专利名称：电动动力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电动机产生转向辅助力的电动动力转向装置，特别是涉及其电路
的结构。
背景技术：
电动动力转向装置是根据驾驶者的转向转矩通过电动机产生转向辅助力的装置。近年来，对于大型车辆的电动动力转向装置的需求急剧增加，在该大型车辆中，需要的转向辅助力也增大。于是，不得不对电动机供给更大的电力。但是，仅是电池可能往往无法充分供给这样大的电力。于是，提案有以下的结构设置电池之外的辅助电源，通常情况下仅由电池应对，在需要更大的电力时使电池与辅助电源相互串联连接，由两个电源供给电力(例如，参照日本特开2005-287222号公报(图l))。 在上述这样的现有的电动动力转向装置中，存在下述问题当在作为仅由电池供给电力的状态与在电池外增加辅助电源的由两个电源供给电力的状态的分界点的阈值附近，所需要的电力存在小幅度的上下变动时，产生控制的振荡(hunting)。
发明内容
鉴于该现有的问题，本发明的目的在于，在使用辅助电源的电动动力转向装置中，防止是否使用辅助电源的控制的振荡。 本发明是利用电动机产生转向辅助力的电动动力转向装置，包括(a)主电源，其向上述电动机供给电力；(b)辅助电源，其能够向上述电动机供给电力；(c)充放电电路，其基于上述主电源进行上述辅助电源的充电，并且有选择地构成仅由上述主电源向上述电动机供给电力的第一输出状态、以及从上述主电源和辅助电源向上述电动机供给电力的第二输出状态；(d)控制电路，其根据转向辅助所需要的电力，选择上述充放电电路的输出状态，并且，该控制电路在上述第一输出状态中转向辅助所需要的电力为第一阈值以上时选择上述第二输出状态，在上述第二输出状态中转向辅助所需要的电力为比上述第一阈值低的第二阈值以下时选择上述第一输出状态。 在以上述方式构成的电动动力转向装置中，在充放电电路从第一输出状态向第二输出状态变化时，以需要的电力为第一阈值以上为条件，相反地，在从第二输出状态向第一输出状态变化时，以需要的电力为比第一阈值低的第二阈值以下为条件，因此，在输出状态的变化中设置有滞后现象(hysteresis)。于是，即使在某个阈值的附近存在转向辅助力的小幅度变动，也能够防止是否使用辅助电源的控制的振荡。 此外，在上述电动动力转向装置中，也可以采用下述结构在充放电电路中，设置有用于选择第一输出状态和第二输出状态中的任一方的开关，控制电路对该开关的开关动作进行P丽控制。 在该情况下，能够缓和由从使用辅助电源的状态向不使用辅助电源的状态的变化或其相反的变化引起的急剧的电压变化，能够抑制电动机的转矩变化。
图l是表示以由电池的电压对辅助电源进行充电，在使用辅助电源时，使辅助电 源与主电源的电池串联连接的类型的电动动力转向装置的电路为主体的概略结构的图；
图2是表示以将电池的电压升压来对辅助电源进行充电，在使用辅助电源时，使 辅助电源与主电源的电池串联连接的类型的电动动力转向装置的电路为主体的概略结构 的图； 图3是表示以由电池的电压对辅助电源进行充电，在使用辅助电源时，使辅助电 源与主电源的电池并联连接的类型的电动动力转向装置的电路为主体的概略结构的图；
图4是表示关于辅助电源的使用的控制电路的动作的流程图；
图5是表示为了得到需要的转向辅助力的所需电力的变化的一个例子的图表；
图6是表示为了得到需要的转向辅助力的所需电力的变化的另一个例子的图表；
图7是表示为了得到需要的转向辅助力的所需电力的变化的又一个例子的图表；
图8是图1或图2的开关使用M0S-FET时的电路的一个例子；以及
图9是表示P丽控制的开关的一个例子的时序图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的一实施方式的电动动力转向装置进行说明。使用辅助
电源的电动动力转向装置的电路结构大致存在以下的三种类型。(类型l) 由电池的电压对辅助电源进行充电，在使用辅助电源时，使辅助电源与主电源的 电池串联连接的类型；
(类型2) 使电池的电压升压而对辅助电源进行充电，在使用辅助电源时，使辅助电源与主
电源的电池串联连接的类型；(类型3) 由电池的电压对辅助电源进行充电，在使用辅助电源时，使辅助电源与主电源的 电池并联连接的类型。 图1是表示以上述类型1的电动动力转向装置1的电路为主体的概略结构的图。
