CN101213126A - 电动转向设备 - Google Patents

Abstract

一种电动转向设备(1)，包括：电致动器(15)，其被供应来自供电设备(70)的电力以对于转向轮(FW1、FW2)产生预定转向辅助力；以及致动器控制装置(30)，其根据转向盘(11)的转向状态来控制供应到所述电致动器(15)的电力的量(Ias)。所述致动器控制装置(30)检测所述供电设备(70)的供电电压。所述致动器控制装置(30)控制供应至所述电致动器(15)的电流(Ias)，以将所述供电电压维持为高于或等于预先设定的设定电压(V0)。

Description

电动转向设备

技术领域

本发明涉及包括注入电动机等的电致动器的电动转向设备，其根据转向盘的旋转致动将转向力施加至转向轮。

背景技术

已经公知这种电动转向设备包括在转向盘的旋转致动时施加转向辅助力的电动机，并且通过控制施加到此电动机的电流来调节此转向力。当装配到车辆的电池用作这种类型的电动转向设备的电源时，如果电力消耗量变得相当大，且电池的容量(即，电池电压)已经降低，则为了防止供电电压的降低而停止将电力供应到产生转向辅助力的电动机。在此情况下，直到供电电压升高到预定电压以上才恢复辅助功能。而且，为再次起动辅助功能所需的供电电压被设定为相当高，以防止当供电电压恢复且辅助功能再次起动时，供电电压再次降低的振荡现象的发生。因此，辅助中断的时段变得不期望地长。

此外，被设置成在供电电压降低期间限制由电动机提供的辅助转矩的系统是公知的。例如，利用日本专利申请公开No.JP-A-2005-067414中公开的电动转向设备，通过设置成将辅助转矩乘以辅助减小增益并根据供电电压改变此辅助减小增益，来提供在供电电压降低时减小辅助转矩的功能。

但是，因为在日本专利申请公开No.JP-A-2005-067414描述的系统中，预先设定了辅助减小的比例，所以，如果供电电压的改变发生得非常迅速，则有时发生不能避免电压降低的情况。

换言之，因为日本专利申请公开No.JP-A-2005-067414所揭示的设备是一种其中当供电电压降低时简单的减小辅助转矩而不执行控制以将供电电压维持为高于或等于预定电压的一种设备，所以供电电压简单地降低到使运行停止的水平，因此转向辅助功能停止，这是不期望的。

发明内容

已经实现了本发明以应对上述问题，且本发明的目的是最大可能地抑制供电电压的降低，从而尽可能地恢复电动转向系统的功能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电动转向设备，包括：电致动器，其被供应来自供电设备的电力以对于转向轮产生预定转向辅助力；以及致动器控制装置，其根据转向盘的转向状态来控制供应到所述电致动器的电力的量，其特征在于：所述致动器控制装置包括供电电压检测装置，其检测所述供电设备的供电电压；并且所述致动器控制装置还包括电压维持控制装置，其控制供应至所述电致动器的电流，以将所述供电电压维持为高于或等于预先设定的设定电压。

根据具有上述结构的本发明，被供应至电致动器的电流被控制以维持受到供电电压检测装置检测的供电电压大于或等于设定电压。换言之，能够强烈地抑制供电电压的下降，因为进行了设置以完成控制来维持供电电压本身大于或等于设定电压，就此而言，并发明不同于现有技术的系统。

因此，除了可以防止电动转向功能的中断，还能够以足够的电压以适当的方式来驱动电致动器。此外，因为从供电装置的电力消耗受到限制，故还能够防止因电力缺乏(因其他电控系统也从相同供电装置同样接收电力供应而导致)而导致不能提供预期性能的故障。

此外，根据本发明的另一方面，所述电压维持控制装置基于所检测的所述供电电压与所述设定电压之间的差值来调节供应至所述电致动器的电流量，并执行反馈控制使得所述供电电压变为等于所述设定电压。

在此情况下，在对供应至电致动器的电流量进行调节时，可以调节流至电致动器的电流上限值。

根据这种概念，因为基于供电电压与设定电压之间的差值来对供应至电致动器的电流量的上限值(上限电流值)进行控制，故能够实现甚至更加充分的电流限制。换言之，因为基于供电电压与设定电压之间的差值来进行控制，因此对于较大供电电压的下降将用于电致动器的上限电流值设定的更低，由此抑制供电电压的快速降低，并且，如果供电电压的下降量相对于设定电压较小，则可以放松对上限电流的限制，由此确保电致动器较大转向力。因此，根据供电电压随时间改变，利用电力的最大限制，能够充分地提供电动转向功能。

此外，根据本发明的另一方面，所述电压维持控制装置基于对于所检测的所述供电电压与所述设定电压之间的所述差值的比例元件和微分元件，或者基于对于所述差值的比例元件和对于所述供电电压的微分元件，来调节所述电致动器的所述上限电流，并执行反馈控制使得所述供电电压变为等于所述设定电压。

因此，根据该概念，上限电流值不限受比例元件作用的调节，还受微分元件作用的调节，因此，相对于供电电压波动的响应性变的极高，由此能够快速抑制供电电压的降低。

此外，根据本发明的另一方面，所述反馈控制的比例增益和微分增益其中至少一者被设定为在减小所述电致动器的所述上限电流值的一侧上执行控制的情况下和在增大所述上限电流值的一侧上执行控制的情况下不同的值。

在此情况下，比例增益和微分增益其中至少一者被设定为在减小所述电致动器的所述上限电流值的一侧上执行控制的情况下比在增大所述上限电流值的一侧上执行控制的情况下更小的值。

根据该概念，如果在减小所述电致动器的所述上限电流值的一侧上执行控制，则因为其控制增益被设定的较高，由此上限电流迅速减小且供电电压的回增加快，由此能够防止如现有技术中因供电电压突然降低而导致需要停止电动转向功能的故障。

此外，如果在提升供电电压并增大电致动器的上限电流值的一侧上执行控制，则因为控制增益被设定的较小，由此上限电流值逐渐增大，并能够防止供电电压波动。换言之，如果基于所谓供电电压的回增，如果提供至电致动器的电流量已经突然增大，则担心会伴随产生供电电压的突然下降，在此情况下，可能会发生供电电压的波动，这是不希望。相反，因为通过本发明，相较于其增大的情况当在减小所述电致动器的所述上限电流值的一侧上执行控制时控制增益较小，故能够防止这种波动。

