电动转向设备的制作方法

专利名称：电动转向设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括用于根据转向盘的转动操作向可转向车轮施加转向力 的电动机的电动转向设备，具体涉及这种电动转向设备的供电设备。
背景技术：
上述类型的常规电动转向设备包括用于对转向盘的转动操作提供转向 辅助力的电动机，并被设计为通过用于改变流经电动机的电流量的供电控 制来调节辅助力。这种电动转向设备使用蓄电池作为电源。考虑到供电线会发生异常，在日本专利申请早期公开(kokai)号2004-17732中揭示的设备包括两个 具有相同电压的蓄电池，即，主蓄电池及副蓄电池。该设备被设置为使得 当连接至一个蓄电池的电源线发生异常时，通过进行切换来使用从另一蓄 电池供应的电力。但是，常规设备需要诸如切换开关之类的切换装置以选择性地使用从 两个蓄电池供应的电力，由此导致成本的提高。此外，需要电动转向设备 产生较大的驱动转矩，因此近来已经考虑使用高压型蓄电池。但是，当配 置使用高压型蓄电池作为电源的系统时，就需要设置另一高压型蓄电池作 为电力故障的后备。因此，显著提高了用于电动转向的电源成本，这是不 利的。发明内容为应对上述问题完成了本发明，本发明的目的在于以低成本提供一种 包括后备电源的供电设备。制装置，其中，所述电动机根据转向盘的转向状态来运转以向可转向车轮 施加转向力，所述电动转向设备的特征在于，所述供电设备包括至少下述 两个供电电路主供电电路，其包括用于供应具有第一电压的电力的高压 电池以及用于使所述高压电池的所述电压下降的降压电路，并且供应所述 高压电池的具有下降电压的电力；以及副供电电路，其包括用于供应具有 比所述第一 电压低的第二电压的电力的低压电池以及用于使所述低压电池 的所述电压上升的升压电路，并且供应所述低压电池的具有上升电压的电 力，其中，所述主供电电路与所述副供电电路并联连接，并且从所述副供 电电路输出的所述上升电压被设定为低于从所述主供电电路输出的所述下 降电压。在根据如上配置的本发明的电动转向设备中，可以用高压驱动电动 机，并可以将用于通常电负载的低压蓄电池用作后备电源。此外，将主供 电电路的输出电压设定为高于作为后备电源的副供电电路的输出电压。因 此，在正常情况下(供电系统正常的情况下)，从主供电电路向电动机供 应高压，并在主供电电路的输出电压变为低于副供电电路的输出电压时， 从副供电电路供应电力。因此，无需设置用于在多个供电电路之间进行切 换的切换电路。此外，在后备操作期间，在低压电池的电压被升压电路升压的同时从 低压电池向电动机供应电力。因此，可以用高压驱动电动机，由此可以获 得足够大的辅助力。本发明的另一特征在于还设置了用于对所述供电设备的输出电压进行 监视的输出电压监视装置；以及升压控制装置，当判定所监视的所述输出 电压已经变为低于预定电压时，所述升压控制装置可工作以启动所述副供 电电路的所述升压电路的升压工作。通过上述设置，可仅在需要后备工作时执行升压操作，由此可以提高 升压电路的耐用性，并由此降低电力消耗。本发明的另一特征在于用于吸收由所述电动机产生的再生电力的主再 生吸收装置被设置在所述主供电电路的所述降压电路的输出侧。通过该配 置，当电动机产生再生电力时，主再生吸收装置吸收该再生能量，由此没有再生电流流经降压电路，并可防止对降压电路的损坏。本发明的另一特征在于设置了开关装置，当由所述主再生吸收装置吸收的所述再生电力的电压超过基准电压时，所述开关装置可工作以关断所述副供电电路的供电线路，以使得所述再生电力流入所述副供电电路，从而使所述再生电力被所述副供电电路吸收。通过该设置，即使当主再生吸收装置发生故障并变为不能吸收再生电力时，也可使再生能量流向副供电电路，并可以保护主供电电路的降压电路。本发明的另一特征在于所述升压电路包括串联设置在副供电线路中的 升压线圈；用于选择性地将所述升压线圈在负载侧接地的第一开关器件、 起寄生二极管作用并串联设置在所述副供电线路中以相对于所述第一开关 器件连接至所述副供电线路的结点位于所述负载侧的第二开关器件；用于 对所述第一和第二开关器件的开关工作进行控制的开关控制装置；以及用 于对所述供电设备的输出电压进行监视的电压监视装置。所述开关控制装 置具有用于通过与所述第一开关器件的开关工作同步地将所述第二开关器 件接通或关断来使所述输出电压升压至目标电压的同步升压模式，以及用 于通过在将所述第二开关器件维持在关断状态时将所述第一开关器件接通 和关断来使所述输出电压升压至目标电压的异步升压模式。当所述供电设 备的所述输出电压等于或高于预定电压时，选择所述异步升压模式。