在图中，转向装置2被施加于方向盘(车把)3的驾驶者的转向转矩、和从电动机4 通过减速机(未图示)传递至转向轴2a的转向辅助力驱动。电动机4是三相无刷电动机， 被驱动电路5驱动。控制电路6包括微型计算机的电路，其基于从车速传感器7输入的车 速信号、和从转矩传感器8输入的转向转矩信号决定需要的转向辅助力，控制驱动电路5使 得该转向辅助力被施加于转向轴2a。 用于向驱动电路5供给电力的电路，以图示那样连接作为主电源的电池9、继电器 10、包含二极管11和开关12的充电电路13、辅助电源14、开关15的方式构成。由它们构 成的电路中，除去电池9、继电器10和辅助电源14的电路部分，构成充放电电路16。该充 放电电路16能够构成为在基于电池9进行辅助电源14的充电之外，能够有选择地构成仅 由电池9向电动机4供给电力的第一输出状态、以及从电池9和辅助电源14向电动机4供给电力的第二输出状态。 另外，实际上，与电池9并联地连接有未图示的交流发电机(具有整流和调节器功 能)，与电池9 一同构成主电源，但此处进行简化，以主电源是电池9为基础进行说明。
上述继电器IO和开关12、15被控制电路6控制。辅助电源14由双电层电容器、 锂离子电池构成。 开关12、15实际上使用M0S-FET等半导体开关元件，构成为进行与图示的接点等 效的动作。此外，开关12、15相互同步地进行动作，在一方为图中实线所示的接点连接状态 时，另一方也为图中实线所示的接点连接状态。 继电器10在电动动力转向装置1的正常动作中关闭，仅在产生某些异常时，从失 效保护的观点出发，被控制为打开。在开关12为图示的实线的接点连接状态时，形成从电 池9的+侧经由继电器10的接点10a、二极管11、辅助电源14和开关12回到电池9的接 地侧的电路，辅助电源14被充电。此外，在开关12为图示的虚线的接点连接状态时，充电
被停止。 此外，在开关12、 15为图示的实线的接点连接状态时，构成从电池9经由接点10a 和开关15 (从电路Ll到L3)到达驱动电路5的电路，从电池9向驱动电路5和电动机4供 给电力(第一输出状态)。此时，从辅助电源14到达驱动电路5的电路被开关15切断。另 一方面，在开关12、15为图示的虚线的接点连接状态时，构成从电池9经由接点10a、开关 12、辅助电源14和开关15(从电路L2到L3)到达驱动电路5的电路，利用使电池9和辅助 电源14相互串联连接的电压，向驱动电路5和电动机4供给电力(第二输出状态)。
图2是表示以上述类型2的电动动力转向装置1的电路作为主体的概略结构的 图。与图1的不同在于充放电电路17，其它的结构是相同的。在该类型2的结构中，充电电 路18具有使电池9的电压升压而对辅助电源14进行充电的功能。充电电路18通过控制 电路6的控制，进行辅助电源14的充电。此夕卜，电池9的电压通过继电器10的接点10a施 加于到达开关15的电路L1，辅助电源14的低电位侧与该电路L1连接。
在开关15为图示的实线的接点连接状态时，构成从电池9经由接点10a和开关 15 (从电路Ll到L3)到达驱动电路5的电路，从电池9向驱动电路5和电动机4供给电力 (第一输出状态)。此时，从辅助电源14到达驱动电路5的电路被开关15切断。另一方面， 在开关15为图示的虚线的接点连接状态时，构成从电池9经由接点10a、辅助电源14、和开 关15(从电路L2到L3)到达驱动电路5的电路，利用使电池9和辅助电源14相互串联连 接的电压，向驱动电路5和电动机4供给电力(第二输出状态)。 图3是表示以上述类型3的电动动力转向装置1的电路作为主体的概略结构的 图。与图1的不同在于充放电电路19，其它的结构是相同的。在该类型3的结构中，充放电 电路19具有(a)使电池9与辅助电源14连接来对辅助电源14进行充电的功能；(b)仅将 电池9的电压施加于驱动电路5的功能；(c)使电池9和辅助电源14相互并联连接而对驱 动电路5施加电压的功能。充放电电路19通过控制电路6的控制，选择上述功能。
