CN101058318A - 电动动力转向装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电动动力转向装置，该装置能够在不使用环境温度检测单元的情况下，推定环境温度，来进行电流限制。具备辅助驾驶员的转向力用的电动机、决定并控制所述电动机的通电量的控制器、以及车速检测单元，在该电动动力转向装置中，其特征在于，具有将来自所述车速检测单元的车速信号作为输入的环境温度推定单元，根据来自所述环境温度推定单元的输出，来控制对所述电动机通电的电流量。

Description

电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及一种汽车用的电动动力转向装置，通过电动机来辅助由于驾驶员的转向操纵而产生的转向力矩。
背景技术
过去在电动动力转向装置中，为了防止辅助电动机由于过载而出现的过热，从许多方面提出了根据预先设定的限制条件来限制对上述辅助电动机的指令电流的上限值的方案。
图3表示的是利用以前的电动动力转向装置来对电动机的指令电流进行控制的控制方法的一个例子的结构图(例如参照专利文献1)。在图中，这种电动动力转向装置是由以下部分构成的：辅助驾驶员的转向力用的电动机1；计算为辅助驾驶员的转向力而流入电动机1的电流的目标电流计算部分2；以及对于来自该目标电流计算部分2的目标电流来计算电动机的驱动信号、从而控制电动机电流的电动机电流控制部分3。
上述电动机电流控制部分3是由以下部分构成的：为了检测出电动机电流的电动机电流检测电路4；比较来自目标电流计算部分2的电流指令与来自电动机电流检测电路4的输出的比较器5；以及接受来自比较器5的输出并计算电动机驱动信号以使得电流偏差为零、从而控制电动机电流的电动机驱动信号计算单元6。
另外，电动机目标电流计算部分2是由以下部分构成的：根据来自转向力矩检测单元10的检测转矩和来自驾驶盘角度信息检测单元11及车速检测单元12的输出来决定的第1目标电流计算部分7；根据来自车速检测单元12和环境温度检测单元13及上述电动机电流控制部分3的电动机电流检测单元4的输入、为防止由于电动机过载而产生的电动机及控制器的过热的电动机电流限制值计算单元8；以及为了使得第1目标电流计算部分7的输出不超出电动机电流限制值计算单元8的输出而进行限制的电动机电流限制单元9。
这里，电动机电流限制计算单元8是这样进行的，即例如以通过环境温度检测单元13而得到的环境温度作为初始值，然后根据随着行驶规定以上的时间以后使环境温度向低温侧偏移而得到的环境温度推定值、以及通过累计来自电动机电流检测电路4的输出而推定出的电动机及控制器的发热量，从而来限制电动机电流。
如上所述，上述专利文献1所示的电动动力转向装置具备有电动机电流限制值计算单元8，根据来自电动机电流检测单元4的电动机电流而累计的发热量推定值、以及通过环境温度检测单元13得到的环境温度，从而来决定电动机指令电流值的电流限制。另外，即使从环境温度检测单元13得到的环境温度是高温，但电动机及控制器是在车内的情况下，在行驶了规定以上的时间后，估计车内的温度下降，从而进行放宽电流限制。
[专利文献1]特开2002-370660号公报
但是，在因车辆不同而没有检测环境温度的单元时，因为必须估计使用上的最高温度，所以会过度地进行电流的限制，导致电动机的辅助作用下降。另外，即使是在有检测环境温度的单元的情况下，由于电动机通电后受自身发热的影响，故也很难得到正确的环境温度，再有当电动机及控制器在车外的情况下，还存在着由于行驶风及发动机所产生的热量而使环境温度发生很大变化的问题。
本发明就是为了改进这个问题，其目的在于提出一种在不使用环境温度检测单元的情况下、也能够推定环境温度从而限制电流的电动动力转向装置。
发明内容
与本发明相关的电动动力转向装置，是在具备有辅助驾驶员的转向力用的电动机、决定并控制上述电动机的通电量的控制器、以及车速检测单元的电动动力转向装置中，具有将来自上述车速检测单元的车速信号作为输入的环境温度推定单元，根据来自上述环境温度推定单元的输出，来限制对上述电动机的通电的电流量。
本发明如上所述，由于是利用车速信号来推定环境温度，所以能够得到不会过度地限制电动机电流的电动动力转向装置。
附图说明
图1表示的是在本发明实施方式1中的电动动力转向控制的结构图。