当所 述供电设备的所述输出电压变为低于所述预定电压时，将控制模式从所述 异步升压模式切换至所述同步升压模式。通过该配置，当供电设备的输出电压等于或大于预定电压时，以异步 升压模式来控制副供电电路的升压电路，使得第二开关器件保持在关断状 态。因此，从主供电电路的输出不会流入副供电电路，并被可靠地供应至 电动机。当主供电电路的输出电路下降且供电设备的输出电压变的低于预定电 压时，以同步升压模式控制副供电电路的升压电路，使得与第一开关器件 同步地接通和关断第二开关器件。因此，可以良好地执行将输出电压升压 至目标电压的控制，并可以获得稳定的升压电压。此外，即使在电动机产生再生电力的情况下，因为第二开关器件被接通和关断，故可以将再生电 力从副供电电路供应至低压电池使得低压电池吸收再生电力。注意，描述"与第一开关器件的开关工作同步地将第二开关器件接通 和关断"意指将两个开关器件以相互关联的方式进行操作，而不一定是将 第一和第二器件同时接通和关断。例如，反复进行将第二开关器件关断并 将第一开关器件接通的操作以将电流供应至升压线圈并在升压线圈中蓄积 电力，然后将第一开关器件关断并将第二开关器件接通以输出蓄积在升压 线圈中的电力。本发明的另一特征在于在所述同步升压模式中执行所述升压控制时检 测到流向所述副供电电路的电流，并且所述电流持续预定时间段时，将所 述控制模式从所述同步升压模式切换至所述异步升压模式。通过上述配置，即使在其输出电压已经下降的主供电电路恢复至正常 状态且其输出电压超过副供电电路的输出电压的情况下，在预定时间之 后，也可将控制模式切换至异步升压模式以关断第二开关器件。因此，电 力并未持续地从主供电电路向副供电电路流动，由此可以保护电池及电路 免于故障。此外，因为来自电动机的再生电力是临时的，故向副供电电路 的电力流动在预定时间内会停止，并可维持同步升压模式。在此情况下，例如可基于第一开关器件的占空比来估计流至副供电电 路的电力。即，当电力流向副供电电路时，供电设备的输出电压升高。因 此，限制或停止升压电路的升压操作，并由此改变第一开关器件的占空 比。因此，可以简单地基于第一开关器件的占空比来检测流向副供电电路 的电力。此外，可以考虑第二开关器件的占空比来估计流向副供电电路的 电力。此外，当供电设备的监视输出电压超过预定电压时(例如，升压电路 的目标升压电压或者比目标升压电压高预定电压的设定电压)，可以判定 电力已经流向副供电电路。本发明的另一特征在于设置了用于对所述低压电池的电压下降进行检 测的低压电池电压检测装置，其中，当检测到所述低压电池的电压下降 时，将所述高压电池的电力经由所述主供电电路充入所述低压电池。通过上述配置，能够对低压电池进行充电，并即使在充电系统异常时 也可维持预定电压。注意，在此情况下，为了防止因过电流导致副供电电路的升压电路中 断，可以在副供电电路中设置开关器件，并进行控制使得该开关器件接通 时段受到限制。具体而言，当使用升压电路的第二开关器件作为该开关器 件时，可以抑制成本的升高。


图1是示出根据本发明的一种模式的电动转向设备的整体结构的视图。图2是根据该模式的供电设备的示意性电路图。图3是示出在同步升压模式下供应至第一及第二开关器件的控制信号的说明图。图4是示出根据第一实施例的供电控制例程的流程图。图5是示出根据第二实施例的供电控制例程的流程图。图6是示出根据第三实施例的供电控制例程的流程图。图7是示出根据第三实施例的供电控制例程的改变示例的流程图。图8是示出根据第四实施例的供电控制例程的流程图。图9是示出低压电池充电控制例程的流程图。图IO是示出辅助控制例程的流程图。图11是示出辅助电流表的说明图。图12是示出降压电路控制例程的流程图。
具体实施方式
将参考附图描述根据本发明的一种模式的电动转向设备。图1示意性地示出根据本发明的一种模式的电动转向设备。该电动转向设备主要由用于向可转向车轮传递转向辅助力的转向辅助机构10、用于对转向辅助机构IO的电动机15进行驱动及控制的辅助控制设备30、以及供电设备40构成。转向辅助机构IO通过齿条齿轮机构13将因对转向盘11的转动操作引起的转向轴12绕其轴线的旋转转换为齿条杆14沿其轴线的运动，由此根 据齿条杆14的轴向运动来使左右前轮FW1及FW2进行转向。电动机15 装配至齿条杆14。电动机15通过其旋转经由滚珠丝杠机构16轴向地驱动 齿条杆14，由此以对转向盘11的转动操作提供辅助力。转角传感器17安 装至电动机15，且转向转矩传感器20装配至转向轴12的下端部。由分解器构成的转角传感器17对电动机15的转角进行检测，并输出 表示检测到的转角的检测信号。