CN102145711A - 工作流体介质温度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工作流体介质温度控制系统及方法。一种工作流体介质温度控制系统，其包括：致动器，其可由工作流体介质操作；泵，其用于工作流体介质；流路结构，其用于工作流体介质；电动机，其连接到泵以驱动所述泵；和用于电动机的控制单元，该控制单元包括逆变器和逆变器控制器。逆变器和电动机以逆变器与电动机热传递连通的方式一体化。流路结构与逆变器热传递连通。

Description

工作流体介质温度控制系统及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月6日递交的日本专利申请2010-226579的优先权，其中专利申请2010-226579要求2010年2月4日递交的日本专利申请2010-23367的优先权。

技术领域

本发明涉及工作流体介质温度控制系统及方法。

背景技术

已知例如电动液压助力转向系统等电动液压系统，这些系统对工作流体介质进行预热。

在JP 2008-273361公开的该种车辆用电动液压助力转向系统的示例中，甚至在车辆直线行进的状态下，当驱动液压动力转向泵的电动机的转动在中立点附近的静态转向状态下停止时，电动机的主体经由通电被加热。结果，电动机产生的热被传递给流过电动机外部的流路的工作流体介质，由此进行预热。

但是，根据JP 2008-273361中公开的技术，流路形成于电动机和包围电动机与弯曲部(meanders)的薄壁套筒之间，使得工作流体介质能够长时间与电动机接触。利用这样的通路结构，由于热被传输至暴露于开放空气的薄壁套筒，从而能够从工作流体介质迅速散热。结果，工作流体介质的温度由于反复的加热放热循环而变化极大。因此，由于工作流体介质的粘度随温度的变化而变化，所以对于相同的转向输入，助力可能显著地不同。

因此，需要提高可用工作流体介质操作的致动器的操作稳定性。

本发明的一个目的是提供工作流体介质温度控制系统，其能够提高可用工作流体介质操作的致动器的操作稳定性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种工作流体介质温度控制系统，其包括：

工作流体介质；

致动器，能够由工作流体介质对该致动器进行操作；

泵，其用于工作流体介质；

流路结构，其用于工作流体介质；

电动机，其连接到泵以驱动泵；和

控制单元，其用于电动机并且包括逆变器(inverter)和逆变器控制器；

所述逆变器和所述电动机以所述逆变器与所述电动机热传递连通(heat transfer communication)的方式一体化，

所述流路结构与所述逆变器热传递连通。

附图说明

图1是根据本发明的工作流体介质温度控制系统的第一实施方式的图，所述工作流体介质温度控制系统安装在汽车用电动液压助力转向系统中；

图2A是图1中的助力装置的侧视图，其中去除了不必要的部分以示出沿着线2A-2A获取的截面；

图2B是图2A中示出的助力装置的俯视图；

图3是沿图2A的线3-3截取的截面图，其示出了工作流体介质用的泵；

图4是控制单元的控制框图；

图5是示出图4所示的非转向操作判断单元是如何判断助力转向系统的非转向操作的流程图；

图6是示出根据第一实施方式控制单元如何控制电动机的流程图；

图7A示出了映射(map)Ma，选择该映射Ma用以操作电动机以产生转矩；

图7B示出了映射Mb，选择该映射Mb用以操作电动机以产生热；

图8是示出通过图2A和图2B中示出的助力装置的热传递路径的框图；

图9A至图9E示出了根据第一实施方式，在判断非转向操作前后，信号Tq、ω、Iq^*、Id^*和Th随时间t的不同值的变化；

图10是示出根据第二实施方式控制单元如何控制电动机的流程图；

图11是工作流体介质的粘度-温度的特性曲线的图；

图12示出了映射Mc，选择该映射Mb用以操作电动机以产生热，用于抑制动力消耗和将工作流体介质的温度保持在温度控制范围内；

图13A至图13E示出了根据第二实施方式，在从系统启动起经过预定时间阈值Tth后判断非转向操作的前后，信号Iq^*、Id^*和Th随时间t的不同值的变化；

图14是示出根据第三实施方式控制单元如何控制电动机的流程图；

图15示出了映射Md，选择该映射Mb用以操作电动机以产生热和/或转矩，用于快速地将温度保持在温度控制范围内；和

图16A至图16E示出了根据第三实施方式，在经过预定时间阈值Tth之后预定条件成立的前后，信号Iq^*、Id^*和Th随时间t的不同值的变化。

具体实施方式

以下，参照附图说明根据本发明的实施方式。

(第一实施方式)

(整体构成)

参照图1，汽车1A包括电动液压助力转向系统1。汽车1A包括转向机构(steering gear)。转向机构包括方向盘10、转向轴20和齿条25。方向盘10将车辆驾驶员输入的转向输入转矩传递给转向轴20。转向轴20将转向输入转矩传递给与齿条25接合的小齿轮。齿条25将经由小齿轮传递的转向输入转矩转换成使车轮转向的操作(operation)。

为了检测车辆驾驶员的转向操作，在转向机构上安装检测器。该检测器可以被称为转向操作检测器。本实施方式采用安装在转向轴20上的转矩传感器30作为转向操作检测器。转矩传感器30检测或测量转向输入转矩。为了检测汽车1A的行驶状态，本实施方式采用车速传感器31作为车辆行驶状态检测器。车速传感器31检测或测量所产生的与车轮的转速成正比的脉冲数，用以测量汽车1A的车速。为了检测工作流体介质的温度，本实施方式采用温度传感器32作为温度检测器。温度传感器32检测或测量泵60的出口处的工作流体介质的温度。助力转向系统1包括转向角传感器33。转向角传感器33安装在转向轴20上，以检测或测量方向盘10的转向转角。

