专利名称：电动转向装置及其电流的控制方法
技术领域：
本发明涉及电动转向装置。更具体地，本发明涉及一种能够控制其电流的电动 转向装置和控制电流的方法，其能够补偿电机的电流以提高车辆的辅助转向动力来应对 在低温下(例如冬季)由于收缩或黏度增大而导致的摩擦增大。
背景技术：
车辆的转向装置通常采用利用液压泵的液压动力的液压动力转向装置。然而自 1990年以来，使用电机的电动转向装置已经逐渐被广泛使用。
现有的液压动力转向装置中，通过发动机来驱动用作提供辅助转向动力的动力 源的液压泵，因而不管方向盘是否转动都消耗能量。但是，在电动转向装置中，当方向 盘转动产生转向扭矩时，电机提供与所产生的转向扭矩成比例的辅助转向动力。因此， 相比于液压动力转向装置，电动转向装置能提高能源效率。
图1是例示了根据现有技术的电动转向装置的图。如图1所示，电动转向装置 通常包括从方向盘101延伸到两侧车轮108的转向系统100，以及用于向转向系统100供 应辅助转向动力的辅助动力机构120。
所述转向系统100包括转向轴102，所述转向轴102的上端连接到方向盘101以 与方向盘101—起转动，其下端通过一对万向节103连接到小齿轮轴104。此外，所述小 齿轮轴104通过齿条-齿轮机构部105连接到齿条109，所述齿条109的两端通过横拉杆 106和转向节臂107连接到车辆的车轮108。
齿条-齿轮机构部105设置有形成在小齿轮轴104下端的小齿轮111，小齿轮111 与形成在齿条109的外周表面一侧的齿条传动机构112啮合。通过齿条-齿轮机构部105 将小齿轮轴104的旋转运动变为直线运动。因此，当驾驶员操作方向盘101时，小齿轮 轴104旋转，齿条109根据小齿轮轴104的旋转沿轴向直线运动，并且齿条109的直线运 动通过横拉杆106和转向节臂107操纵车轮108转向。
辅助动力装置120包括扭矩感测器121，用来感测驾驶员施加在方向盘101上 的转向扭矩，并输出与感测到的转向扭矩成比例的电信号；电子控制单元(ECU) 123， 用来根据从扭矩感测器121传送的电信号产生控制信号；电机130，用来根据自ECU 123 传送的控制信号产生辅助转向动力；以及电动动力装置140，用来将电机130中产生的辅 助动力通过齿轮、带等传递到齿条109。
因此，在上述电动转向装置中，通过方向盘101的转动产生的转向扭矩通过齿 条-齿轮机构部105传递到齿条109，根据产生的转向扭矩在电机130中产生的辅助转向 动力通过电动动力装置140传递到齿条109。
与图1所不同的，电动装置转向装置可以通过这样一种方式构成将电机130 中产生的辅助转向动力传递到转向轴102，或者通过电动动力装置140传递到小齿轮轴 104。S卩，将转向系统100中产生的转向扭矩与电机130中产生的辅助转向动力合成，用 来沿轴向移动齿条109。
然而，在上述电动转向装置中，当使用者开始并初始地操纵在寒冷的天气或在 低温环境下(例如冬季)已经停留很长时间的车辆转向时，比在普通的条件下需要更大 的转向动力。这种现象是由于在低温环境下电动动力装置的元件收缩或润滑液(例如 guris)的黏度增大所引起的。
因此，需求用于根据温度控制电机电流的补偿装置，其中电机用来产生动力支 持转向动力。发明内容
据此，做出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明提供一种能 够控制其电流的电动转向装置和控制电流的方法，其能够补偿电机的电流以提高车辆的 辅助转向动力来应对在低温下(例如冬季)由于收缩或黏度增大而导致的摩擦增大。
根据本发明的一个方面，提供了一种电动转向装置，该电动转向装置包括温 度感测器，其用来测量车辆启动时所述电动转向装置的初始温度；计数器，其用来计算 从所述车辆的启动时间开始的经过时间；摩擦系数确定单元，其用来根据所测量的温度 和所计算的经过时间通过使用摩擦系数的设置图来确定摩擦系数；以及目标电流计算单 元，其通过使用所述摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量，并基于所计算的补偿量来确定 用于驱动电机所需的目标电流。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制电动转向装置的电流的方法，该方法 包括如下步骤测量车辆启动时所述电动转向装置的初始温度；计算从所述车辆的启动 时间开始的经过时间；根据所测量的温度和所计算的经过时间通过使用摩擦系数的设置 图来确定摩擦系数；通过使用所确定的摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量，并确定目标 电流；以及利用所确定的目标电流来驱动电机。