转向转矩传感器20由夹置在转向轴12中 且其上下端部连接至转向轴12的扭杆21、以及分别装配至扭杆21的上下 端部的分解器22及23构成。分解器22及23分别对扭杆21的上下端部的 转角进行检测，并分别输出表示检测到的转角的检测信号。该辅助控制设备基于来自转角传感器17、转向转矩传感器20以及用 于检测车速的车速传感器28的检测信号来对供应至电动机15的电流量进 行调节，由此控制辅助力。该辅助控制设备由其主要部分由微型计算机构 成的辅助控制用电子控制设备31、以及用于根据来自辅助控制用电子控制 设备31的电动机控制信号来驱动电动机15的电动机驱动电路32构成。在本实施例中，使用三相无电刷电动机作为电动机15，并且起电动机 驱动电路32作用的逆变器电路向电动机供应三相驱动电流。但是，可以 采用各种不同的电动机及驱动电路，例如，可以使用H桥接电路来驱动并 控制两相无电刷电动机。如图2所示，供电设备40主要由主供电电路50、起后备电源作用的 副供电电路60、辅助供电电路80以及供电控制设备90构成。主供电电路50包括产生第一电压V1H (在本实施例中，V1H=288V) 的高压电池51;通过电力控制单元52使得主供电线53接通和关断的继电 器54;将高压蓄电池电压V1H降压至第一降压电压V1L (在本实施例 中，V1L=48V)的降压电路55 (DC-DC转换器)；以及设置在降压电路 55的次级侧并对在电动机15产生的再生电力进行吸收的再生吸收电路 56。再生吸收电路56形成用于通过阻抗器件57及吸收开关器件SW3将降压电路55的次级侧接地由此释放再生电力的电路。通过来自供电控制设备90的信号来接通和关断该吸收开关器件SW3。此外，副供电电路60包括产生第二电压V2L (在本实施例中， V2L=12V)的低压蓄电池61;当启动辅助控制时关断副供电线63的继电 器64;以及将低压电池电压V2L升压至第二升压电压V2H (在本实施例 中，V2H-33V)的升压电路70。升压电路70包括串联设置在副供电线63中的升压线圈71;在升压线 圈71的次级侧从副供电线63分支的接地线中所设置的第一开关器件 SW1;串联设置在副供电线63中以相对于第一开关器件SW1连接至副供 电线63的节点、位于负载侧(电源侧)的第二开关器件SW2;以及将第 二开关器件SW2的输入及输出端短接的二极管72。使用FET作为两个开关器件SW1及SW2。具体而言，使用起寄生二 极管作用的FET作为第二开关器件SW2。 g卩，即使当第二开关器件SW2 处于关断状态时，虽然第二开关器件SW2不允许反向电流的流动，但其 允许正向(供电方向)电流的流动。当第二开关器件SW2处于接通状态 时，SW2允许在两个方向上的电流的流动。使第二开关器件SW2短路的二极管72被设置为使得二极管72的阴极 位于电力输出侧而二极管72的阳极位于朝向低压电池一侧。该二极管72 被设置为补充第二开关器件SW2的供电能力。第一开关器件SW1响应于来自供电控制设备90的脉冲信号以高速接 通和关断，使得从升压线圈71输出作为目标电压的第二升压电压V2H。 在本实施例中，采用两种升压模式；即，在升压操作期间将第二开关器件 SW2维持在关断状态的异步升压模式，以及与第一开关器件SW1的开关 操作同步地接通和关断第二开关器件SW2的同步升压模式。在同步升压模式中，如图3所示，以相互关联的方式以相同的周期将 开关器件SW1及SW2接通和关断。即，关断第二开关器件SW2并接通第 一开关器件SW1以在较短时间段向升压线圈71供电，由此在升压线圈71 中蓄积电力。随后，关断第一开关器件SW1并接通第二开关器件SW2以 输出蓄积在升压线圈71中的电力。注意，当第一开关器件SW1关断时，并不一定需要接通第二开关器件SW2。可以用不同方式来接通和关断这些开关器件，只要其能够彼此配 合以执行一系列操作(即，向升压线圈71供电以产生电力，以及向负载 侧放电)即可。主供电电路50及副供电电路60的各个供电线53及63的输出端连接 至导向电动机驱动电路32的输出电线100。在供电设备40的输出电线 100中设置用于去除供电噪音的电容器101。辅助供电电路80向辅助控制设备30及副供电线63供应低压(12V) 辅助电力。辅助供电电路80包括用于将高压蓄电池51的电压转换为低压 的降压电路81。其主要部分由微型计算机构成的供电控制设备90对供电设备40的输 出电线100的电压(输出电压Vout)、高压电池51的电压VHx以及低压 电池61的电压VLx进行监视；并根据监视电压对开关器件SW1、 SW2及 SW3的开关操作进行控制。注意，尽管未示出，但供电控制设备90经由 调节器从低压电池61接收电力。