助力转向系统1包括助力装置。助力装置包括泵60和电动机50，其中泵60为液压泵。电动机50驱动泵60，然后泵60压缩并吐出(vomit out)工作流体介质。助力转向系统1中使用的工作流体介质是液压流体(hydraulic fluid)或液压油。电动机50具有旋转编码器51。旋转编码器51测量电动机50的角位置。

转向机构包括可以对来自容器(tank)62(见图2A)的液压流体进行操作的致动器。容器62容纳液压流体。为了将助力传递给齿条25，致动器包括动力缸90和活塞81。活塞81以流体密封的方式将动力缸90的内部分为两个流体室。动力缸90通过泵壳外部配管70流体连通到泵60。泵壳外部配管70限定泵壳外部流路结构。泵60被供给来自容器62的液压流体并且泵60将液压流体送出至动力缸90。从动力缸90排出的液压流体返回容器62。

如图1所示，电动机50的控制单元40包括逆变器控制器41和逆变器42。逆变器控制器41包括转向/行驶状态检测单元41a和助力指令产生单元41b。逆变器控制器41发出指令。在逆变器控制器41的指令下，逆变器42控制电动机50。为了储存由逆变器42产生的热，散热器43形式的蓄热元件包括有与逆变器42连接的金属板。

转向/行驶状态检测单元41a基于来自转矩传感器30的输入和从转向角传感器33的输入检测车辆驾驶员进行的转向操作的状态，并且转向/行驶状态检测单元41a还基于来自车速传感器31的输入检测汽车1A的行驶状态。另外，该转向/行驶状态检测单元41a计算基本助力并且产生基本助力指令Ta^*(见图4)。助力指令产生单元41b基于基本助力指令Ta^*和来自温度传感器32的输入产生q轴电流指令Iq^*，即转矩电流Iq的目标值，并产生d轴电流指令Id^*，即磁化电流Id的目标值。基于q轴电流指令Iq^*和d轴电流指令Id^*，U相电压Vu、V相电压Vv和W相电压Vw被施加到逆变器42，然后逆变器42控制电动机50。转向/行驶状态检测单元41a和助力指令产生单元41b将在后面加以说明。

(助力装置的构成)

参照图2A和图2B，助力装置包括电动机50和泵60。电动机50是由逆变器42中的PWM控制部驱动的双向直流电动机。

电动机50具有旋转编码器51。旋转编码器51测量电动机50的角位置θm并将测量结果输出到控制单元40。控制单元40包括逆变器控制器41。控制单元40通过对角位置θm微分而给出电动机50的转数(rpm)ω。电动机转数ω被用作电动机50的反馈控制用的输入。逆变器控制器41输出电动机控制指令。响应电动机控制指令，逆变器42控制通过电动机50的线圈52的电流。这使线圈52磁化，从而使转子53和转轴54旋转。

为了加快散热以抑制温升，逆变器控制器41配置在电动机50的上方，并且逆变器42配置在逆变器控制器41的下方。为了快速从逆变器42散热并且将热储存在泵壳56中，散热器43配置在线圈52的附近，以作为电动机50的壳体的一体的部分。当磁化电流通过线圈52时，产生大量的热。优选地，泵60是公知的摆线泵(gerotor pump)。泵60将在后面进行具体说明，其包括外环构件、外转子和内转子。内外转子在图2A和图2B中标注为64。内转子比外转子少至少一个齿。当内转子被转轴54驱动时，内转子将驱动相对于内转子可偏心地自由转动的外转子，由此提供一系列增大容积的或者减小容积的流体腔(fluid pocket)，借助于这些流体腔而产生液压。可以理解，用于产生液压的其它任意类型的泵都在本发明的范围内。

参照图3，说明泵60。泵60包括外环构件123、外转子121和内转子122。内转子122不可转动地安装到转轴54(见图2A)。外环构件123安装在壳体125内。外转子121可转动地安装在外环构件123内。形成有外齿122a的内转子122比形成有内齿121a的外转子121少一个齿或两个齿，从而当内转子122被转轴54驱动时，内转子122将以相对于内转子122偏心的方式驱动外转子121，由此提供一系列增大容积的或者减小容积的流体腔，借助于这些流体腔而产生液压。

再参照图2A和图2B，容纳液压流体的容器62安装在泵60的上方。当转轴54驱动泵60的内转子时，容器62中的液压流体被允许在通过止回阀63后经由入口61进入泵60，止回阀63位于通向入口61的液压流体流路中。在泵60中，产生增压的液压流体，并且增压的液压流体被从出口65排出而进入泵壳56内的泵壳内部流路结构66中。在通过泵壳内部流路结构66之后，增压液压流体被从口67排出而进入泵壳外部配管70中，其中泵壳外部配管70限定了泵壳56的外部的泵壳外部流路结构。通过在转向操作过程中来自动力缸90的减小容积的室的液压流体的流入来完成用液压流体充填容器62。转轴54由轴承55可转动地四点支撑。

根据上述第一实施方式，工作流体介质是液压流体或液压油，并且动力缸90形式的致动器可用工作流体介质操作。泵60和动力缸90形式的致动器通过泵壳56外部的泵壳内部流路结构66和由泵壳外部配管70限定的泵壳外部流路结构70而流体地连通。电动机50连接至泵60以驱动泵60。电动机50用控制单元40包括逆变器42和逆变器控制器41。控制单元40将在后面具体说明。在泵壳56内，以逆变器42与电动机50邻接并且与电动机50热传递连通的方式使逆变器42和电动机50一体。流路结构靠近逆变器42并且与逆变器42热传递连通。如图2A所示，泵壳56内的泵壳内部流路结构66和泵壳56外的泵壳外部配管70提供动力缸90、泵60和容器62之间流体连通。在泵壳56内，控制单元40、电动机50和泵60是一体的，并且泵壳内部流路结构66在泵60的排出侧。泵壳内部流路结构66延伸通过泵壳56的与控制单元40的逆变器42邻接的部分，从而逆变器42产生的热被传递给通过泵壳内部流路结构66的工作流体介质。由于利用了由逆变器42产生的热，因此易于使工作流体介质的温度朝向目标温度升高。