此外，根据本发明的另一方面，根据所检测的所述供电电压来设定所述反馈控制的比例增益和微分增益其中至少一者。

根据该概念，因为根据供电电压获得合适的控制速度，故电流被限制为大于或等于所需电流，相反地避免了电流的限制不足的故障。

此外，根据本发明的另一方面，在由所述供电电压检测装置所检测的所述供电电压已经降低到预定反馈控制起动电压时，所述致动器控制装置使所述电压维持控制装置运行。

根据该概念，如果供电电压大于或等于反馈控制起动电压，则因为电压维持控制装置不工作，故不会无意地对电致动器提供的电流量进行限制，由此能够仅在需要对供电电压的降低进行抑制时来执行对提供至电致动器的电流量的限制，且在不需要时不会发生对电动转向功能的抑制的执行，这是不希望的。

比外，根据本发明的另一方面，当所检测的所述供电电压已经升高到比所述反馈控制起动电压更高的反馈控制结束电压时，所述致动器控制装置随着结束所述反馈控制，还以预定速度增大所述电致动器的所述上限电流值。

根据该概念，因为即使终止了反馈控制，当供电电压充足时，到电致动器的上限电流也不会立即返回至其最大值，由此抑制供应至电致动器的电流量的突然提升，由此能够防止供电电压的波动。此外，能够抑制转向力的改变。

此外，根据本发明的另一方面，如果由所述供电电压检测装置所检测的所述供电电压高于预定电压，则所述电压维持控制装置不基于所述微分元件而基于所述比例元件来调节所述电致动器的所述上限电流值，并执行反馈控制使得所述供电电压变为等于所述设定电压。

根据该概念，能够从供电电压并未极大下降的阶段就开始反馈控制。换言之，如果假设已经发生了供电电压的突然下降，则虽然从供电电压已经满足的阶段开始反馈控制也是可接受的，但在此情况下，微分元件基于供电电压的波动过度工作且上限电流值过度下降，这是不希望的，并担心将不能获得充分的转向力。因此，通过本发明，如果供电电压高于预定电压，因为设置以基于比例元件而非微分元件来执行反馈控制，故能够开始用于抑制供电电压下降的控制，换言之，能够从供电电压较高的阶段就开始电压维持控制。

此外，根据本发明的另一方面，还包括供电维持装置，其响应于所述供电设备的所述供电电压的降低，减慢对供应至所述致动器控制装置的供电电压的降低，其中，所述电压维持控制装置具有如下所述的控制响应度，如果所述供电电压已经降低到所述致动器控制装置的所述最小驱动电压以下时，所述控制响应度快于能够通过所述供电电压维持装置将对所述致动器控制装置的所述供电电压维持为大于或等于所述最小驱动电压所经历的时间间隔。

根据该概念，因为即使供电装置的供电电压下降至致动控制装置的最小驱动电压之下，也通过供电维持装置维持到致动器控制装置的供电仅预定的时段，且因为电压维持控制装置的控制响应快于该供电维持时段，故在到致动器控制装置的供电电压实际下降之前，能够预期供电电压将会被电压维持控制装置提升。换言之，因为电压维持控制装置的控制响应(例如反馈控制周期)快于供电维持装置的供电维持周期，故能够预期在到致动器控制装置的供电电压下降至最小驱动电压之下之前，因电压维持控制装置对电流的限制，供电电压将升高。因此，即使发生供电电压的瞬时下降或供电的中断，致动器控制装置也不会停止起作用，这将是不希望的。因此，能够防止不希望的电动转向功能突然停止的故障。

此外，根据本发明的另一方面，还包括滤波器，其去除包括在由所述供电电压检测装置所检测的电压信号中的或者包括在所检测的所述供电电压与所述设定电压之间的差值信号中的噪声。

根据该概念，能够消除噪音对供电线路的影响，由此能够以合适的形式检测供电电压。此外，能够通过消除小的电压波动来执行合适的反馈控制。

此外，根据本发明的另一方面，当所检测的所述供电电压已经降低到预定电压时，所述电压维持控制装置以预定速度减小供应至所述电致动器的电流的所述上限值，直到所述供电电压变为大于或等于所述设定电压。

根据该概念，因为供应至电致动器的电流的上限值以预定速度被减小直至供电电压变的大于或等于设定电压，故能够以可靠的方式确保供电电压大于或等于设定电压，并且，除了能够防止对电动转向功能的工作的干扰外，还能够利用足够的电压以满意的方式来驱动电致动器。

此外，根据本发明的另一方面，还包括车速检测装置，其检测所述车辆的行驶速度，其中，所述电压维持控制装置根据所检测的所述车速来确定供应至所述电致动器的电流的所述上限值的减小速度。

在此情况下，与当所检测的所述车速不大于预定速度时相比，当其大于所述预定速度时，供应至所述电致动器的电流的所述上限值的减小速度可以更慢。

通常，在车辆的行进速度较低时，在需要较大转向力的转向期间会较容易引起供电电压的下降，但根据本发明，因为当车速较低时，相较于车速较高的情况，供应至致动器的电流的上限值的减小速度较大，由此能够以极为有效的方式来抑制供电电压的下降。

此外，因为如果车速较高则上限电流值的减小速度较低，由此车辆驾驶员在转向致动期间难以感受到不舒适。因此，能够期待抑制供电电压的下降与确保良好转向致动特性之间的良好的平衡。

附图说明

通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，将更好地理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中由相同的参考标号来表示相同或相应的部分，其中：