供电控制设备90及升压电路70构成本发明的升压电路。下面，将描述用于控制向电动机15的电力供应的处理，由供电控制 设备90来执行该处理。图4示出了根据第一实施例的供电控制例程。该供电控制例程以控制 程序的形式存储在供电控制设备90的ROM中，并以较短的间隔重复执 行。在由于接通了未示出的点火开关而导致继电器54及64接通之后启动 该供电控制例程。首先，在步骤Sl，检测输出电压Vout，并对检测得到的电压是否高 于再生判定电压VK1 (例如，50V)进行判定。执行该判定处理以判定是 否从电动机15产生再生电力。再生判定电压VK1被设定为当产生了再生 电力时，输出电压Vout超过再生判定电压VK1。当未产生再生电力时(Sh否)，在步骤Sl后续的步骤S2对输出电 压Vout是否低于副供电电路60的额定输出电压V2H (目标电压33V)进行判定(S2)。当主供电电路50正常工作时，输出电压Vout等于主供 电电路50的额定输出电压V1L (48V)，由此做出"否"的判定。在此情 况下，因为正常地从主供电电路50向电动机驱动电路32供应电力，故无 需从副供电电路60进行电力供应。因此，将第一开关器件SW1及第二开 关器件SW2两者都关断(S3)。因此，不执行升压电路70的升压操作。 此外，因为关断了第二开关器件SW2，故防止了主供电电路50的输出流 入副供电电路60。此外，当在步骤S2做出"是"的判定时；BP，当输出电压Vout变为 低于V2H (目标电压33V)时，使第一开关器件SW1执行开关操作以通 过升压线圈71对低压电池61的电压进行升压(S4)。在此情况下，在副 供电电路60中，在将目标升压电压设定为V2H的情况下执行升压操作。 即，控制第一开关器件SW1的脉冲供应时间比率(占空比)，使得输出 电压Vout变为目标电压V2H (33V)。在这里，输出电压Vout与目标电 压V2H之间的差异越大，设定占空比越大。因此，自动使用从副供电电路 60供应的电力作为供电设备40的输出。因此，当主供电电路50的输出电压己经下降时，使用从副供电电路 60供应的电力。当随后主供电电路50的输出电压提高并超过副供电电路 60的输出电压时，再次使用从主供电电路50供应的电力。以此方式，自动地将电力从输出电压更高的主供电电路50或副供电 电路60向电动机驱动电路32供应。当电动机15在重复执行供电转换控制中间产生再生电动势且电压超 过再生判定电压VK1时，在步骤Sl作出"是"的判定，并将吸收开关器' 件SW3接通和关断(S5)。在此情况下，根据检测到的输出电压Vout来 调节吸收开关器件SW3的占空比。即，输出电压Vout越高，吸收开关器 件SW3的设定占空比就越高。注意，此时，保持开关器件SW1及SW2的 关断。因此，来自电动机15的再生电力流入主供电电路50的再生吸收电路 56，并通过吸收开关器件SW3被大地吸收。 因此可以保护降压电路55。如上所述，根据第一实施例的供电控制例程，有利地使用来自主供电电路50的电力，并当主供电电路50的输出电压例如因高压电池51的劣化 而下降并变为等于或低于副供电电路60的额定输出电压时，自动地从副 供电电路60向电动机驱动电路32供应电力。因此，在正常状态下，可通过电动机15的高压驱动来产生足够大的 转向辅助力；并当主供电电路50的输出电压下降时，使用由其他电负载 共用的低压电池61来驱动电动机15。因此，无需设置作为后备的专用电 池。此外，因为在其电压升压的情况下从低压电池向电动机驱动电路32 供应电力，故即使在后备供电时，也可产生较大的转向辅助力。此外，自动选择输出主供电电路50或副供电电路60中电压较高的任 一者。因此，无需诸如切换开关之类的切换设备，由此不会提高成本。注意，在第一实施例的供电控制例程中， 一直保持第二开关器件SW2 关断。因此，升压电路可以被设置为使得仅使用二极管72而不使用第二 开关器件SW2。下面，将描述根据第二实施例的供电控制例程，由供电控制设备90 执行该处理。该第二实施例的控制例程与第一实施例的控制例程的差别在 于对吸收再生电力的处理。硬件设置与图l及图2示出的相同。图5示出了根据第二实施例的供电控制例程。该供电控制例程以控制 程序的形式存储在供电控制设备90的ROM中，并以较短间隔重复执行。因为步骤Sll至S14的处理与图4所示第一实施例的步骤Sl至S4的 处理相同，故将仅简要描述步骤S11至S14的处理。当在步骤Sll判定所检测的输出电压Vout不高于再生判定电压VK1 (例如，50V)时，供电控制设备90判定未产生再生电力，并进行至步骤 S12以判定输出电压Vout是否低于副供电电路60的额定输出电压V2H(目标电压33V)。