电动机50产生热。该热也被传递给通过泵壳内部流路结构66的工作流体介质，以升高工作流体介质的温度。工作流体介质用作冷却剂。结果，可以有效地冷却逆变器42和电动机50。

从图2A容易看出，根据第一实施方式，控制单元40和容器62位于电动机50的转轴54的同一侧。在图2A中，示出逆变器42和逆变器控制器41以标识控制单元40的位置。结果，所有的部件可一起被置于很小的空间内。此外，由逆变器42产生的热可被快速地传递给通过流路结构66的工作流体介质。结果，可以有效地冷却逆变器42。

如上所述，当内转子122被转轴54驱动时，内转子122将以相对于内转子122偏心的方式驱动外转子121，由此提供一系列增大容积的和减小容积的流体腔。容器62安装在泵60的上方，使得工作流体介质可以通过其自身的重力迅速地向下流入泵60内的一系列增大容积的和减小容积的流体腔。

根据第一实施方式，泵壳内部流路结构66和泵壳外部配管70位于逆变器42和容器62之间。由逆变器42和电动机50产生的热被传递给工作流体介质。结果，可以冷却逆变器42和电动机50。

根据第一实施方式，泵壳内部流路结构66延伸通过泵壳56的靠近电动机50的部分。由电动机50产生的热被传递给工作流体介质，使得易于升高工作流体介质的温度并且冷却电动机50。

根据第一实施方式，在泵壳56内，泵壳内部流路结构66延伸通过泵壳56的围绕电动机50的转轴54的部分。因此，在泵壳56内，能够有效地配置泵壳内部流路结构66，并且电动机50的由转轴54传递的热可以有效地供给到通过泵壳内部流路结构66的工作流体介质。结果，可以通过经由转轴54和泵壳内部流路结构66传递电动机50的热而快速地冷却电动机50。

根据第一实施方式，泵60的排出侧的泵壳内部流路结构66邻接控制单元40和电动机50并且由此与控制单元40和电动机50热传递连通。另一方面，流体地连通容器62和泵60的泵壳内部流路结构(泵60的入口侧的流路)可邻接控制单元40和电动机50并且由此与控制单元40和电动机50热传递连通。

(控制单元40)

图4是包括逆变器控制器41的控制单元40的框图。逆变器控制器41以检测车辆驾驶员的转向操作、车辆的行驶状态和系统的状态开始，以输出q轴电流指令Iq^*(即，转矩电流的目标值)和d轴电流指令Id^*(即，磁化电流的目标值)结束。逆变器控制器41包括转向/行驶状态检测单元41a和助力指令产生单元41b。转向/行驶状态检测单元41a包括基本助力指令产生单元41c和非转向操作判断单元41d。基本助力指令产生单元41c基于来自车速传感器31、转矩传感器30、转向角传感器33和与旋转编码器51相连的角位置检测单元的输入来进行算术运算。非转向操作判断单元41d基于来自转矩传感器30的输入判断车辆驾驶员是否进行了转向操作。

车速传感器31感应或检测汽车1A的车速V并且将表示所检测到的车速V的车速指示信号输出到基本助力指令产生单元41c。转向角传感器33感应或检测转向角θh并且将指示检测到的转向角θh的转向角信号输出到基本助力指令产生单元41c。转矩传感器30感应或检测转向输入转矩Tq并且将指示检测到的转矩Tq的信号输出到基本助力指令产生单元41c和非转向操作判断单元41d。温度传感器32感应或检测泵60的出口65处的液压流体的温度Th并且将指示检测到的液压流体的温度Th的信号输出到助力指令产生单元41b。角位置检测单元基于来自电动机50内的旋转编码器51的输入检测电动机50的角位置θm，并且将指示检测到的角位置θm的角位置信号输出到基本助力指令产生单元41c和转数(rpm)计算单元。转数(rpm)计算单元通过例如对角位置θm微分而将角位置θm转换成转数ω(rpm)，并且将指示计算得到的转数ω的转数信号输出到非转向操作判断单元41d和助力指令产生单元41b。如根据下面的说明能够理解的那样，角位置θm被用作对电动机50产生的转矩进行的反馈控制的输入。

接着，转向/行驶状态检测单元41a的基本助力指令产生单元41c进行算术运算以给出关于转向输入转矩Tq和车速V的基本助力指令Ta^*，该指令指示由转向助力控制部请求的基本助力的目标值。这里，考虑转向角θh和电动机50的角位置θm以判断基本助力指令Ta^*。基本助力指令产生单元41c将基本助力指令Ta^*输出到助力指令产生单元41b。转数ω和液压流体温度Th被给送到助力指令产生单元41b。

非转向操作判断单元41d在其判定非转向操作时设定非转向操作标志St(St＝1)、和在其未判定非转向操作时重置(reset)非转向操作标志St(St＝0)。非转向操作判断单元41d将非转向操作标志St输出到助力指令产生单元41b。