因此，本发明可以控制电流以补偿电机的电流，以提高车辆的辅助转向动力来 应对在低温下(例如冬季)由于收缩或黏度增大而导致的摩擦增大，从而提高了驾驶员的 便利性和产品价值。
本发明的上述和其它目的、特征及优点从下面结合附图的详细描述中变得更加 明显，附图中
图1是例示了根据现有技术的电动转向装置的图；以及
图2是例示了根据本发明的能够控制电流的电动转向装置的部分的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的优选实施方式。在下面的描述中，相同的 元件虽然显示在不同的附图中，但将使用相同的标号。在下面的描述中，可能省略已知 相关功能和结构的详细描述以避免不必要地使本发明的主题模糊。
如图1所示，根据本发明的电动转向装置包括转向系统100，其接收方向盘 101的转向扭矩以操纵车轮108转向；辅助动力机构120，其包括扭矩感测器121、ECU 123；电机130;以及电动动力装置140，其用来向转向系统100施加辅助转向动力。
图2是例示了根据本发明的能够控制电流的电动转向装置的部分的框图。如图2 所示，根据本发明的电动转向装置包括用来测量车辆启动时的温度的温度感测器，该 温度感测器设置在ECU 123中；用来检测电机130的相对转向角的电机位置感测器，该 电机位置感测器安装在电机130中；用来通过使用电机位置感测器所检测到的信息来计 算齿条109的累积移送量的累积移送量计算单元；用来计算从启动时间开始经过的时间 段的计数器，该计数器设置在ECU 123中；用来通过根据从温度感测器、累积移送量计 算单元和计数器分别输入的信息使用摩擦系数的设置图来确定摩擦系数的摩擦系数确定 单元；以及用来通过使用摩擦系数确定单元中确定的摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量 并且确定目标电流的目标电流计算单元。
温度感测器位于ECU 123中，并测量在整个转向系统启动时转向系统(例如转 向系统中的ECU)的初始温度。转向系统启动后，ECU 123内的温度由于ECU 123的热 量而升高，使得温度感测器仅以在转向系统初始启动时根据在低温下的收缩来预测摩擦 水平的程度来使用。
由于润滑液(例如guris)的黏度增大而产生的摩擦随着电动动力装置140和齿 条109的运动而减少，因此需要计算电动动力装置140和齿条109的累积移送量。累积移 送量计算单元能通过使用安装在电机I30中的、并检测电机的相对转向角的电机位置感 测器来计算累积移送量。随着移送量增大，电动动力装置140和齿条109的温度升高， 使得根据黏度的摩擦逐渐减少。
此外，关于经过时间的整个转向系统的温度可能由于转向系统启动之后发动机 的温度升高而升高，使得温度必须通过计数器来调整，该计数器计算从启动时间开始的 经过时间。计数器可以设置在ECU 123中。
在这里，可以基于测试值等来预测整个转向系统的温度，且整个转向系统的温 度由于各种热源而逐渐升高。
摩擦系数确定单元根据从温度感测器、累积移送量计算单元和计数器分别输入 的信息(即温度，累积移送量和时间)通过使用存储的摩擦系数设置图来确定适当的摩 擦系数。
目标电流计算单元通过使用摩擦系数确定单元中确定的摩擦系数来计算用于摩 擦的补偿量，并根据计算得到的补偿量确定驱动电机130所需的目标电流。为了减小驾 驶员的转向动力，确定目标电流以使其具有相比于正常状态下(例如，在基准温度的状 态下)的输出能够增加电机130的输出的值。S卩，目标电流是用来增加辅助转向动力的， 以减小驾驶员在比基准温度(例如，室温)低的温度下由于摩擦系数增大而导致增大的转 向动力。
通过电流提供器将在目标电流计算单元中确定的目标电流施加到电机130，以驱 动电机130。当电机130被驱动时，电流检测器检测电机130的实际电流。
随着转向系统的温度由于各种热源而升高以及齿条109的移送量根据时间的经 过而增加，在低温下由于收缩和黏度产生的摩擦逐渐减小，使得补偿量以及最终的目标 电流逐渐减小。因此，补偿量逐渐减小，使得剩下正常状态(正常温度)下的目标电流。