当主供电电路50正常工作时，做出"否"的判定。 在此情况下，因为无需从副供电电路60进行电力供应，故在步骤S13将 第一开关器件SW1及第二开关器件SW2两者均关断，由此不执行升压操 作。此外，还关断主供电电路50的吸收开关器件SW3。此外，当在步骤S12做出"是"的判定时，即，当输出电压Vout变的低于V2H (目标电压33V)时，使第一开关器件SW1进行开关操作以 通过升压线圈71对低压电池61的电压进行升压(S14)，并将升压电压 从副供电电路60供应至电动机驱动电路32。当电动机15在重复执行供电转换控制中间产生再生电动势并且输出 电压Vout超过再生判定电压VK1时，在步骤Sll做出"是"的判定，并 执行步骤S15的判定处理。在该步骤S15，对输出电压Vout是否高于吸收 辅助判定电压VK2 (VK2>VK1:例如，VK2=55V)进行判定。当输出电压Vout等于或低于吸收辅助判定电压VK2时，接通和关断 吸收开关器件SW3以向大地释放再生电力(S16)。在此情况下，在副供 电电路60中，保持第一开关器件SW1及第二开关器件SW2关断，由此不 执行升压操作。此外，当在步骤S15判定输出电压Vout高于吸收辅助判定电压VK2 时，再生吸收电路56可能存在故障(例如，吸收开关器件SW3可能发生 故障)。因此，不仅向吸收开关器件SW3，还向开关器件SW2输出接通 信号，使得副供电电路60吸收再生电力(S17)。在此情况下，即使主供 电电路50的再生吸收电路56已经发生线路中断故障或发生吸收开关器件 SW3的故障，也可以通过接通第二开关器件SW2，来关断副供电电路60 的副供电线63，由此使再生电力流向低压电池61以进行蓄积。如上所述，除了实现第一实施例的效果之外，第二实施例的供电控制 例程即使在主供电电路50的再生吸收电路56发生故障时也能够使副供电 电路60吸收再生电力，由此防止供电设备40的电路故障，例如，降压电 路55的故障。下面，将描述根据第三实施例的供电控制例程，由供电控制设备90 来执行该处理。图6示出了根据第三实施例的供电控制例程。该供电控制例程以控制 程序的形式存储在供电控制设备90的ROM中，并以较短间隔重复执行。在由于接通了未示出的点火开关而接通继电器54及64之后启动该供 电控制例程。当启动本供电控制例程时，在步骤S21，首先检测输出电压Vout，并对检测电压是否高于再生判定电压VK1 (例如，50V)进行判定。当检测电压高于再生判定电压VK1时，供电控制设备90判定电动机15正在产生 再生电力，并将第二开关器件SW2接通以使再生电力流向低压电池61以 进行蓄积(S22)。此外，当供电控制设备90己经在步骤S21做出"否"的判定时， 即，已经判定电动机15并未产生再生电力时，供电控制设备90检査表示 正以同步升压模式执行控制的标志F (S23)。当F的值为1时，执行同步 升压模式控制(S25)。当F的值不为1时，执行异步升压模式控制 (S24)。在这里，将描述同步升压模式控制及异步升压模式控制。在本控制例程中，无论执行同步升压模式控制或异步升压模式控制， 均一直监视输出电压Vout，并在输出电压Vout低于基准电压(在本示例 中，副供电电路的目标电压V2H)时，通过以预定间隔接通和关断第一开 关器件SW1来调节第一开关器件SW1的占空比，使得升压电路70的输出 电压Vout变为等于目标电压V2H。即，执行PWM控制以在输出电压 Vout与目标电压V2H之间存在差异时提高负荷比。在同步升压模式控制期间，与第一开关器件SW1同步地接通和关断 第二开关器件SW2。例如，如图3所示，关断第二开关器件SW2并接通第一开关器件 SW1，以在较短时段向升压线圈71供电以在升压线圈71中蓄积电力。随 后，关断第一开关器件SW1并接通第二开关器件SW2以输出蓄积在升压 线圈71中的电力。以此方式，升压线圈71通过两个开关器件SW1及 SW2的同步开关操作来执行升压操作。此外，在异步升压模式控制期间，关断第二开关器件SW2。在此情况 下，因为第二开关器件SW2起寄生二极管的作用，故第二开关器件SW2 可仅向输出侧(向电动机驱动电路)供电。因此，通过将第一开关器件 SW1接通和关断，可以输出从低压电池供应的并具有升压电压的电力。此 外，可以一直防止电力从主供电电路50向副供电电路60流动。在两种模式的升压控制中， 一直监视输出电压Vout，并在输出电压 Vout低于目标电压V2H时，实际上不执行升压操作，并将第一开关器件SW1保持在关断状态。在本控制例程的启动阶段，将标志F设定为0。