助力指令产生单元41b利用例如预定的映射(map)将温度控制范围设定在预定标准温度Tg附近。助力指令产生单元41b计算在温度控制范围内控制的目标温度。助力指令产生单元41b基于来自非转向操作判断单元41d的输入St、来自温度传感器32的输入Th、来自基本助力指令产生单元41c的输入Ta^*和来自转数(rpm)计算单元的输入ω进行算术运算，并产生q轴电流指令Iq^*，即电动机50用的转矩电流Iq的目标值，和产生d轴电流指令Id^*，即电动机50用的磁化电流Id的目标值，使得电动机50能够产生完成基本助力指令Ta^*所需的转矩和将液压流体的温度升高到温度控制范围内的目标温度的热。q轴电流指令Iq^*和d轴电流指令Id^*被给送到PI控制单元80。q轴电流实际值Iqc，即转矩电流Iq的实际值，和d轴电流实际值Idc，即磁化电流Id的实际值被给送到PI控制单元80。PI控制单元80基于q轴电流指令Iq^*、q轴实际电流Iqc、d轴电流指令Id^*、d轴实际电流Idc给出q轴电压指令Vq即q轴电压的目标值和d轴电压指令Vd即d轴电压的目标值，使q轴电流指令Iq^*和q轴实际电流Iqc之差以及d轴电流指令Id^*和d轴实际电流Idc之差趋近零。q轴电压指令Vq和d轴电压指令Vd被给送到两相至三相坐标变换单元82，坐标变换单元82形成PWM逆变器42用电流控制单元的一部分。坐标变换单元82通过使用电动机50的角位置θm而将q轴电压指令Vq和d轴电压指令Vd转换成U相电压指令Vu、V相电压指令Vv和W相电压指令Vw。基于U相电压指令Vu、V相电压指令Vv和W相电压指令Vw，产生用于PWM逆变器42的驱动信号Du、Dv和Dw。根据驱动信号Du、Dv和Dw，PWM逆变器42控制给送到电动机50中的U相线圈的U相电流Iu、给送到电动机50中的V相线圈的V相电流Iv和给送到电动机50中的W相线圈的W相电流Iw。

在从PWM逆变器42输出到电动机50的三相电流Iu、Iv和Iw中，两相的U相电流Iu和两相的W相电流Iw由未示出的传感器检测。滤波器处理器去除与检测到的各相电流Iu和Iw对应的高频成分，并且提取各相电流Iu和Iw作为物理量。

设置3相至2相坐标转换单元84，用于基于由滤波器处理器提取的相电流Iu和Iw计算q轴实际电流Iqc和d轴实际电流Idc。q轴和d轴实际电流被给送到PI控制单元80。

(操作)

接着说明操作。

(如何判断非转向操作)

参照图5，该流程图示出了非转向操作判断单元41d如何判断车辆驾驶员是否进行了非转向操作。一打开汽车1A的点火开关就开始反复执行图5所示的流程。在流程执行的起始，控制单元40通过读取操作输入作为车辆状态指示信号的转向输入转矩Tq电动机50的和转数(rpm)ω(步骤S10)。控制单元40判断转向输入转矩Tq是否小于预定的转矩阈值(步骤S20)。当在步骤S20中控制单元40判断转向输入转矩Tq小于预定的转矩阈值时，控制单元40判断电动机50的转数ω是否大于电动机转数的预定阈值(即，预定的电动机转数阈值)。当在步骤S30中控制单元40判断电动机50的转数ω不大于预定的电动机转数阈值时，控制单元40设定非转向操作标志St，将标志St设定为“1”(步骤S40)，指示车辆驾驶员未进行转向操作。当控制单元40在步骤S30中判断转数ω大于预定的电动机转数阈值时，控制单元40重置非转向操作标志St，将标志St设定为“0”(步骤S50)，指示车辆驾驶员进行了转向操作。在步骤S40或S50之后，控制单元40重复执行该流程。

(如何控制电动机)

参照图6，该流程图示出了助力指令产生单元41b如何进行算术运算以给出q轴电流指令Iq^*和d轴电流指令Id^*。一打开汽车1A的点火开关就反复执行图6所示的流程。在流程执行的起始，控制单元40通过读取操作输入基本助力指令Ta^*、转数(rpm)ω、非转向操作标志St和液压流体温度Th(步骤S100)。

接着，控制单元40判断液压流体温度Th是否低于如下范围的最低温度值T0：在该范围中，相对于液压流体温度的粘度变化率较小，例如高于0℃的范围(步骤S200)。当在步骤S200中控制单元40判断液压流体温度Th不低于最低温度值T0时，控制单元40使用映射Ma来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S300)，因为在该条件下，相对于液压流体温度的粘度变化率非常小，从而不必执行控制以升高液压流体的温度。并且，控制单元40将已经利用映射Ma找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*输出到PWM逆变器42(步骤S400)。

当在步骤S200中控制单元40判定液压流体温度Th低于最低温度值T0时，控制单元40判断非转向操作标志St是否是“1”(步骤S500)。当在步骤S500中控制单元40判断非转向操作标志St不是“1”时，控制单元40转移到步骤S300，因为在该条件下，电动机50启动，期望液压流体的温度通过由电动机50产生的热而升高，并且升高液压流体的温度的控制是不必要的。

另一方面，当在步骤S500中控制单元40判断非转向操作标志St是“1”时，控制单元40使用映射Mb来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*，因为在该条件下，电动机50未启动，因此升高温度的控制是必要的(步骤S600)。而且，控制单元40将已经利用映射Mb找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*输出到PWM逆变器42(步骤S700)。

在步骤S400或S700之后，控制单元40重复执行该用于电动机控制的流程。

(映射Ma和映射Mb的特性)

参照图7A和图7B，说明映射Ma和映射Mb的特性。

如上所述，通常的助力控制用的映射Ma包括具有一组线的Iq^*(ω，Ta^*)映射，其中每条线均示出了q轴电流目标值Iq^*随电动机50的不同转数(rpm)ω的变化，该组线针对基本助力指令Ta^*的不同值而制作。映射Ma还包括具有一组线的Id^*(ω，Ta^*)映射，其中每条线均示出了d轴电流目标值Id^*随电动机50的不同转数(rpm)ω的变化，该组线针对基本助力指令Ta^*的不同值而制作。而且，液压流体的温度控制用的映射Mb包括Iq^*(ω)映射，当转向操作标志St被设定(St＝1)并且基本助力指令Ta^*为零(Ta^*＝0)时，该Iq^*(ω)映射对电动机50的转数(rpm)ω的不同值将q轴电流的目标值Iq^*设定为零。映射Mb还包括Id^*(ω)映射，当转向操作标志St被设定(St＝1)并且基本助力指令Ta^*为零(Ta^*＝0)时，该Id^*(ω)映射对电动机50的转数(rpm)ω的不同值将d轴电流的最大值设定为d轴电流的目标值Id^*。