根据本发明的电动转向装置的操作，温度感测器测量整个转向系统在车辆启动 时的温度，累积移送量计算单元通过使用在电机位置感测器中检测到的信息来计算齿条109的累积移送量，并且计数器计算从启动时间开始经过的时间。
然后，当摩擦系数确定单元根据从温度感测器、累积移送量计算单元和计数器 分别输入的信息通过使用存储的摩擦系数的设置图来确定适当的摩擦系数时，目标电流 计算单元通过使用所确定的摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量，并根据计算得到的补偿 量来确定驱动电机130所需的目标电流。
接着，将在目标电流计算单元中确定的目标电流通过电流提供器施加到电机 130，以驱动电机130。当电机130被驱动时，电流检测器检测电机130的实际电流。
随着转向系统的温度由于各种热源而升高以及齿条109的移送量根据时间的经 过而增加，补偿量逐渐减小使得剩下正常状态下的目标电流。
虽然为了说明性的目的描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域技术人员 能够意识到在不脱离本发明权利要求所公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改、 增加和替换。当本发明参考其中确定的示例性实施方式已被示出和描述时，本领域技术 人员能够理解在不脱离本发明所附权利要求所限定的范围和精神的情况下可以做出各种 形式和细节上的改变。因此，描述本发明的示例性实施方式不是用作限制的目的，从而 本发明中的示例性实施方式不能用来限制本发明的范围和精神。因此，本发明的范围不 是由上述实施方式限制的，而是由权利要求及其等同物来限定。
权利要求
1.一种电动转向装置，该电动转向装置包括温度感测器，其用来测量车辆启动时所述电动转向装置的初始温度； 计数器，其用来计算从所述车辆的启动时间开始的经过时间； 摩擦系数确定单元，其用来根据所测量的温度和所计算的经过时间通过使用摩擦系 数的设置图来确定摩擦系数；以及目标电流计算单元，其通过使用所述摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量，并基于所 计算的补偿量来确定用于驱动电机所需的目标电流。
2.根据权利要求1所述的电动转向装置，其中，所述目标电流是用来增加辅助转向动 力以减小驾驶员的由于在比基准温度低的温度下所述摩擦系数增大而导致增加的转向动 力。
3.根据权利要求1所述的电动转向装置，该电动转向装置还包括电机位置感测 器，其用来检测所述电机的相对转向角；以及累积移送量计算单元，其用来通过使用所 检测到的相对转向角的信息来计算齿条的累积移送量，其中所述摩擦系数确定单元根据 所测量的温度、所计算的经过时间和所计算的累积移送量通过使用摩擦系数的设置图来 确定摩擦系数。
4.一种控制电动转向装置的电流的方法，该方法包括如下步骤 测量车辆启动时所述电动转向装置的初始温度；计算从所述车辆的启动时间开始的经过时间；根据所测量的温度和所计算的经过时间通过使用摩擦系数的设置图来确定摩擦系数；通过使用所确定的摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量，并确定目标电流；以及 利用所确定的目标电流来驱动电机。
全文摘要
本发明涉及电动转向装置及其电流的控制方法。本发明公开了一种包括接收方向盘的转向扭矩来操纵车轮转向的转向系统和向转向系统施加辅助转向动力的辅助动力装置的电动转向装置，以及控制电动转向装置的电流的方法。电动转向装置包括温度感测器，其用来测量车辆启动时的温度；电机位置感测器，其用来检测电机的相对转向角；累积移送量计算单元，其通过使用在电机位置感测器中检测到的信息来计算齿条的累积移送量；计数器，其用来计算从车辆启动时间开始的经过时间；摩擦系数确定单元，其根据从温度感测器、累积移送量计算单元和计数器分别输入的信息通过使用摩擦系数的设置图来确定摩擦系数；以及目标电流计算单元，其用来通过使用在摩擦系数确定单元中确定的摩擦系数来计算用于摩擦的补偿量并确定目标电流，使得可以控制电流用于补偿电机的电流，以增大车辆的辅助转向动力来应对在低温下(例如冬季)由于收缩或黏度增大而导致的摩擦增大，从而提高了驾驶员的便利性和产品价值。
文档编号B62D5/04GK102019956SQ201010511138
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者金成柱 申请人:株式会社万都