因此，在步骤S23做 出"否"的判定，并在步骤S24选择异步升压模式控制。随后，对主供电 电路50的输出电压Vout是否低于基准电压VR1 (在此示例中，30V)进 行判定(S26)。当输出电压Vout不低于基准电压时，结束当前对本例程 的执行。当在重复执行本例程期间主供电电路50的输出电压Vout下降并 变为低于VR1时，将标志F设定为1，并结束当前对本例程的执行 (S27)。当在步骤S27将标志F设定为1时，在下一次执行本例程期间在步骤 S23做出"是"的判定，并将异步升压模式控制切换为同步升压模式控制 (S25)。在该同步升压模式控制中，与第一开关器件SW1同步地接通和 关断第二开关器件SW2。在此情况下，当输出电压Vout低于副供电电路 60的目标电压V2H时，通过将开关器件SW1及SW2接通和关断来调节 开关器件SW1及SW2的占空比，使得升压电路70的输出电压Vout变为 等于目标电压V2H。在该同步升压模式控制中，为了防止主供电电路50的电力持续流入 副供电电路60 (这将会因主供电电路50的输出电压恢复到原水平而发 生)，如下所述判定主供电电路50的输出电压的恢复。首先，对第一开关器件SW1的占空比Dl是否小于基准占空比DR1 以及第二开关器件SW2的占空比D2是否大于基准占空比DR2进行判 定。在同步升压模式控制期间，对第一开关器件SW1及第二开关器件 SW2的占空比进行控制使得输出电压Vout变为等于目标电压V2H。但 是，当主供电电路50的输出电压恢复原水平时，因为向升压线圈71供电 的时间变短，故第一开关器件SW1的占空比变小。此外，因为以下原因第二开关器件SW2的占空比增大。当输出电压 Vout因升压控制变为过多地大于目标电压V2H时，增大第二开关器件 SW2的占空比以使副供电电路恢复具有升压电压的电力。当在步骤S28及S29两者均做出"是"的判定时，可以判定主供电电 路50的输出电压恢复并变为高于升压电路70的目标电压V2，或者电动机15产生再生电力。因为电动机15产生再生能量是临时的，故再生电力被低压电池61吸收。为此，在以下步骤，将同步升压模式持续达到吸收再生电力所需的时间，然后将同步升压模式切换为异步升压模式。艮P，在步骤S30用于计时的计时器递增，并对计时器值Tx是否己经 超过基准时间T0进行判定(S31)。当在基准时间TO期间持续满足步骤 S28及S29的占空比条件时(S31:是)，就判定主供电电路50的输出电 压已经恢复至升压电路70的目标电压或更高的水平。在此情况下，将标 志F设定为0，并结束当前对本控制例程的执行(S32)。由此，将控制模 式从同步升压模式转换至异步升压模式。此外，当在步骤S28及S29中任一者做出"否"的判定时，将计时器 值Tx清零，并结束当前对本控制例程的执行(S32)。由此，持续同步升 压模式。根据上述供电控制例程，当主供电电路50的输出电压正常时，副供 电电路以异步升压模式执行升压控制。因此，防止了电力从主供电电路50 流入副供电电路60。当主供电电路50的输出电压下降时，副供电电路60 以同步升压模式执行升压控制。在此情况下，因为通过与第一开关器件 SW1同步地将第二开关器件SW2接通和关断来执行升压，故可以很好地 执行升压至目标电压的控制，可能够获得稳定的升压电压。此外，当以同步升压模式执行升压控制期间主供电电路50的输出电 压恢复并变为高于副供电电路60的目标电压时，将控制模式切换至异步 模式，由此防止电力从主供电电路50流入副供电电路60。因此，可以保 护电池51及61以及电路。此外，当在电动机15处产生再生电力时，再生能量可以通过副供电 电路60被低压电池61吸收。无需多言，可以实现由第一及第二实施例获得的效果。注意，在本实施例中，在步骤S28及S29基于第一开关器件SW1及 第二开关器件SW2的占空比Dl及D2来判定主供电电路50的输出电压的 恢复(电力流入副供电电路60)。但是，可以仅基于第一开关器件SW1 的占空比D1来执行上述判定。此外，替代执行步骤S28及S29，可以执行图7所示的处理。即，当 供电设备40的输出电压Vout变为高于预定电压VR2时(S34)，判定主 供电电路50的输出电压已经恢复或者电动机15已经产生再生电力，然后 启动步骤S30的计时器计时操作。例如，将预定电压VR2设定为升压电路 70的目标升压电压或者略大于目标升压电压的预定电压。下面，将描述根据第四实施例的供电控制例程，由供电控制设备90 来执行该处理。图8示出了根据第四实施例的供电控制例程。该供电控制例程以控制 程序的形式存储在供电控制设备90的ROM中，并以较短间隔重复执行。