映射Ma不适于升高和维持液压流体的温度，控制单元40使用映射Ma来找到电动机50的q轴电流目标值Iq^*，用于使电动机50以如下的方式根据基本助力指令Ta^*产生转矩：q轴电流目标值Iq^*与基本助力指令Ta^*成正比。电动机50表现出效率特性：q轴电流Iq越大，转数(rpm)ω中的电动机50表现出低的效率的范围越朝降低转数(rpm)ω的方向移位。当电动机50的转数(rpm)ω增大时，感应电动势增大，由此引起助力转矩的减小。d轴电流Id是通过定子线圈以防止助力转矩减小的磁化电流。因此，d轴电流目标值Id^*与电动机50的转数(rpm)ω成正比。基本助力指令Ta^*越大，d轴电流开始通过定子线圈处时的转数(rpm)ω越朝降低转数(rpm)ω的方向移位。

映射Mb适于快速升高并维持液压流体的温度，当控制单元40判断非转向操作标志St被设定(St＝1)的使用映射Mb，即在指示未进行转向操作时使用映射Mb。无论电动机50的转数(rpm)如何，都使d轴电流目标值Id^*最大化，以快速升高液压流体的温度。

根据本实施方式，通过将映射从映射Ma切换成映射Mb，可以根据液压流体的温度状态容易地找到d轴电流目标值Id^*。

(功能)

参照图8，说明根据本发明的第一实施方式的到液压流体的热传递路径。

本实施方式主要使用两个热源，例如逆变器42和电动机50。首先，说明由逆变器42产生的热的热传递路径。逆变器42的热被传递给散热器43和泵壳56。散热器43的热被传递到泵壳56的围绕电动机50的线圈52的部分。泵壳56的热被传递到入口61、出口65和泵壳内部流路结构66。

接着，说明由线圈52产生的热的热传递路径。线圈52的热被传递到转子53和液压泵壳56的围绕线圈52的部分。传递到转子53的热被传递给转轴54。转轴54将热传递给泵的转子64。然后，该传递到泵的转子64的热被传递给泵壳56。该传递到泵壳56的热被传递到入口61、出口65和泵壳内部流路结构66。

利用上述的热传递路径，通过将热传递到泵60的排出侧的泵壳内部流路结构66和/或泵60的入口侧的流路，而使液压流体被有效地加热。

从上面的说明可以理解，根据本实施方式，控制单元40、电动机50和泵60在泵壳56内成为一体，并且连接至泵60的泵壳内部流路结构66靠近例如电动机50和逆变器42等热源并且与所述热源热传递连通。

由于泵壳内部流路结构66在泵壳56的中央部，所以泵壳内部流路结构66由于其间距而与开放空气隔绝，其中泵壳56作为蓄热体储存由电动机50和逆变器42产生的热。因为泵壳56储存大量的热能并且包围泵壳内部流路结构66以使泵壳内部流路结构66与开放空气隔绝，从而保持较高的液压流体的温度，并且所述温度随时间的变化平缓(mild)，其中作为热源的泵60和逆变器42在泵壳56内成为一体。

由于液压流体温度随时间的变化平缓，从而液压流体的粘度渐进地变化，可以稳定转向助力。当未进行转向操作并且液压流体的温度低于最低温度T0时，输出用于驱动电动机50的d轴电流目标值Id^*，以升高线圈52的温度。由于上述原因，即使在未进行转向操作从而电动机50未旋转并且液压流体的温度低时，液压流体的温度也能够接近目标温度。因此，可以进一步稳定转向助力。

参照图9A至图9E，图9E中的实线示出了当q轴电流目标值Iq^*(见图9C)和d轴电流目标值Id^*(见图9D)随转向输入转矩Tq的不同值(见图9A)变化时，泵60的出口65附近的液压流体的温度Th随时间t的变化。在图9E中，实线示出了根据本实施方式的液压流体的温度的变化：在本实施方式中当车辆驾驶员未操作方向盘10并且转向输入转矩Tq为零时，在进入非转向操作之时及之后，d轴电流目标值Id^*增大(见图9D)，而虚线示出了根据未应用本发明的对比例的液压流体的温度的变化，因此在进入非转向操作之时及之后，d轴电流目标值Id^*停留在零水平。参照图9A，实线示出了在进入非转向操作之前、进入非转向操作时或进入非转向操作之后，转向输入转矩Tq随时间t的变化。参照图9B，实线示出了电动机50的转数(rpm)ω随图9A所示的转向输入转矩Tq的不同值的变化。

根据第一实施方式，泵壳56以控制单元40、电动机50和液压泵60彼此靠近并且一体化的方式形成为蓄热体，电动机50和控制单元40的逆变器42被用作热源，并且散热器43邻接逆变器42和电动机50。

该一体化结构能够通过确保蓄热体(泵壳56和散热器43)的大体积而储存由例如逆变器42和电动机50的线圈52这两个热源产生的热。另外，泵壳56内的泵壳内部流路结构66形成从泵66的出口通向泵壳外部配管70的液压流体流路，由于该泵壳内部流路结构66被泵壳56包围，所以其远离外部并且与开放空气绝热。