图1是根据本发明的实施例的电动转向设备整体结构图；

图2是辅助控制设备的示意性结构电路图；

图3是示出辅助控制例程的流程图；

图4是示出用于对辅助电流进行计算的图形的示意图；

图5是示出电压反馈控制的框图；

图6是示出辅助控制转变处理的示意性示例；

图7是示出辅助控制转变例程的流程的流程图；

图8是示出检测电压以及上限电流值的转变的示图；

图9是示出检测电压以及上限电流值的转变的另一示图；

图10是示出在改变实施例中用于控制增益的设定图的示图；

图11是示出第二实施例中辅助控制例程的控制流程的流程图；

图12是示出第二实施例中供电电压及上限电流值的转变的示例；而

图13是示出在改变示例中电压反馈控制的框图。

具体实施方式

以下，将参考附图解释根据本发明的实施例的电动转向设备。图1示意性地示出了根据此实施例的电动转向设备。

总体而言，此电动转向设备包括将转向辅助力施加至车辆的转向轮的转向辅助机构10，以及驱动控制转向辅助机构10中包括的电动机15的辅助控制设备。

利用齿条齿轮机构13，转向辅助机构10将绕转向轴12(其与转向盘11的旋转致动一起运行)的轴线的旋转转换为齿条14沿其轴向的直线运动，并且根据此齿条14沿着其轴向的此直线运动，作为车辆的转向轮的其左右前轮FW1、FW2转向。电动机15绕齿条14装配。并且通过根据电动机15的旋转经由滚珠丝杠机构16而被沿着其轴向直线驱动的齿条14，根据转向盘11的旋转致动来提供转向辅助力。转角传感器17附装到电动机15，并且转向转矩传感器20绕转向轴12的下端部装配。

转角传感器17包括分解器，器检测电动机15的转角并输出表示该检测到的转角的检测信号。转向转矩传感器20包括扭杆21和分解器22、23，扭杆21装配在转向轴12的在其上端与其下端之间的中部，分解器22、23分别绕此扭杆21的上端部和下端部装配。分解器22、23分别检测扭杆21的上端和下端的转角，并分别输出表示它们已经检测到的这些转角的检测信号。

辅助控制设备30对应于本申请权利要求书的“致动控制装置”，并基本包括由微计算机构成的电子控制设备40，以及利用来在电子控制设备40的控制信号驱动控制电动机15的电动机驱动电路50。此外，此电子控制设备40包括从其功能界面将控制信号发送到电动机驱动电路的电动机控制单元42，计算要提供至电动机15的电量的基本辅助电流计算单元41，以及根据供电设备70的供电电压限制流动至电动机15的电流的上限电流限制单元43。

应该理解，在以下解释中，流动至电动机15的电流的术语是“辅助电流”。

基本辅助电流计算单元41基于来自转向转矩传感器20的检测信号和由车速传感器28检测的车辆的速度判定流动至电动机15的电流的量。

上限电流限制单元43对应于权利要求书的“电压维持控制装置”，并且其检测供电设备70的供电电压，并根据将在下文描述的反馈控制过程，通过设定对于辅助电流的上限值，来限制流动至电动机15的电流的量，使得供电电压变为设定电压。

电动机控制单元42是将控制信号输出至电动机驱动电路50以在已经由上限电流限制单元43限制的上限电流值的范围内，使已经由基本辅助电流计算单元41计算的辅助电流流动至电动机15，并且它根据转角传感器17监控电动机15的状态，并输出驱动控制信号。

如图2所示，电动机驱动电路50包括三相逆变电路，并包括开关元件SW11、SW12、SW21、SW22、SW31和SW32，其分别成对对应于电动机15的三个线圈CL1、CL2、CL3(在此实施例中，使用三相无电刷电机)。通过来自电动机控制单元42的信号来开/关控制这些开关元件SW11、SW12、SW21、SW22、SW31和SW32。此外，电流传感器53a、53b和53c设置于电动机驱动电路50，并且检测在电动机15中对于各相流动的电流的值。以下，这三个电流传感器53a、53b和53c将统称为电流传感器53。

接着，将参考图2解释用于此电动转向设备1的供电系统的结构。

作为对于电动转向设备1的电源的供电设备70包括电池71和作为发电机的同步发电机72。在此实施例中，使用标称12V的标准电池。

连接至此电池71的供电端子(+端子)的供电线62连接至点火开关80，将电力供应至电子控制设备40的控制供电线从点火开关80的次级侧分支，而将电力供应至电动机驱动电路50的供电线64从点火开关80的初级侧(供电侧)分支。

与设置在驱动供电线64中的供电中继65一起，连接线66设置在此供电中继65的负载侧并连接到控制供电线63。二极管67设置在此连接线66中作为反向电流防止元件，以防止电流从控制供电线63到驱动供电线64的回流。

此外，在控制供电线63中，在比与连接线66的连接点更靠近供电侧，设置有二极管68作为反向电流防止元件，以防止电流回流到供电侧。

控制供电线63用于对电子控制设备40的供电，此外驱动供电线64用作对电动机驱动电路50和电子控制设备40的供电路径。

通过来自电子控制设备40的信号来打开和关闭设置在驱动供电线64中的供电中继65。

此外，在两处执行对供应到电动转向设备1的供电的电压检测：驱动供电线64侧的电压及控制供电线63侧的电压。具体而言，通过上限供电限制单元43监控二极管67的初级侧的电压和二极管68的初级侧的电压两者，这两个被监控电压中较低的一个被视为所检测的供电电压Vx。

调节器81设置于电子控制设备40的供电输入单元，并将供电电压(12V)转换为其驱动电压5V。此外，平滑蓄电器82、83分别设置于此调节器81的初级侧和次级侧，以稳定供电电压。这些平滑蓄电器82、83能够在来自供电设备70的电力供应已经被中断时，由于其内部蓄积的电量而仅在预定的短时段将电力供应至电子控制设备40，并且它们对应于本申请的权利要求书的“供电维持装置”。

接着，将解释由电子控制设备40执行的辅助控制过程。图3是示出此辅助控制例程的图，其作为控制程序存储在电子控制设备40的ROM中，并以短的周期重复执行。以下将给出由对电动机15供电以产生预定转向辅助转矩的此辅助控制例程进行的控制的概要；以下将描述构成了本发明的特定特征的、涉及对电流的限制的处理。

当通过将点火开关80打开起动此例程时，首先在步骤S1，读取已经由车速传感器28检测的车速V和已经从由转向转矩传感器20的分解器22、23检测的转角差计算的转向转矩TR。

接着，(在步骤S2中)通过参考如图4所示的辅助电流图来计算根据车速V和转向转矩TR设定的基本辅助电流Ias。此辅助电流图存储在电子控制设备40的ROM中，并将基本辅助电流Ias设定为随着转向转矩TR的增大而增大，并还随着车速V降低而获得更大值。通过基本辅助电流Ias表示为提供根据车速和转向转矩所确定的目标辅助转矩所需的流动至电动机15的电流的量。