图2表示的是在本发明实施方式2中的电动动力转向控制的结构图。
图3表示的是以前的电动动力转向控制的结构图。
图4表示的是仅仅进行一个循环的点火开关的接通/断开的情况下的模式图。
图5表示的是点火开关断开后、在经过规定的时间之前再次接通点火开关的情况下的模式图。
图6表示的是点火开关断开后、在经过规定的时间之前再次接通点火开关的情况下的过去装置动作的模式图。
图7是说明在对与滤波后的车速信号相比的阈值设置延迟的情况下的效果图。
具体实施方式
实施方式1
图1表示本发明实施方式1中的电动动力转向控制的整体结构图。图1与图3中的同一标号表示相同或者相当的部分。
本发明实施方式1中的电动动力转向装置也是由以下部分构成的：辅助驾驶员的转向力用的电动机1；计算为辅助驾驶员的转向力而流入电动机1中的电流的目标电流计算部分2；以及对于来自该目标电流计算部分2的目标电流来计算电动机驱动信号、从而控制电动机电流的电动机电流控制部分3，上述目标电流计算部分2与电动机电流控制部分3是通过由CPU、RAM、ROM等组成的控制器构成的。
上述电动机电流控制部分3与图3相同，是由以下部分构成的：为了检测电动机电流的电动机电流检测电路4；比较来自目标电流计算部分2的电流指令与来自电动机电流检测电路4的输出的比较器5；以及接受来自比较器5的输出并计算电动机驱动信号以使得电流偏差为零、从而控制电动机电流的电动机驱动信号计算单元6。
另外，电动机目标电流计算部分2是由以下部分构成的：根据来自转向力矩检测单元10的检测转矩与来自驾驶盘角度信息检测单元11及车速检测单元12的输出来决定的第1目标电流计算部分7；根据来自车速检测单元12与发动机转动检测单元14及上述电动机电流检测单元4的输入、为防止由于电动机过载而引起的电动机及控制器的过热的电动机电流限制值计算单元8；以及为了使得第1目标电流计算部分7的输出不超出电动机电流限制值计算单元8的输出而进行限制的电动机电流限制单元9。
与图3不同的部分是，电动机电流限制值计算单元8是由环境温度推定单元15与限制值计算部分16构成的，另外，环境温度推定单元15是由车速与环境温度的对应数据参照部分17、以及低通滤波器处理部分18构成的，还有的不同点是，本发明使用发动机转动检测单元14来代替图3中的环境温度检测单元13。
在图1的电路结构中，首先将来自车速检测单元12的信号输入环境温度推定单元15。在车速与环境温度的对应数据参照部分17中具备有通过预先进行的行驶实验等得到的等速行驶时的饱和环境温度，作为每种车速的数据，根据来自车速检测单元12的输入来输出环境温度数据。将环境温度数据输入低通滤波器处理部分18。低通滤波器处理部分18是具有相当于电动机及控制器的环境温度相对于车速变化的响应延迟的时间常数的一阶滤波器，如下所述，插入滤波后的温度数据，以表示精度更高的环境温度推定值。
限制值计算部分16是根据累计来自电动机电流检测单元4的输出来推定的电动机及控制器的发热量、以及上述环境温度推定单元15的环境温度推定值，来决定电动机电流限制值。电动机电流限制单元9在第1目标电流计算部分7的输出超出限制值计算部分16的限制值的情况下，与图3的情况一样，限制目标电流，使其在限制值以下。
另外，电动机与控制器在停车时由于发动机的热量而被加热，但是在行驶时又由于行驶风而被冷却。因此，车速与环境温度的对应数据参照部分17的环境温度数据设定为在停车时最高，并随着车速的上升而下降。低通滤波器处理部分18起动时的初始值设定为在发动机冷却的状态下的使用温度条件的最大值。
另外，将来自发动机转动检测单元14的信号输入到环境温度推定单元15及限制值计算部分16，通过这样点火开关即使断开，但发动机转动停止之后到经过发动机冷却所需要的规定时间之前，不切断构成控制器的CPU电源，而继续进行环境温度推定与电流限制处理。因此，在发动机温热状态下再次接通点火开关时，由于不对低通滤波器的处理与电动机的电流限制进行初始化，因此继续进行与环境温度相应的电动机电流限制。
以下更加详细地说明这时的动作。图4和图5是说明下述动作的图形，该动作是即使断开点火开关，但发动机转动停止之后到经过发动机冷却所需要的规定时间之前，在不断开CPU电源的情况下继续环境温度推定、以及电流限制处理，横轴表示的是时间。