因此，与仅电动机线圈用作热源的现有技术不同，第一实施方式使用逆变器42作为另一热源以增大热能，并且该增大的热能被通过使电动机50、逆变器42和散热器43一体化而确保大的体积的泵壳56储存。另外，根据本第一实施方式，因为除了从电动机50的线圈52和逆变器42到泵壳56的热传递路径之外，还有从泵60通过散热器43、转轴54和泵的转子64到泵壳56的热传递路径，所以泵壳56迅速蓄热。另外，因为液压流体流过液压泵壳56的、位于距外部距离最大的位置附近的部分，液压流体被与外部隔绝绝热，从而液压流体温度的时间变化平缓。

从第一实施方式的前述说明容易看出，控制单元40依赖转矩传感器30来判断车辆驾驶员是否进行了非转向操作。因此，转矩传感器30可以被称为检测车辆转向机构的转向操作状态的装置。但是，检测转向操作状态的装置不限于转矩传感器30。例如，已知一种如下的系统：基于来自包括前视摄像头的障碍物识别单元的输入和来自转向角传感器33的输入而判断车辆驾驶员使车辆转向的意图。这样的已知系统例如公开在US 7,386,371B2(Kuge等)、US 7,349,767B2(Kuge等)、US 7,440,823B2(Yamamura等)中。因此，这样的已知系统是检测车辆驾驶员进行的转向操作的状态的另一示例。

根据第一实施方式，电动机50驱动转轴54，转轴54驱动泵60。电动机50、转轴54和泵60彼此协作，形成对车辆转向机构施加助力的助力装置。

根据第一实施方式，散热器43是蓄热元件的一个示例。但是，蓄热元件不限于散热器。很多材料可用于蓄热。任意合适的蓄热器可用作蓄热元件。

根据第一实施方式，液压流体或液压油是工作流体介质的一个示例。工作流体介质不限于该示例。任意合适的流体介质都可用作工作流体介质。

根据第一实施方式，具有活塞81的动力缸90是可用工作流体介质进行操作的致动器的一个示例。但是，致动器不限于该示例。任意可通过工作流体介质的流体压力操作以移动或控制机构或系统的机械装置都可用作致动器。

(第一实施方式产生的效果)

(1)除逆变器42和电动机50以彼此邻近的方式一体化的结构之外，工作流体介质用的流路结构66也靠近逆变器42并且与逆变器42热传递连通。因此，通过将由逆变器42和电动机50产生的热传递给通过流路结构66的工作流体介质，能够控制工作流体介质的依赖于温度的变化。因此，可以稳定地操作由工作流体介质的流体压力操作的致动器，该工作流体介质的流体压力由电动机50驱动的泵60产生。

(2)逆变器42和容纳工作流体介质的容器62位于转轴54的同一侧。因此，所有的部件可被一起置于较小的空间内。

(3)除逆变器42和电动机50以彼此邻近的方式一体化的结构之外，流路结构66也比泵60靠近逆变器42和电动机50。因此，通过将由逆变器42和电动机50产生的热传递给通过流路结构66的工作流体介质，能够控制工作流体介质的依赖于温度的变化。因此，可以稳定地操作由工作流体介质的流体压力操作的致动器，该工作流体介质的流体压力由电动机50驱动的泵60产生。

(4)除逆变器42和电动机50以彼此邻近的方式一体化的结构之外，泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路也比泵60靠近逆变器42和电动机50。因此，通过将由逆变器42和电动机50产生的热传递给通过泵60的排出侧的流路结构66和/或通过泵60的入口侧的流路的工作流体介质，能够控制工作流体介质的依赖于温度的变化。因此，可以稳定地操作由工作流体介质的流体压力操作的致动器，该工作流体介质的流体压力由电动机50驱动的泵60产生。

(5)壳体56内具有电动机50、逆变器42和储存由电动机50和逆变器42产生的热的蓄热元件43。除蓄热元件43邻近逆变器42和电动机50的配置之外，泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路位于壳体56的中央部。因此，通过将电动机50和逆变器42产生的热传递给工作流体介质，能够容易地升高工作流体介质的温度。

(6)流路结构66通过壳体56内的转轴54周围的区域延伸。因此，在壳体56内，通过有效地配置流路结构66，通过转轴54传递的电动机50的热被有效地供给到流过流路结构66的工作流体介质。

(7)除逆变器42和电动机50以彼此邻近的方式一体化的结构之外，流路结构66经由壳体56靠近逆变器42，从而由逆变器42和电动机50产生的热被传递给壳体56并且壳体56将热传递给流路结构66。因此，除通过将逆变器42和电动机50产生的热传递给工作流体介质以升高工作流体介质的温度之外，还可以有效地冷却逆变器42和电动机50。

(8)除逆变器42和容纳工作流体介质的容器62位于电动机50的转轴54的同一侧的配置之外，流路结构66位于逆变器42和容器62之间，以将由逆变器42产生的热传递给流路结构66，然后流路结构66将热传递给容器62。因此，通过将逆变器42的热迅速地传递给流路结构66可以有效地冷却逆变器42。

(9)除逆变器42和电动机50以彼此邻近的方式一体化的结构之外，流路结构66也比泵60靠近逆变器42和电动机50，以将由逆变器42和电动机50产生的热传递给流路结构66，然后流路结构66将热传递给泵60。因此，通过将逆变器42和电动机50产生的热传递给流路结构66可以冷却逆变器42和电动机50。

(10)除逆变器42和电动机50以彼此邻近的方式一体化的结构之外，泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路也比泵60靠近逆变器42和电动机50，以将由逆变器42和电动机50产生的热传递给泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路，然后泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路将热传递给泵60。因此，通过将逆变器42和电动机50产生的热传递给泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路并且然后将热从所述流路结构66和/或所述流路传递给泵60，可以快速地冷却逆变器42和电动机50。