但是，如果供电设备70的状态较差，例如，如果电池70的剩余容量降低等，则如果按照已经计算的基本辅助电流Ias本身将其供应至电动机15，供电电压不期望地大幅降低，而不可能令人满意地提供电动机15的性能。此外，如果供电电压大幅降低并落到用于电子控制设备40的最小驱动电压以下，则电子控制设备40被重置，转向辅助功能中断，这是不期望的。

于是，在接下来的步骤S3中，通过经由如下所述的供电电压反馈控制对基本辅助电流Ias施加上限电流限制，来确定目标辅助电流。

接着，在监控经由电流传感器53流动的电流量的同时调节开关元件SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32的占空比，以使已经确定的此目标辅助电流流动至电动机15。

通过这样处理，根据供电设备70的状态的预定辅助电流流动至电动机15，使得产生转向辅助转矩。

应该理解的是，如果供电电压未降低，则通过已经由步骤S2获得的基本辅助电流Ias作为目标辅助电流来驱动控制电动机15(如下文所述的普通控制)；而如果供电电压降低，则通过在步骤S3中对基本辅助电流Ias施加上限电流限制来驱动控制电动机15(如下文所述的电压反馈控制或抑制返回控制)。

接着，将解释在供电电压降低时用于限制电动机15的上限电流的由上限电流限制单元43进行的处理。

图5是通过调节电动机15的上限电流值进行的反馈控制以使得供电电压达到目标电压的控制框图。以下，此控制的术语是电压反馈控制。

上限电流限制单元43总是检测从供电设备70供应到电动转向设备1的供电的供电电压，并获得该检测电压Vx与目标电压V0(在此实施例中，10V)之间的差值ΔV。应该理解的是，此目标电压V0被设定为确保电动转向设备1的合适运行的电压。

此外，此上限电流限制单元43包括：基于此差值ΔV和上限电流初始值Ilim0来确定基本上限电流值的反馈基本单元100，计算对于差值ΔV的比例补偿量的比例项补偿单元110，以及计算对于差值ΔV的微分补偿量的微分项补偿单元120；而且它还包括PD控制算术逻辑电路，其从已经由反馈基本单元100计算的基本上限电流值减去由比例项补偿单元110和微分项补偿单元120计算的补偿量。

反馈基本单元100选择当电压反馈控制已经起动时流动至电动机15的电流值以及基本辅助电流的最大值(如图4所示的最大电流值Imax：例如，60A)的一半(Imax/2)中较小的值，并将其设定为用于电动机15的上限电流的初始值Ilim0。虽然将在下文描述电压反馈控制的时机，但是应该理解的是，其在供电电压的检测电压Vx下降到预定电压V1(例如，11V)以下时发生。

根据差值ΔV实施用于此上限电流初始值Ilim0的比例补偿。在此实施例中，用低通滤波器去除其中包含噪声的差值ΔV的微小电压波动量(S101)，通过将此去除噪声的差值ΔV乘以比例增益Kpb获得的值被设定为电流补偿值(S102)，并从上限电流初始值Ilim0减去此电流补偿值。

此外，已经通过从上限电流初始值Ilim0减去电流补偿值获得的值以及已经以与前次相同方式计算的值(S104)中较小的值被输出(S105)，作为已经由反馈基本单元100计算的基本上限电流值。

对于比例增益Kpb的设定，其被设定为使得当供电电压已经降低到预定电压时上限电流值Ilim变为0(A)的值。此预定电压被设定为高于对于电子控制设备40的最低驱动电压的值，并且当从供电电压已经下降到此预定电压以下的状态起供电电压已经恢复并再次超过预定电压时，设置为立即供应辅助电流。因此，即使在供电电压降低时暂时停止转向辅助功能，也可以在不需要重起电子控制设备40的情况下将转向辅助功能恢复为原来那样。此外，可以防止当转向辅助功能突然暂停时因为辅助电流随着供电电压的降低而减小，导致转向盘11的所谓反冲的发生。

供电设备70不仅连接至电动转向设备1，而且还连接到其他电控制系统，并且各个这些系统的致动器的运行噪声叠加在供电线上。于是，在此实施例中，去除了为防止供电电压降低所需的区域以外的噪声。在此情况下，低通滤波器的截断频率被设定为大于或等于实际发生的电压波动的频率。

应该理解的是，在此电压反馈控制中，通过将比例增益Kpb乘以差值ΔV获得的值表示电压，但是，这里，由该值根据其大小来设定电流补偿值。由以此方式获得的电压来设定电流补偿值的点与如下所述通过比例项补偿单元110和微分项补偿单元120进行的处理中相同。

比例项补偿单元110把通过将目标电压V0与检测电压Vx之间的差值ΔV乘以比例增益Kp1或比例增益Kp2(＞Kp1)获得的值计算为电流补偿值(S111)。在此情况下，如果在放松电流限制的一侧，换言之，如果检测电压Vx高于目标电压V0使得差值ΔV具有负值，则采用比例增益Kp1；而另一方面，如果在紧缩电流限制的一侧，换言之，如果检测电压Vx低于目标电压V0使得差值ΔV具有正值，则采用比例增益Kp2。

因为比例增益Kp2被设定为大于(例如大数倍)比例增益Kp1的值，所以在减小上限电流值Ilim一侧(紧缩电流限制的一侧)的补偿量被设定为大于在增大上限电流值Ilim一侧(放松电流限制的一侧)的补偿量。

微分项补偿单元120随着对目标电压V0与检测电压Vx之间的差值ΔV进行微分(S121)，还执行对此微分值的安全处理(S122)，并还将通过将其乘以微分增益Kd获得的值计算为电补偿值(S123)。在此安全处理中，仅大于或等于预定值并且发生在电压改变减小一侧的的微分值才是电流补偿的目标。并且通过将已经安全处理的控制量乘以微分增益Kd获得的值输出作为电流补偿量。

在这样处理之后，将已经由比例项补偿单元110和微分项补偿单元120计算的电流补偿量加在一起(S130)。并且从已经由反馈基本单元100计算的基本上限电流值减去已经由比例项补偿单元110和微分项补偿单元120计算的此电流补偿值总和(S131)，此计算得到的结果成为最终上限电流值Ilim。