在选择了上述功能(a)时，从电池9经由接点10a和充放电电路19，利用电池9的 电压对辅助电源14进行充电。在选择了上述功能(b)时，构成从电池9经由接点10a和充 放电电路19到达驱动电路5的电路，从电池9向驱动电路5和电动机4供给电力(第一输 出状态)。此时，从辅助电源14到达驱动电路5的电路在充放电电路19内被断路。能够单独选择功能(a)和(b)，而且也能够同时选择两者。另一方面，在选择了上述功能(c)时，从 在充放电电路19内相互并联连接的电池9和辅助电源14向驱动电路5和电动机4供给电 力(第二输出状态)。 接着，参照图4的流程图说明在上述各类型1 3的电路结构中共同的关于是否 使用辅助电源14的控制电路6的动作。图4的流程图所示的处理，在控制电路6(图1 图3)中，与用于产生转向辅助力的辅助控制一同，重复执行。 图5是表示用于得到需要的转向辅助力的所需要电力的变化的一个例子的图表。 在该例中，需要的电力如图所示地变化直线增加而到达峰值，之后直线减少。对于这样的 电力的变化，应用图4的流程图所示的处理。 首先，在图4中，控制电路6基于从转矩传感器8发送来的转向转矩信号和从车速 传感器7发送来的车速信号，推定为了得到需要的转向辅助力所必须的电力(步骤S1)。然 后，根据现在的输出状态为"第一"或"第二"，进行不同的处理(步骤S2)。此处，如果控制 电路6对于充放电电路16、 17、 19现在指示为第一输出状态，则进行电力是否为上升阈值以 上的判断(步骤S3)。上升阈值是从第一输出状态向第二输出状态变化时的电力的阈值，在 图5的例子中是P1。此时，在时刻Tl之前的时刻，电力未达到上升阈值Pl，因此结束图4 的处理。然后，维持第一输出状态。另外，在电动动力转向装置l的刚起动之后，选择第一 输出状态。 接着，在时刻T1以后(T2之前)，电力成为上升阈值P1以上，因此控制电路6选择 第二输出状态。接收到该选择指示的充放电电路16、17、19，成为与电池9一同使用辅助电 源14的第二输出状态。之后的控制电路6从步骤S2进入S5，进行电力是否为下降阈值以 下的判断。下降阈值是从第二输出状态向第一输出状态变化时的电力的阈值，在图5的例 子中是P2。该P2比P1小。在时刻T1以后T2以前的时刻，电力未成为下降阈值P2以下， 因此结束图4的处理。然后，维持第二输出状态。 另一方面，在时刻T2以后，电力成为下降阈值P2以下，因此控制电路6选择第一 输出状态(步骤S6)。接收到该选择指示的充放电电路16、17、19停止辅助电源14的使用， 回到仅将电池9用作电源的第一输出状态。 这样，图5的被划有斜线的区域的电力由电池9和辅助电源14供给，此外的区域 的电力仅由电池9供给。因为下降阈值P2比上升阈值P1小，所以一旦成为第二输出状态， 则在电力成为下降阈值P2以下之前不会发生输出状态的变化。
另外，上升阈值P1与下降阈值P2的差优选为最大负载电力的10 20%。
图6是表示用于得到需要的转向辅助力的所需电力的变化的另一例子的图表。在 该例中，根据需要的转向辅助力的变动，需要的电力如图所示直线增加，在一度成为上升阈 值P1以上之后，在上升阈值P1附近重复小幅度的增减。如果对于这样的电力变化应用图 4的流程图所示的处理，则在时刻Tl从第一输出状态变化为第二输出状态，之后，电力重复 小幅度的增减，但在时刻T2之前的时刻不会成为下降阈值P2以下，因此稳定地维持第二输 出状态。然后，当在时刻T2电力成为下降阈值P2以下时，从第二输出状态向第一输出状态 变化。 图7是表示用于得到需要的转向辅助力的所需电力的变化的又一例子的图表。在 该例中，根据需要的转向辅助力的变动，需要的电力如图所示直线下降，在一度成为下降阈值P2以下之后，在下降阈值P2附近重复小幅度的增减。如果对于这样的电力变化应用图 4的流程图所示的处理，则在时刻T3从第二输出状态向第一输出状态变化，之后，电力重复小 幅度的增减，但在时刻T4之前的时刻不会成为上升阈值P1以上，因此稳定地维持第一输出状 态。然后，当在时刻T4电力成为上升阈值P1以上时，从第一输出状态变化为第二输出状态。
如上所述，在本实施方式的电动动力转向装置1中，在充放电电路16U7、19从 第一输出状态向第二输出状态变化时，以需要的电力为上升阈值P1(第一阈值)以上为 条件，相反地，在从第二输出状态向第一输出状态变化时，以需要的电力为比上升阈值P1 低的下降阈值P2(第二阈值)以下为条件，因此，在输出状态的变化中设置有滞后现象 (hysteresis)。于是，即使在某个阈值(P1、P2)的附近存在转向辅助力的小幅度变动，也能 够防止是否使用辅助电源14的控制的振荡。 图8是例如图1或图2的开关15使用M0S-FET时的电路的一个例子。图8中，在与 电池9 (图1 、图2)连接的电路L1和与驱动电路5连接的电路L3之间，设置有MOS-FET151。 该M0S-FET151是N沟道型，源极与电路Ll连接，漏极与电路L3连接。此外，寄生二极管 151d构成为在从电路Ll向电路L3供给电力时电流流动的方向为正方向。