(11)壳体56内具有电动机50、逆变器42和储存由电动机50和逆变器42产生的热的蓄热元件43。除蓄热元件43邻近逆变器42和电动机50的配置之外，泵60的排出侧的流路结构66和/或泵60的入口侧的流路位于壳体56的中央部，以将由蓄热元件43储存的热传递给所述流路结构66和/或所述流路。因此，通过将热传递给所述流路结构66和/或所述流路，可以快速地冷却逆变器42和电动机50。

(12)流路结构66通过壳体56内的转轴54周围的区域延伸，以将由蓄热元件43储存的热传递给流路结构66。因此，通过使电动机50的热经由转轴54和流路结构66传递可以冷却电动机50。

(13)控制单元40通过使电流流经电动机50的线圈52以使线圈52发热而升高工作流体介质的温度。因此，当工作流体介质的温度低时，通过电动机50的线圈52产生的热，可以将工作流体介质的温度调节到目标温度。

(14)当在判定非转向操作状态下工作流体介质的温度低于预定的温度阈值时，控制单元40计算电流以使电动机50的线圈52产生用于温度升高的热。因此，当在电动机未工作的非转向操作状态过程中工作流体介质的温度低时，通过使电动机50的线圈52发热可使工作流体介质的温度接近目标温度。

(15)存在多组助力指令映射，其包括调节工作流体介质的温度所使用的第一组助力指令映射和在不调节工作流体介质的温度中使用的第二组助力指令映射。可选择多组助力指令映射中的任一组映射用于计算线圈电流以发热。因此，由于通过切换助力指令映射来计算助力指令电流，容易根据工作流体介质的温度状态计算合适的电流值。

(16)通过使电动机50和控制电动机50的逆变器42以彼此邻近的方式一体化，并且通过使流路结构66靠近逆变器42并且由此与逆变器42热传递通连配置，由电动机50和逆变器42产生的热被传递到工作流体介质用的流路结构66。因此，通过将逆变器42和电动机50产生的热传递到流路结构66来控制工作流体介质的温度变化。因此，可以稳定致动器的操作。另外，可以快速地冷却逆变器42和电动机50。

(第二实施方式)

接着说明第二实施方式。除下述的方面之外第二实施方式与第一实施方式基本相同：根据第一实施方式，助力指令产生单元41b利用预定的映射找出合适的温度值并且将其设定为标准温度Tg，并且围绕该标准温度Tg设定温度控制范围，但是根据第二实施方式，助力指令产生单元41b将温度Th设定为标准温度Tg，其中温度Th是从系统启动(车辆开始行驶)起经过预定的时间阈值Tth后由温度传感器32检测的温度。以与第一实施方式相同的方式，助力指令产生单元41b以液压流体的温度Th保持在温度控制范围内的方式计算温度控制用的目标温度并且产生电动机50用的q轴电流指令Iq^*，即q轴(转矩)电流Iq的目标值，和d轴电流指令Id^*，即d轴(磁化)电流Id的目标值，其中q轴电流指令Iq^*和d轴电流指令Id^*是产生转向助力控制所需的助力所需要的。

因此，第二实施方式在电动机控制方面不同于第一实施方式。参照图10，说明根据第二实施方式的电动机控制。

一打开汽车1A的点火开关就反复执行图10所示的流程。在流程执行的起始，控制单元40通过读取操作输入基本助力指令Ta^*、转数(rpm)ω、非转向操作标志St和液压流体温度Th(步骤S1100)。与第一实施方式不同，控制单元40通过读取操作输入从系统启动(车辆开始行驶)起经过的经过时间(elapsed time)t。经过时间t可通过读取控制单元40的系统时钟来获得。

接着，控制单元40判断从系统启动起的经过时间t是否大于预定的时间阈值Tth(步骤S1200)。考虑充分预热车辆1A的主要驱动部件(发动机、附件等)所需的时间段选择合适的时间作为预定的时间阈值Tth。例如，从启动起直到发动机冷量表(cooling meter)的显示消失的时间可选择作为预定的时间阈值Tth。当在步骤S1200中控制单元40判断从系统启动起的经过时间t不大于预定的时间阈值Tth时，控制单元40判断非转向操作标志St是否是“1”(步骤S1300)。

当在步骤S1300中控制单元40判断非转向操作判定标志St不是“1”时，控制单元40使用通常的助力控制用的映射Ma以根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S1400)，因为当电动机50运行时，液压流体的温度升高，并且不必执行控制以升高液压流体的温度。

当在步骤S1300中控制单元40判断非转向操作判定标志St是“1”时，控制单元40使用液压流体温度升高控制所用的映射Mb来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S1500)，因为当电动机50不运行时，需要执行控制以升高液压流体的温度。在步骤S1400或步骤S1500之后，控制单元40输出已经利用映射Ma或Mb找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S1600)。

另一方面，当在步骤S1200中控制单元40判断从系统启动起的经过时间t大于预定的时间阈值Tth时，控制单元40将当前的液压流体温度Th设定为标准温度Tg(步骤S1700)。然后，为了将液压流体的温度变化控制在温度控制范围，以使得液压流体温度的大幅波动不会影响转向助力，控制单元40通过如下的方式在标准温度Tg附近设定温度控制范围：设定一个值作为温度控制范围的上限Tgmax，以及设定另一个值作为温度控制范围的下限Tgmin。

参照图11，液压流体的粘度-温度特性曲线在低温区域T1具有较陡的斜率，而在高温区域具有较缓的斜率。利用该特性曲线，为了将液压流体的粘度变化保持在预定的恒定范围Vr内，基于判定标准温度Tg落入低温区域T1和高温区域T2中的哪一个，控制单元40设定一个值作为温度控制范围的上限Tgmax并且设定另一个值作为温度控制范围的下限Tgmin。因此，当标准温度Tg落入低温区域T1时，上限Tgmax和下限Tgmin之间的差异小，而当标准温度Tg落入高温区域T2时，上限Tgmax和下限Tgmin之间的差异大。结果，当标准温度Tg落入高温区域T2时，不过于频繁地控制液压流体温度，由此抑制不必要的电能消耗。