在此电压反馈控制中，随着被反馈基本单元100设定而成为标准的上限电流值，确定了实际电压(检测电压Vx)的改变(其已经变慢)，并且实际电压的中心被改变到高于目标电压V0的一侧。

在设定上限电流值时，当反馈控制起动时的在比实际电流更小一侧的值或者最大电流值Imax/2被选择并设定为此初始值。

如上所述，当供电电压下降到基准电压以下时，起动电压反馈控制，但是通过对此时实际流动至电动机15的电流值设定限制辅助电流的上限电流初始值Ilim(辅助电流值)，可以迅速地防止供电电压的降低。换言之，如图4的图所示确定最大电流值Imax，并在其范围内将辅助电流供应至电动机15；但是，当已经检测到供电电压降低时，负载已经相对于供电设备70的供电容量处于过度的状态，因此当上限电流值从此最大电流值Imax减小时，在电力限制变得有效之前需要一定的时段。

因此，在电压反馈控制开始时通过对实际电流设定上限电流初始值Ilim0，来防止电力限制的延迟。此外，如果此实际电流值较大，并大于或等于最大电流值的1/2，则将Imax/2设定为上限电流初始值Ilim0，并因此防止电力限制的延迟。

此外，因为由于电压反馈控制的开始使得转向辅助力立即减小，所以获得了有利的效果，使驾驶员容易认识到已经建立了辅助力减小状态。

通过比例项补偿单元110在控制值中迅速的反映实际电压的改变，来维持目标电压V0。在此情况下，为了可靠地防止供电电压的降低，将紧缩侧(减小侧)的上限电流的控制增益设定为大于放松侧(增大侧)，从而调节响应度。

此外，防止了由于对控制响应度的此调节引起的供电电压的振荡。换言之，当已经通过上限电流的限制恢复了供电电压时放松(即，增大)了上限电流值，如果对于放松调节侧和紧缩侧的上限电流采用相同的响应度来进行，则可能发生其中再次产生电压降低的振荡，这是不期望的。因此，通过随着通过减慢对放松上限电流侧的控制响应度并加快对紧缩上限电流侧的控制响应度来防止电压的振荡，可以可靠地防止供电电压的降低。

此外，可以利用微分项补偿单元120来防止供电的突然增大，这是因为如果在降低侧产生电压改变，并且仅在微分值变成大于或等于预定值的情况下，则通过将控制增益乘以微分值来计算用于上限电流值的补偿量。在此情况下，在微分项补偿单元120中，控制增益的值在对上限电流值放松的一侧和调节的一侧不同。

此外，在以预定周期重复进行由上限电流限制单元43进行的上述对供电电压的反馈控制时，通过将此控制周期设定为短于或等于电子控制设备电机ECU 40的瞬时耐用度(momentary endurance)通过降低供电电压来重置电子控制设备40。

换言之，虽然在供电电压降低到其最低驱动电压以下时电子控制设备40将重置(这是不期望的)，但是在预定短时段内其可以不重置，这是因为电能已经蓄积在被设置于供电单元的平滑蓄电器82、83中。

因此，通过将供电电压的反馈控制的响应度(控制周期)设定为比从供电电压降低到最低电压以下到电子控制设备40重置的时段更短的周期，通过在供电电压重置之前避免电压降低(尽管其可能已经降低)来防止电子控制设备40的重置。

通常，对于根据现有技术的电动转向设备，如果供电电压降低到最低驱动电压以下并且已经发生暂时重置，不仅转向辅助功能停止，而且在系统重起之前需要一定的时段。换言之，为了重起，供电电压需要升高到相当高的值，而且，即使重起已经开始，但是由于初始诊断等的执行，不能立即开始转向辅助控制。此外，因为当重置开始时转向辅助力突然消失，所以还存在发生转向盘的反冲的可能性。

相反，根据此实施例的电动转向设备1，可以避免电子控制设备40的重置，并抑制相关的故障。

接着，将参考图6解释由电子控制设备40执行的辅助控制的变化。

如果供电设备70的供电电压处于普通范围内，则执行普通辅助控制。换言之，随着从车速传感器28输入的车速信号以及从转向转矩传感器混合动力车辆20输入的转向转矩信号，通过参考如图4所示的辅助电流图来计算基本辅助电流Ias，并且将此基本辅助电流施加到电动机15。通过这样做，与驱动状况相对应地获得优化转向辅助力。

电子控制设备40的上限电流限制单元43总是监控供电电压，并且，如果此检测到的电压Vx降低到第一基准电压V1以下，则通过调节上述上限电流值Ilim来开始对供电电压的反馈控制。换言之，对由如图4所示的辅助电流图计算的用于基本辅助电流Ias的、用于电流值的上限值进行调节，以能够将供电电压维持在目标电压V0。

应该理解，此第一基准电压V1对应于本说明书的权利要求中的“反馈控制起动电压”。

而且，当通过调节上限电流值Ilim使供电电压恢复且检测电压Vx变为持续地高于或等于第二基准电压V2达预定时段时，系统切换到抑制返回控制。

此抑制返回控制是如下控制的形式，其中上限电流值Ilim逐渐增大，并且当系统返回普通辅助控制时在其值已经达到最大电流值Imax的阶段结束。

应该理解，此第二基准电压V2对应于本说明书的权利要求的“反馈控制结束电压”。

接着，将参考图7的流程图详细解释辅助控制的变化。

图7示出了由电子控制设备40执行的辅助控制变化例程；其作为控制程序存储在控制设备40的ROM中。

此辅助控制变化例程通过将点火开关80打开而开始，并以预定短的周期变化和执行。

首先，确定标记F的状态(在步骤S11中)。此标记F是示出预设时间点的控制状态的一个标记：在普通控制期间，设定F＝0；在电压反馈控制期间，设定F＝1；并且，在抑制返回控制期间，设定F＝2。

当此例程开始时，标记F被设定为F＝0(普通控制)，因此步骤S1中的判断为“是”。接着，检测供电电压，并对检测电压Vx是否低于第一基准电压V1来进行判断(在步骤S12中)。如果检测电压Vx高于或等于第一基准电压V1，则此变化控制例程暂时退出。换言之，进行普通控制。