图4表示的是仅仅进行一个循环的点火开关的接通/断开的情况下的模式图，图5表示的是在点火开关断开后、在经过规定的时间以前再次接通点火开关的情况下的模式图。
在图4中，如果现在接通点火开关，则通过起动电动机使发动机开始转动，同时起动CPU(参照带圈数字1)。
在CPU起动时，将车速在经过低通滤波器后的值设定为初始值A(参照带圈数字2)，同时将电动机电流限制值设定为初始值B(参照带圈数字3)。
如果考虑车辆以一定的速度行驶，则经过低通滤波器后的车速以所规定的时间常数收敛到实际车速(参照带圈数字4)。接着如果对电动机通电，则根据由此产生的发热量，限制电动机电流(参照带圈数字5)。
电动机与控制器的环境温度因来自发动机、散热器等的热量而上升。但是又因行驶风而稍微冷却一点(参照带圈数字6)。
图中如果设车辆停止，则经过低通滤波器后的车速以规定的时间常数向0km/h收敛(参照带圈数字7)。如果经过低通滤波器后的车速下降到规定的阈值L以下，则CPU判断为停车中，为了防止过热，则电动机电流限制值要更加下降(参照带圈数字8)。因为停车时行驶风产生的冷却效果没有了，所以电动机与控制器的环境温度则会更加上升(参照带圈数字9)。
图中，设点火开关断开，发动机也停止(参照带圈数字10)。经过低通滤波器后的车速仍然为0km/h(参照带圈数字11)，由于电动机的实际电流也为零，所以电流限制值慢慢地上升，恢复到初始值(参照带圈数字12)。
接着，由于发动机停止，则发动机与散热器的温度下降，电动机与控制器的环境温度不久也下降至外部气温(参照带圈数字13)。
发动机停止以后，经过规定时间T后，CPU断开(参照带圈数字14)。图中规定时间T设定为比通过上述带圈数字13来表示的环境温度下降到外部气温所需要的时间更长。之后，如果再接通点火开关，则恢复到最初状态(参照带圈数字1)，反复同样的动作。
然后来说明图5的点火开关断开之后、在经过所规定的时间以前再次接通点火开关的情况。
点火开关从接通到断开的动作与上述图4中说明的完全相同(参照带圈数字1)。设点火开关断开之后，在经过所规定的时间以前，再次接通点火开关，从而起动发动机(参照带圈数字2)。这时，电动机与控制器的环境温度没有冷却到外部气温，由于发动机起动而使发动机和散热器的温度上升，所以电动机与控制器的环境温度也上升(参照带圈数字3)。
另外，经过低通滤波器后的车速仍然是0km/h(参照带圈数字4)，因此CPU进行停车时用的电动机电流限制，继续进行与环境温度相符的电流限制(参照带圈数字5)。接着如果开始行驶，由于行驶风而使电动机与控制器的环境温度下降，与此相应而使电动机电流限制值上升(参照带圈数字6)。
如上所述，利用[在经过规定的时间之前不断开CPU、而继续进行环境温度推定与电流限制处理的功能]，点火开关再次接通后，也能进行与环境温度相适应的电流限制。
另外，为了帮助理解本发明，假定没有[在经过规定的时间之前不断开CPU的功能]，参照图6来说明点火开关断开、同时CPU也断开的情况。点火开关从接通到断开的动作与上述图4及图5中所述的完全相同(参照带圈数字1)。在点火开关断开时，CPU也断开，则丢失了经低通滤波后的车速及电流限制值。
若设断开点火开关后，在经过规定的时间之前，再次接通点火开关，起动了发动机(参照带圈数字2)，则CPU再次起动，将低通滤波后的车速及电流限制值再次设定为初始值(参照带圈数字3)。这时发动机及散热器还未冷却，电动机及控制器的环境温度也仍然高于外部气温(参照带圈数字4)。低通滤波后的车速下降，直到进行电动机电流限制的期间，尽管环境温度较高，但是由于仅仅允许环境温度与外界温度相等时的电动机电流，所以导致了过热的状态(参照带圈数字5)。
如上所述，如根据本发明的实施方式1，由于具备有车速检测单元、以及由车速和环境温度的对应数据参照部分及低通滤波器处理部分组成的环境温度推定单元，从而不使用环境温度检测单元而能够推定环境温度，所以确保了更准确的电动机指令电流的限制动作，能够实现改善转向感觉的电动动力转向装置。
另外，由于输入来自发动机转动检测单元的信号，即使点火开关断开，从断开发动机转动到经过发动机冷却所需要的规定的时间之前，不断开CPU，继续进行环境温度推定以及电流限制处理，因此在发动机温热的状态下再次接通点火开关时，因为低通滤波器处理及电动机电流限制不进行初始化，所以能够继续进行与环境温度相符的电动机电流限制。