在该供电控制例程中，替代第三实施例的控制例程的步骤S28至S33 的处理，执行步骤S40的处理。因为其余步骤的处理操作与第三实施例的 相同，故以相同步骤标号来表示其余步骤，并省去对其的重复描述。当输出电压Vout已经下降并且已经启动同步升压模式的升压控制时 (S25)，执行步骤S40的处理。在步骤S40的处理中，向降压电路55输 出工作停止指令。因此，在该时间点之后，没有从降压电路55向电动机 15的电力供应，而从副供电电路60进行电力供应。在此情况下，在电动 机15处产生的再生电力并未流向降压电路55，而是流向副供电电路60并 在此被吸收。由此可以保护降压电路55。此外，即使当高压电池51的电 压随后恢复，高压电池51的电力不会流向低压电池61。下面，将描述供电控制设备90在低压电池61劣化且其输出电压变为 低于预定电压时执行的充电控制。图9示出了低压电池充电控制例程，该供电控制例程以控制程序的形 式存储在供电控制设备90的ROM中，并与上述任一供电控制例程并行地 以较短间隔重复执行。当在因为接通了未示出的点火开关而启动该供电控制例程时，检査标 志F的状态(S41)。在启动本控制例程时将标志F设定为0，在禁止对低 压蓄电池61的充电操作时标志F被设定为1。因此，在进行至步骤S42之后，供电控制设备90读取低压蓄电池电 压Vin (升压电路70的输入电压)，并判定电池电压Vin是否低于预先设定的充电基准电压VR3 (例如，11V)。在低压电池已经劣化且电池电压 Vin已经变为低于充电基准电压VR3时，供电控制设备90将升压电路70 的第二开关SW2接通和关断以通过副供电电路60将主供电电路50的 输出电力供应至低压电池61以对其进行充电(S43)。在此情况下，对第 二开关器件SW2执行PWM控制，同时将充电电压设定为预定电压(例 如，13V)。然后递增用于测量充电时间的计时器(S44)。随后，对计时器值Tb 是否已经超过充电基准时间TbO进行判定(S45)。当计时器值Tb尚未超 过充电基准时间TbO时，结束当前对本例程的执行。在对低压电池61的充电已经启动之后当充电时间己经达到充电基准 时间TbO时(S45:是)，将标志F设定为1 (S46)。因此，在该时间点 之后，禁止对低压蓄电池61进行充电。此外，当在对低压电池61充电期 间电池电压Vin已经变为等于或高于充电基准电压VR3时，将计时器值 Tx清零(S47)。根据该低压蓄电池充电控制例程，通过升压电路70的第二开关器件 SW2的控制，可以将高压电池51的电力通过副供电电路60充入低压电池 61。此外，通过充电电压控制和/或限制充电时间，可以保护升压电路70 及降压电路55免于过电流。下面，将描述用于辅助控制(即，对电动机15的控制)的处理。图10是示出了由辅助控制用电子控制设备31执行的辅助控制例程。 该辅助控制例程以控制程序的形式存储在辅助控制用电子控制设备31的 ROM中，并以较短间隔重复执行。首先，在步骤S51，辅助控制用电子控制设备31首先读取通过车速传 感器28检测的车速V以及根据通过转向转矩传感器20的分解器22及23 检测的转角之间的差异计算得到的转向转矩TR。随后，辅助控制用电子 控制设备31通过参考图11所示的辅助电流表来计算与车速V及转向转矩 TR对应的要求辅助电流ASI (S52)。辅助电流表存储在辅助控制用电子 控制设备31的ROM中，并被设定为使得如图11所示要求辅助电流ASI 随着转向转矩TR增大而增大并在车速V下降时取较大的值。然后，辅助控制用电子控制设备31根据计算得到的要求辅助电流ASI 来控制电动机驱动电路32 (逆变器电路)(S53)。例如，辅助控制用电 子控制设备31产生三相脉冲序列信号(train signal)(其具有与要求辅助 电流ASI的大小大体成正比的脉宽)，并将该信号供应至逆变器的开关电 路(未示出)，由此将要求辅助电流ASI作为驱动电流供应至电动机15 以产生预定辅助转矩。已经描述了本模式的电动转向设备，但是，本发明并不限于上述模 式，在不脱离本发明目的的前提下可对其进行改变。例如，可以改变第一至第四实施例的供电控制，使得当髙压电池51 的电压下降时，停止降压电路55的工作，并从副供电电路60供电。艮口，可以进行图12所示的处理。监视高压电池51的电压VHin，并对 电池电压VHin是否高于预设基准电压VHR (例如，200V)进行判定 (S61)。当电池电压VHin并不高于基准电压VHR时，停止降压电路55 的工作(S62)，并当电池电压VHin高于基准电压VHR时，使降压电路 55工作(S63)。此外，在上述模式中，将二极管72设置在升压电路70中以对第二开 关器件SW2形成旁路。但是，可以省去二极管72。此外，在副供电电路 60未进行对再生电力的吸收的情况下，可以省去第二开关器件SW2而仅 设置二极管72。此外，当主供电电路50的输出电压下降且副供电电路60供应电力 时，未示出的警报器(例如，灯或蜂鸣器)可以工作以提醒操作者更换电 池。可以任意地设定上述实施例中的电压值(电池电压、降压电压、升压 电压、基准电压等)。