因为此例程重复执行，所以重复相同的判断过程来检查供电电压。并且，当进行普通控制时，如果在步骤S12的判断为“是”，则系统改变为电压反馈控制(在步骤S13中)，并将标记F设定为F＝1(在步骤S14中)，并且此例程暂时退出。

因此，上述电压反馈控制开始。通过这样处理，调节辅助电流使得抑制供电电压的降低。

图8示出了当系统从普通控制转变为电压反馈控制时，供电电压和电流值(在普通控制期间的辅助电流命令值，以及在电压反馈控制期间的上限电流值Ilim)的转变。

如图所示，通过电压反馈控制的开始，当所检测的电压Vx在时刻t0首次降低到基准电压V1时，限制上限电流值Ilim，并抑制供电电压的降低。并且供电电压(检测电压Vx)维持在目标电压V0附近。

当系统以此方式改变为电压反馈控制时，步骤S11的判断结果成为“否”，接着对标记F是否为1进行判断(在步骤S15中)。在此情况下，因为系统正在执行电压反馈控制，所以此判断的结果为“是”，因此接着对检测电压Vx是否高于或等于第二基准电压V2进行判断(在步骤S16中)。并且，在Vx＜V2时，在没有进一步处理的情况下例程退出。换言之，电压反馈控制继续。

通过继续电压反馈控制，当通过调节辅助电流的上限值已经再存储了供电电压，使得检测电压Vx变成高于或等于第二基准电压V2时，则步骤S16中的判断结果变成“是”，接着对此状态(其中Vx≥V2)是否持续了预定时段进行判断(在步骤S17中)。换言之，对是否这是应该忽略的损失电压返回值或者是否这是稳定电压返回值进行判断。如果Vx≥V2的条件已经维持了预定时段(步骤S17中的“是”)，则结束电压反馈控制(在步骤S18中)，并将标记F设定为F＝2(在步骤S19中)。因此，系统改变为抑制返回控制。

当系统以此方式改变为抑制返回控制时，因为标记F被设定为F＝2，所以步骤S11和S15的判断结果是“否”，并且控制流程转变为步骤S20的处理。在此步骤S20中，对检测电压Vx是否已经降低到第一基准电压V1以下进行判断。因为，就在改变到抑制返回控制之后，检测电压Vx高于第一基准电压V1，因此此判断结果是“否”，接着将上限电流值Ilim增大一级(在步骤S21中)。接着，对上限电流值Ilim是否大于或等于最大电流值Imax进行判断(在步骤S22中)。在此抑制返回控制中，上限电流值Ilim一次增大一级，但是每次的增大量是较小的量，以在预定时段将其慢慢增大到最大电流值Imax。

在此抑制返回控制已经开始的时间点，步骤S22的判断成为“否”，并且此例程暂时退出，此处理再次重复进行。而且，当正在执行此抑制返回控制时，继续对供电电压的检测(在步骤S20中)，并且如果在此期间，检测电压Vx降低到第一基准电压V1以下(步骤S20中的“是”)，则控制流程进行到步骤S13的处理，由此可以预期通过反馈控制的变化来抑制供电电压的降低。

此外，在抑制返回控制期间，如果检测电压Vx没有降低到第一基准电压V1以下，则在上限电流值Ilim达到最大电流值Imax的时间点(步骤S22中的“是”)，抑制返回控制结束，并且系统返回到普通控制，将标记F设定为F＝0(在步骤S23中)并重复相同的处理。

图9示出了当如下控制变化已经发生时供电电压Vx和上限电流值Ilim：在时刻t1系统从电压反馈控制切换到抑制返回控制，并在时刻t2上限电流值Ilim达到最大电流值Imax，系统返回普通控制。

对于如上解释的本实施例的电动转向系统，因为当供电电压已经降低时，调节能够供应到电动机15的上限电流值Ilim，并进行反馈控制以使供电电压自身等于目标电压V0，所以随着对供电电压的降低的强烈抑制，可以根据供电设备的状态来最大限度地利用电能。结果，随着可以用高电压驱动电动机15并获得预期的电动机性能，可以防止电子控制设备40的重置，从而避免转向辅助功能停止带来的不便。

此外，因为基于供电电压Vx和目标电压V0之间的偏差来控制上限电流值Ilim，因此，对于供电电压的大幅降低，上限电流值Ilim被设定为较小，从而抑制了供电电压的快速降低，并且假如供电电压相对于目标电压V0的降低量不小，则可以通过放松对上限电流值Ilim的限制来确保打辅助转向力。

而且，因为当在调节上限电流值Ilim一侧(减小侧)上控制此控制增益时，确定用于上限电流值Ilim的补偿量的控制增益被设定为较大，则可以防止现有技术中那样由于供电电压的急剧降低导致转向辅助功能的不便；并因此，相反地，当供电电压升高时将此控制增益设定为较小，并且在增大上限电流值Ilim一侧上执行控制时，可以通过以逐级方式增大上限电流值Ilim来防止供电电压的振荡。

此外，因为如果供电电压高于或等于预定水平(基准电压V1)则不执行电压反馈控制，而执行普通辅助控制，所以不会发生流向电动机15的电流的量被不小心限制(其是不期望)的情况，因此能以稳定方式获得必要的辅助转向力。

此外，因为反馈控制的响应度短于将引起电子控制设备40的重置的电压降低时段，所以可以防止电子控制设备40的重置，并可以防止转向辅助功能被中断以及需要为其重起等待长时段所带来的不便。

此外因为当结束电压反馈控制时，上限电流值Ilim不急剧返回到最大电流值Imax，而由于抑制返回控制使上限电流值Ilim逐渐增大，因此可以抑制流向电动机15的电流的量的急剧增大，并可以防止供电电压的振荡。

接着，将解释第一实施例的修改方案。

修改实施例1

在第一实施例的电压反馈控制中，微分项补偿单元120使用常数微分增益Kd，但是，如图10所示，还可接受的是使其随着供电电压(检测电压Vx)可变。换言之，供电电压越高，使微分增益Kd的值越小，由此可以排出过多的转向辅助限制；并相反地，将可以接受的是，通过使供电电压越高，微分增益Kd的值更高，来可靠地防止供电电压的降低。

此外，此构思不限于微分增益Kd；还可以接受的是，可以根据供电电压来改变比例增益(例如，供电电压越高，将其设定为越小的值)。

修改实施例2

虽然，在第一实施例的电压反馈控制中，如图13所示，微分项补偿单元120基于目标电压V0于检测电压Vx之间的偏差ΔV来执行微分处理，可以接受的是，通过使用检测电压Vx本身来计算微分补偿量。