此外，在从辅助电源14(图1、图2)的高电位侧电路L2到电路L3的途中，插入 有M0S-FET152。该M0S-FET152是N沟道型，源极与电路L3连接，漏极与电路L2连接。此 外，寄生二极管152d构成为在从电路L2向电路L3供给电力时电流流动的方向为反方向。 M0S-FET151、152，通过栅极驱动电路153，以一方导通时另一方断开的方式被开关。栅极驱 动电路153被控制电路6控制。 此外，控制电路6对栅极驱动电路153施加P丽信号，由此能够对M0S-FET151 、 152 的开关动作进行P丽控制。图9是表示被P丽控制的开关动作的一个例子的时序图。在时 刻T1之前的时刻M0S-FET151导通、M0S-FET152断开。接着，在时刻Tl，在从第一输出状态 变化为第二输出状态时，暂时使M0S-FET151断开，使M0S-FET152导通，但之后也通过P丽 控制高速地重复导通/断开的反转。即，M0S-FET151为脉冲宽度逐渐变窄而最终稳定的断 开状态。M0S-FET152为脉冲宽度逐渐变宽而最终稳定的导通状态。 进一步，在时刻T2，在从第二输出状态回到第一输出状态时，暂时使M0S-FET151 导通，使M0S-FET152断开，但之后也通过P丽控制高速地重复进行导通/断开的反转。即， M0S-FET151为脉冲宽度逐渐变宽而最终稳定的导通状态。M0S-FET152为脉冲宽度逐渐变 窄而最终稳定的断开状态。 通过使用这样的P丽控制的开关动作，特别是在将辅助电源14与电池9串联连接 而使用的电动动力转向装置1(图1、图2)中，能够缓和由输出状态的变化，即从使用辅助电 源14的状态向不使用辅助电源14的状态的变化，或者与其相反的变化所引起的急剧的电 压变化，能够抑制电动机4的转矩变动。 另外，在上述实施方式中，在决定在向电动机4的电力供给中是否使用辅助电源 14时，控制电路6推定为了得到需要的转向辅助力所需要的电力，将其与阈值进行比较，但 也能够使用在此之外的决定方法。例如，供给至驱动电路5的电流，通过控制电路6的辅助 控制，根据需要的转向辅助力而变化。由此，也可以是，实际上检测出电池9的电压和供给 驱动电路5的电流，使它们相乘以求得电力(功率)的现在值，将该现在值与阈值进行比较 而选择输出状态。
权利要求
一种利用电动机产生转向辅助力的电动动力转向装置，其包括主电源，其向所述电动机供给电力；辅助电源，其能够向所述电动机供给电力；充放电电路，其基于所述主电源进行所述辅助电源的充电，并且有选择地构成仅由所述主电源向所述电动机供给电力的第一输出状态、以及从所述主电源和辅助电源向所述电动机供给电力的第二输出状态；以及控制电路，其根据转向辅助所需要的电力，选择所述充放电电路的输出状态，并且，该控制电路在所述第一输出状态中转向辅助所需要的电力为第一阈值以上时选择所述第二输出状态，在所述第二输出状态中转向辅助所需要的电力为比所述第一阈值低的第二阈值以下时选择所述第一输出状态。
2. 如权利要求l所述的电动动力转向装置，其中，在所述充放电电路中，设置有用于选择所述第一输出状态和第二输出状态中的任一方的开关，所述控制电路对该开关的开关动作进行PWM控制。
全文摘要
本发明提供一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置包括有选择地构成仅由包括电池(9)的主电源向电动机(4)供给电力的第一输出状态、从主电源和辅助电源(14)向电动机(4)供给电力的第二输出状态的充放电电路(16)；以及根据转向辅助所需要的电力选择充放电电路(16)的输出状态的控制电路(6)，控制电路(6)，在第一输出状态中转向辅助所需要的电力为上升阈值(P1)以上时选择第二输出状态，在第二输出状态中转向辅助所需要的电力为比上升阈值(P1)低的下降阈值(P2)以下时选择第一输出状态，由此在输出状态的变化中设置滞后现象。
文档编号H02P6/08GK101772449SQ20088010193
公开日2010年7月7日 申请日期2008年11月4日 优先权日2007年11月16日
发明者长濑茂树 申请人:株式会社捷太格特