权利要求
1.一种电动转向设备，包括从供电设备供应电力的电动机，以及用于对所述电动机的运转进行控制的电动机控制装置，其中，所述电动机根据转向盘的转向状态来运转以向可转向车轮施加转向力，所述电动转向设备的特征在于，所述供电设备包括至少下述两个供电电路主供电电路，其包括用于供应具有第一电压的电力的高压电池以及用于使所述高压电池的所述电压下降的降压电路，并且供应所述高压电池的具有下降电压的电力，以及副供电电路，其包括用于供应具有比所述第一电压低的第二电压的电力的低压电池以及用于使所述低压电池的所述电压上升的升压电路，并且供应所述低压电池的具有上升电压的电力，其中，所述主供电电路与所述副供电电路并联连接，并且从所述副供电电路输出的所述上升电压被设定为低于从所述主供电电路输出的所述下降电压。
2. 根据权利要求1所述的电动转向设备，还包括用于对所述供电设备的输出电压进行监视的输出电压监视装置；以及 升压控制装置，当判定所监视的所述输出电压己经变为低于预定电压时，所述升压控制装置可工作以启动所述副供电电路的所述升压电路的升压工作。
3. 根据权利要求l或2所述的电动转向设备，其中，用于吸收由所述电动机产生的再生电力的主再生吸收装置被设置在所述主供电电路的所述 降压电路的输出侧。
4. 根据权利要求3所述的电动转向设备，还包括开关装置，当由所述 主再生吸收装置吸收的所述再生电力的电压超过基准电压时，所述开关装 置可工作以关断所述副供电电路的供电线路，以使得所述再生电力流入所 述副供电电路，从而使所述再生电力被所述副供电电路吸收。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电动转向设备，其中， 所述升压电路包括串联设置在副供电线路中的升压线圈、用于选择性地将所述升压线圈在负载侧接地的第一开关器件、起寄生二极管作用并串 联设置在所述副供电线路中以相对于所述第一开关器件连接至所述副供电 线路的结点位于所述负载侧的第二开关器件、用于对所述第一和第二开关 器件的开关工作进行控制的开关控制装置、以及用于对所述供电设备的输出电压进行监视的电压监视装置；并且所述开关控制装置具有用于通过与所述第一开关器件的开关工作同步 地将所述第二开关器件接通或关断来使所述输出电压升压至目标电压的同 步升压模式，以及用于通过在将所述第二开关器件维持在关断状态时将所 述第一开关器件接通和关断来使所述输出电压升压至目标电压的异步升压 模式，其中，当所述供电设备的所述输出电压等于或高于预定电压时，选 择所述异步升压模式，而当所述供电设备的所述输出电压变为低于所述预 定电压时，将控制模式从所述异步升压模式切换至所述同步升压模式。
6. 根据权利要求5所述的电动转向设备，其中，在所述同步升压模式 中执行所述升压控制时检测到流向所述副供电电路的电流，并且所述电流 持续预定时间段时，将所述控制模式从所述同步升压模式切换至所述异步 升压模式。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的电动转向设备，还包括用于对 所述低压电池的电压下降进行检测的低压电池电压检测装置，其中，当检 测到所述低压电池的电压下降时，将所述高压电池的电力经由所述主供电 电路充入所述低压电池。
全文摘要
供电设备(40)具有供电电路，供电电路由包括高压电池(51)和用于使高压电池(51)的电压下降的降压电路(55)的主供电电路(50)以及包括低压电池(61)和用于使低压电池(61)的电压升高的升压电路(70)的副供电电路(60)形成。主供电电路(50)与副供电电路(60)并联连接。将副供电电路(60)的输出电压设定为低于主供电电路(50)的输出电压。当主供电电路(50)的输出电压变为低于副供电电路(60)的目标电压时，由升压电路(70)升压的电压被供应至电动机驱动电路(32)。因此，可以低成本实现对电动转向设备的供电后备。
文档编号G05F1/00GK101258068SQ20068003259
公开日2008年9月3日 申请日期2006年5月9日 优先权日2005年7月6日
发明者山下正治, 山崎一平, 斋藤贵俊, 河西荣治, 藤田修司, 藤范洋一 申请人:丰田自动车株式会社