoments eines Lenksystems erzeugt; und eine Steuervorrichtung (3), die eine Steuerung so durchführt, dass die gestattete elektrische Stromamplitude der Wechselstromdrehmaschine groß wird, falls eine Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine erhöht wird.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (3) einen elektrischen Stromanweisungskorrektor (13) beinhaltet, der eine Eingabe einer Magnetflusskomponenten-Stromanweisung und eine Drehmomentkomponenten-Stromanweisung empfängt, beide Anweisungen wie vorliegend ausgibt, falls die Beziehung zwischen den beiden Anweisungen innerhalb eines gestattbaren Bereichs der elektrischen Stromamplitude liegt, die der Wechselstromdrehmaschine zugeführt wird, und zumindest eine der beiden Anweisungen so korrigiert, dass die Beziehung zwischen den beiden Anweisungen innerhalb des gestattbaren Bereichs kommt, falls die Beziehung zwischen den beiden Anweisungen jenseits des gestattbaren Bereichs der elektrischen Stromamplitude ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der elektrische Stromanweisungskorrektor (13) elektrischen Strom der Wechselstromdrehmaschine (4) in einem elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und einem elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zerlegt, den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom unabhängig steuert und Steuerung so durchführt, dass die Amplitude des gestatteten elektrischen Drehmomentkomponentenstroms konstant aufrecht erhalten wird und die Amplitude des elektrischen Magnetflusskomponentenstroms groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine erhöht wird.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der elektrische Stromanweisungskorrektor (13) elektrischen Strom der Wechselstromdrehmaschine (4) in einen elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und einen elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zerlegt, den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom unabhängig steuert und Steuerung so durchführt, dass die Amplitude des gestatteten elektrischen Magnetflusskomponentenstroms konstant aufrecht erhalten wird und die Amplitude des elektrischen Drehmomentkomponentenstroms groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine erhöht wird.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der elektrische Stromanweisungskorrektor (13) elektrischen Strom der Wechselstromdrehmaschine (4) in einen elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und einen elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zerlegt, den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom unabhängig steuert und Steuerung so durchführt, dass die Amplitude des elektrischen Drehmomentkomponentenstroms und die Amplitude des elektrischen Magnetflusskomponentenstroms groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine erhöht wird.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der elektrische Stromanweisungskorrektor (13) elektrischen Strom der Wechselstromdrehmaschine (4) in einen elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und einen elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zerlegt, den elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und den elektrischen Drehmomentkomponentenstrom unabhängig steuert und Steuerung so durchführt, dass die Amplitude des elektrischen Magnetflusskomponentenstroms groß wird, falls die Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine erhöht wird und die Amplitude des gestatteten elektrischen Drehmomentkomponentenstroms klein wird, falls die Drehgeschwindigkeit niedriger als ein vorbestimmter Wert wird.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der elektrische Stromanweisungskorrektor (13) eine korrigierte Magnet flusskomponenten-Stromanweisung und eine korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung auf Basis der Drehmomentkomponenten-Stromanweisung, die auf Basis des Lenkdrehmomentes erzeugt wird, der auf Basis der Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine (4) erzeugten Magnetflusskomponenten-Stromanweisung und der Drehgeschwindigkeit der Wechselstromdrehmaschine (4) erzeugt, und Spannung, um dem elektrischen Magnetflusskomponentenstrom und dem elektrischen Drehmomentkomponentenstrom zu ermöglichen, jeweils mit der der korrigierten Magnetflusskomponenten-Stromanweisung und der korrigierten Drehmomentkomponenten-Stromanweisung zu koinzidieren, an die Wechselstromdrehmaschine anlegt, und wobei die korrigierte Magnetflusskomponenten-Stromanweisung und die korrigierte Drehmomentkomponenten-Stromanweisung so korrigiert werden, dass die Summe der Quadrate der Magnetflusskomponenten-Stromanweisung und der Drehmomentkomponenten-Stromanweisung nicht das Quadrat der gestatteten elektrischen Stromamplitude übersteigen, um die Magnetflusskomponenten-Stromanweisung und die Drehmomentkomponenten-Stromanweisung zu erzeugen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Magnetfluss eines Rotors der Wechselstromdrehmaschine (4) in dem Ausmaß groß wird, dass die Amplitude des gestatteten elektrischen Drehmomentkomponentenstroms abgesenkt wird.