修改实施例3

在第一实施例的辅助控制变化处理中，如果电压不低于第一基准电压V1则不开始电压反馈控制，但是与通过比例元件对上限电流值进行补偿处理(例如，通过反馈基本单元100和比例项补偿单元110进行的反馈控制)相关地，也可以接受的是，从供电电压较高的阶段开始电压反馈控制。

例如，可以设置成在没有检测到供电电压的任何降低的情况下总是通过比例元件执行对于上限电流值的补偿处理，并在供电电压已经降低到预定电压以下的阶段开始由微分元件进行的对上限电流值的补偿处理(由微分项补偿单元120进行的处理)。

因为，当正在执行电压反馈时，在确定电压已经实际降低之后开始辅助电流的上限值的限制，因此，如果已经发生供电电压的急剧降低，则存在对如下情况的担心，即在开始电流限制之前的时间间隔期间电压可能瞬间降低，这是不期望的。假定在此情况下，虽然可以总是执行反馈控制，但是在此情况下，可能发生如下情况：在供电电压波动时微分元件的操作超过必要，由此其就减小到上限电流值以下，这是不期望的了结果，不能获得足够的转向辅助力。

因此，在第三修改实施例中，如果供电电压高于预定电压，设置成不基于微分元件而基于比例元件来执行反馈控制，由此可以预期在对实际供电电压降低的抑制与确保足够转向辅助力之间的兼容。

此外，如果设定了构成由微分元件进行补偿处理的开始条件的供电电压值，则考虑到控制响应度，其比目标电压V0高得多，这是所期望的，因为对电压降低的抑制的有益效果将变得更大。

修改实施例4

在第一实施例的电压反馈控制中，基于目标电压V0与检测电压Vx之间的偏差ΔV来执行滤波处理，但是应该可接受的是，基于检测电压车速V下来执行相同的滤波处理。

接着，将解释根据第二实施例的电动转向设备1。在第二实施例的此电动转向设备中，由电子控制设备40执行的辅助控制过程是不同的，但是其他硬件的结构相同。

以下，将解释由电子控制设备40执行的辅助控制过程。

图11示出了在第二实施例中的辅助控制例程；其作为控制程序存储在电子控制设备电机ECU 40的ROM中，并根据短周期来重复执行。

当通过将点火开关80打开来开始此控制例程时，在步骤S31，读取已经由车速传感器28检测的车速V，以及已经根据由转向转矩传感器20的分解器22、23所检测的转角之间的差所计算的转向转矩TR。

接着，通过参考如图4所示的辅助电流图来计算根据车速V和转向转矩TR设定的基本辅助电流Ias(在步骤S32中)。此辅助电流图存储在电子控制设备40的ROM内；基本辅助电流Ias被设定为随着转向转矩的增大，其也增大，并且其随着车速V降低而获得更大的值。

接着，检测供电电压，并对检测电压Vx是否降低到基准电压Vr以下进行判断。可以根据期望设定此基准电压，或者可以将其设定为与第一实施例的基准电压V1的设定值相同等。

而且，如果检测电压Vx大于或等于基准电压Vr，则考虑供电设备70正令人满意地工作，并且已经在步骤S32中计算的基本辅助电流值被供应到电动机15(在步骤S37中)，并且此控制例程暂时结束。因此，通过将电能供应到电动机15，根据车辆的行驶状态获得优化转向辅助转矩。

根据以上处理的重复，在供电电压降低且检测电压Vx降低到基准电压Vr以下(步骤S33中的“是”)时，对车辆是否正在行驶进行判断(在步骤S34中)。根据基于来自车速传感器28的信号得到的车速是否大于预定速度来进行该判断；在此情况下的预定速度不需要刚好为零(停止)，而可以是构成低速行驶的预定速度V0。换言之，可以接受的是，根据所检测的车身Vx是否高于低速行驶速度V0来进行步骤S34中对车辆是否正在行驶的判断。

接着，为了返回以升高供电电压，将辅助电流的上限值减小一级，但是当车辆正在行驶时与当车辆停止时，此减小比率可以不同。换言之，如果车辆停止，则辅助电流上限值的减小比率(或减小宽度)可以被设定为较大(在步骤S35中)，但是如果车辆正在行驶，则辅助电流上限值的减小比率被设定为较小(在步骤S36中)。

例如，当车辆正在行驶时的上限电流值可以是紧接着前次的上限电流值的(n-1)/n倍，而当车辆停止时的上限电流值可以是紧接着前次的上限电流值的(m-1)/m倍(n＞m)。

在由上限电流值所限制的范围内的辅助电流被供应到电动机15。换言之，如果在步骤S32中已经计算的基本辅助电力Ias大于上限电流值Ilim，则将等于上限电流值Ilim的电流供应到电动机15，而如果在步骤S32中已经计算的基本辅助电流Ias小于上限电流值Ilim，则将基本辅助电流Ias供应到电动机15。

通过这种重复的处理来抑制供电电压的降低，并且当供电电压恢复并达到基准电压Vr时，结束对上限电流值Ilim的减小。

通常，在行驶速度V较低并相应地需要较大的转向辅助转矩时进行转向期间，引起供电电压的降低，但是因为在第二实施例中，如图12所示，与车辆行驶期间相比，当车辆停止时上限电流值Ilim减小的速度更快，因此能以相当有效的方式来抑制供电电压的降低。另一方面，当车辆正在行驶时，上限电流值Ilim减小的速度较慢，因此在转向致动期间难以将不舒适的感受施加到驾驶员。

结果，可以预期在对供电电压降低的抑制与确保良好的转向致动特性之间的良好平衡。

应该理解，不需要以与车身相对应的速度执行上限电流值Ilim的该减小。

而且，还可以接受的是，将上限电流值Ilim的减小的开始时的电压(基准电压)与当上限电流值Ilim的减小的结束时的电压值设定为使得它们彼此不同。

虽然以上已经解释了电动转向设备1的各种实施例，但是本发明不应认为是对上述实施例的限制；在不偏离本发明宗旨的情况下，可以对本发明进行各种修改。

Claims (17)