实施方式2
图2表示本发明实施方式2中的电动动力转向控制的整体结构图。图2与图1中的同一标号表示相同或者相当的部分。
与图1不同的部分是，环境温度推定单元15是由车速信号的低通滤波器处理部分19与停车/行驶判断部分20构成，其他的则相同。
在图2的电动动力转向装置中，首先将来自车速检测单元12的信号输入车速信号的低通滤波器处理部分19。车速信号的低通滤波器处理部分19是具有相当于环境温度相对于车速变化的响应延迟的时间常数的一阶滤波器，滤波后的车速信号输入停车/行驶判断部分20。在停车/行驶判断部分20中，当滤波后的车速信号小于规定的阈值(例如20km/h)时，判定为停车，当大于时，判定为行驶。
限制值计算部分16根据累计来自电动机电流检测电路4的输出来推定的电动机及控制器的发热量、以及由停车/行驶判定部分20的判定结果得到的环境温度推定值，例如假定行驶中的环境温度为40～50℃以下，且停止时的环境温度为80℃以上，将各个电流模式信号输入电动机电流限制单元9，从而决定电动机电流限制值。另外，也可以对与滤波后的车速信号相比的阈值设置延迟。
图7是说明对与滤波后的车速信号相比的阈值设置延迟的情况的效果图，图7(a)中通过对上述阈值设置(H侧) (L侧)的延迟，因为能够具有停车/行驶判定上的延迟，所以能够进行更符合实际的车辆温度变化的设定。另外如图7(b)所示，在滤波后的车速发生变化时，通过设置延迟，因为能够一直使用行驶时的电流限制，所以能够防止过度地进行电流限制。
如果采用该实施方式2，作为限制值计算部分16，因为只要根据停车/行驶判定来选择输出行驶中与停止中的两种电流模式的信号即可，所以没有必要预先生成如同实施方式1那样的车速与环境温度的关系数据，而能够形成简易型的控制系统。另外，通过对与滤波后的车速信号相比的阈值设置延迟，能够更符合实际的车辆温度变化来设定，能够更增加设计的自由度。

Claims (8)

1.一种电动动力转向装置，具备辅助驾驶员的转向力用的电动机、决定并控制所述电动机的通电量的控制器、以及车速检测单元，其特征在于，
具有将来自所述车速检测单元的车速信号作为输入的环境温度推定单元，根据来自所述环境温度推定单元的输出，来限制流入所述电动机的电流量。
2.如权利要求1中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述环境温度推定单元具有以一定车速行驶的情况下的饱和环境温度作为每个车速的数据，根据来自所述车速检测单元的车速信号，参照所述饱和环境温度数据，从而输出作为环境温度的推定值。
3.如权利要求2中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述环境温度推定单元对于从所述饱和环境温度数据得到的环境温度数据，进行具有相当于环境温度相对于车速变化的响应延迟的特性的滤波器处理。
4.如权利要求1中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述环境温度推定单元根据所述车速检测单元的输出与规定值的大小关系，从而推定环境温度。
5.如权利要求4中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述环境温度推定单元对于来自车速检测单元的车速信号，进行具有相当于环境温度相对于车速变化的响应延迟的特性的滤波器处理。
6.如权利要求5中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述环境温度推定单元具有在滤波后的车速信号小于规定的阈值时判定为停车、大于规定的阈值时判定为行驶的停车/行驶判定部分。
7.如权利要求3或5中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
具有发动机转动检测单元，从断开发动机的转动到经过规定的时间之前，在断开点火开关以后也继续进行所述滤波器处理以及所述电动机电流量限制处理。
8.如权利要求6中所述的电动动力转向装置，其特征在于，
对与滤波后的车速信号相比的阈值设置延迟。
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