1.一种电动转向设备(1)，包括：

电致动器(15)，其被供应来自供电设备(70)的电力以对于转向轮(FW1、FW2)产生预定转向辅助力；以及

致动器控制装置(30)，其根据转向盘(11)的转向状态来控制供应到所述电致动器(15)的电力的量(Ias)，其特征在于：

所述致动器控制装置(30)包括供电电压检测装置(43)，其检测所述供电设备(70)的供电电压；并且

所述致动器控制装置(30)还包括电压维持控制装置(43)，其控制供应至所述电致动器(15)的电流(Ias)，以将所述供电电压维持为高于或等于预先设定的设定电压(V0)。

2.根据权利要求1所述的电动转向设备(1)，其中所述电压维持控制装置(43)基于所检测的所述供电电压(Vx)与所述设定电压(V0)之间的差值(ΔV)来调节供应至所述电致动器(15)的电流量，并执行反馈控制使得所述供电电压变为等于所述设定电压(V0)。

3.根据权利要求2所述的电动转向设备(1)，其中，在调节供应至所述电致动器(15)的电流量时，调节流动至所述电致动器(15)的电流的上限值(Ilim)。

4.根据权利要求3所述的电动转向设备(1)，其中，所述电压维持控制装置(43)基于对于所检测的所述供电电压(Vx)与所述设定电压(V0)之间的所述差值(ΔV)的比例元件(110)和微分元件(120)，或者基于对于所述差值(ΔV)的比例元件(110)和对于所述供电电压(Vx)的微分元件(120)，来调节所述电致动器(15)的所述上限电流(Ilim)，并执行反馈控制使得所述供电电压变为等于所述设定电压(V0)。

5.根据权利要求4所述的电动转向设备(1)，其中，所述反馈控制的比例增益(Kp1、Kp2)和微分增益(Kd)其中至少一者被设定为在减小所述电致动器(15)的所述上限电流值(Ilim)的一侧上执行控制的情况下和在增大所述上限电流值(Ilim)的一侧上执行控制的情况下不同的值(Kp1、Kps)。

6.根据权利要求5所述的电动转向设备(1)，其中，所述比例增益(Kp1、Kp2)和所述微分增益(Kd)其中至少一者被设定为在减小所述电致动器(15)的所述上限电流值(Ilim)的一侧上执行控制的情况下比在增大所述上限电流值(Ilim)的一侧上执行控制的情况下更小的值(Kp1)。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电动转向设备(1)，其中，根据所检测的所述供电电压(Vx)来设定所述反馈控制的比例增益(Kp1、Kp2)和微分增益(Kd)其中至少一者。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的电动转向设备(1)，其中，在由所述供电电压检测装置(43)所检测的所述供电电压(Vx)已经降低到预定反馈控制起动电压(V1)时，所述致动器控制装置(30)使所述电压维持控制装置(43)运行。

9.根据权利要求8所述的电动转向设备(1)，其中，当所检测的所述供电电压(Vx)已经升高到比所述反馈控制起动电压(V1)更高的反馈控制结束电压(V2)时，所述致动器控制装置(30)随着结束所述反馈控制，还以预定速度增大所述电致动器(15)的所述上限电流值(Ilim)。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的电动转向设备(1)，其中，如果由所述供电电压检测装置(43)所检测的所述供电电压(Vx)高于预定电压(V1)，则所述电压维持控制装置(43)不基于所述微分元件(120)而基于所述比例元件(110)来调节所述电致动器(15)的所述上限电流值(Ilim)，并执行反馈控制使得所述供电电压变为等于所述设定电压(V0)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电动转向设备(1)，还包括供电维持装置(82、83)，其响应于所述供电设备(70)的所述供电电压的降低，减慢对供应至所述致动器控制装置(30)的供电电压的降低，

其中，所述电压维持控制装置(43)具有如下所述的控制响应度，如果所述供电电压已经降低到所述致动器控制装置(30)的所述最小驱动电压以下时，所述控制响应度快于能够通过所述供电电压维持装置(82、83)将对所述致动器控制装置(30)的所述供电电压维持为大于或等于所述最小驱动电压所经历的时间间隔。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的电动转向设备(1)，还包括滤波器(LPF)，其去除包括在由所述供电电压检测装置(43)所检测的电压信号中的或者包括在所检测的所述供电电压(Vx)与所述设定电压(V0)之间的差值信号(ΔV)中的噪声。

13.根据权利要求1所述的电动转向设备(1)，其中，当所检测的所述供电电压(Vx)已经降低到预定电压(V1)时，所述电压维持控制装置(43)以预定速度减小供应至所述电致动器(15)的电流的所述上限值(Ilim)，直到所述供电电压变为大于或等于所述设定电压(V0)。

14.根据权利要求13所述的电动转向设备(1)，还包括车速检测装置(28)，其检测所述车辆的行驶速度(V)，其中，所述电压维持控制装置(43)根据所检测的所述车速(V)来确定供应至所述电致动器(15)的电流的所述上限值(Ilim)的减小速度。

15.根据权利要求14所述的电动转向设备(1)，其中，与当所检测的所述车速(V)不大于预定速度时相比，当其大于所述预定速度时，供应至所述电致动器(15)的电流的所述上限值(Ilim)的减小速度更慢。

16.一种用于维持电动转向设备(1)的功能的方法，所述电动转向设备(1)包括电致动器(15)，所述方法包括以下步骤：

对电致动器(15)供应来自供电设备(70)的电力，以对于转向轮(FW1、FW2)产生预定转向辅助力；

根据转向盘(11)的转向状态来控制供应至所述电致动器(15)的电力的量(Ias)；并且

检测所述供电设备(70)的供电电压，其特征在于以下步骤：

控制供应至所述电致动器(15)的电流(Ias)以将所述供电电压维持为高于或等于预先设定的设定电压(V0)。

17.一种电动转向设备，包括：

电致动器，其被供应来自供电设备的电力以对于转向轮产生预定转向辅助力；

致动器控制器，其根据转向盘的转向状态来控制供应到电致动器的电力的量；以及

供电电压检测器(43)，其检测所述供电设备的供电电压；

其中，所述致动器控制器包括电压维持控制器，其控制供应至所述电致动器的电流(Ias)以将所述供电电压维持为高于或等于预先设定的设定电压。

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