再参照图10，控制单元40判断非转向操作标志St是否是“1”(步骤S1800)。当在步骤S1800中控制单元40判断非转向操作标志St未设定(St＝0)时，控制单元40使用通常的助力控制用的映射Ma来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S1900)。而且，控制单元40输出已经利用映射Ma找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S2000)。

另一方面，当在步骤S1800中控制单元40判断非转向操作标志St已设定(St＝1)时，控制单元40基于判断标准温度Tg落入低温区域T1和高温区域T2中的哪一个，设定一个值作为上限Tgmax并且设定另一个值作为下限Tgmin(步骤S2050)。在步骤S2050之后，控制单元40判断液压流体温度Th是否大于或等于上限Tgmax(步骤S2100)。当在步骤S2100中控制单元40判断液压流体温度Th大于或等于上限Tgmax时，控制单元40转移到步骤S1900的处理。

另一方面，当在步骤S2100中控制单元40判断液压流体温度Th小于上限Tgmax时，控制单元40判断液压流体温度Th是否大于下限Tgmin(步骤S2200)。当在步骤S2200控制单元40判断液压流体温度Th不大于下限Tgmin时，控制单元40使用液压流体温度升高控制用的映射Mb来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S2300)。在步骤S2300之后，控制单元40转移到步骤S2000的处理。

另一方面，当在步骤S2200中控制单元40判断液压流体温度Th大于下限Tgmin时，控制单元40使用映射Mc来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S2400)，其中映射Mc中的d轴电流目标值Id^*与包括在映射Mb中的d轴电流目标值Id^*相比被抑制。后面将说明映射Mc的特性。在步骤S2400之后，控制单元40输出已经利用映射Mc找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S2500)。在步骤S1600或S2000或S2500之后，控制单元40重复执行该电动机控制用流程。

(映射Mc的特性)

参照图12说明用于电动机控制的映射Mc的特性。映射Mc与映射Mb基本相同。以与映射Mb相同的方式，映射Mc包括Iq^*(ω)映射，当转向操作标志St被设定(St＝1)并且基本助力指令Ta^*为零(Ta^*＝0)时，该Iq^*(ω)映射对电动机50的转数(rpm)ω的不同值将零设定为q轴电流的目标值Iq^*。然而，映射Mc包括Id^*(ω)映射，当转向操作标志St被设定(St＝1)并且基本助力指令Ta^*为零(Ta^*＝0)时，该Id^*(ω)映射对电动机50的转数(rpm)ω的不同值将d轴电流的抑制值(suppressed value)设定为d轴电流的目标值Id^*。根据映射Mc，d轴电流的抑制值被设定为d轴电流的目标值Id^*，但是根据映射Mb，d轴电流的最大值被设定为d轴电流的目标值Id^*。例如，映射Mc将d轴电流最大值的一半设定为抑制值。

(功能)

图13A至图13E示出了当根据第二实施方式如下执行温度控制时液压流体的温度Th随时间t的变化：将经过预定时间阈值Tth时检测到的液压流体的当前温度设定为标准温度Tg，并且将液压流体的温度Th可控地保持在设定在标准温度Tg附近的温度控制范围内。

在图13E中，实线示出了当车辆驾驶员在系统启动时刻和经过了预定的时间阈值Tth的时刻之间的时间段内操作转向时，液压流体的温度Th随时间t的变化。实线还示出了在经过预定的时间阈值Tth之后的后续时间段内发生的液压流体的温度Th的变化，此时车辆驾驶员未操作转向并且因此非转向操作标志St被设定(St＝1)。控制单元40在系统启动时刻和经过了预定的时间阈值Tth的时刻之间的时间段内使用映射Ma(见图7A)以找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*，从而q轴电流目标值Iq^*随转向输入转矩的不同值而变化(见图13B)，但是因为假设电动机50以小于2000rpm的转数ω运转，所以d轴电流目标值Id^*几乎为零(见图13C)。在经过预定的时间阈值Tth时及之后，液压流体温度的当前检测值Th被设定为标准温度Tg，围绕该标准温度Tg通过使用图11来找出用作上限值Tgmax的一个值和找出用作下限值Tgmin的另一个值，从而设定温度控制范围(见图13E)。当随后车辆驾驶员停止操作转向从而非转向操作标志St被设定(St＝1)时，控制单元40使用映射Mc(见图12)来找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*，从而只要液压流体的温度Th落入围绕标准温度Tg设定的温度控制范围内，就将q轴电流目标值Iq^*设定为零，并将d轴电流目标值Id^*设定为最大值的一半。当液压流体温度Th升高并超过温度控制范围的上限Tgmax时，控制单元40使用映射Ma(见图7A)，从而不仅将q轴电流目标值Iq^*设定为零而且将d轴电流目标值Id^*设定为零。结果，液压流体的温度Th的变化被保持在温度控制范围内。

还参照图4，在将经过预定的时间阈值Tth时检测到的液压流体温度的当前值设定为标准温度Tg并且围绕该标准温度Tg设定温度控制范围之后，控制单元40的助力指令产生单元41b控制d轴电流。结果，液压流体的温度Th被保持在温度控制范围内。根据第二实施方式，因为取决于汽车1A的当前环境而呈现的液压流体温度的当前值Th被设定为标准温度Tg，所以能够以将液压流体的温度保持在适应汽车1A周围的环境的温度控制范围内的方式控制液压流体的温度，即控制液压流体的粘度。

如上所述，根据第二实施方式，基于泵60中的工作流体介质的温度的平衡点通过使热辐射到开放空气和车辆行驶机构产生热来控制工作流体介质的温度。因此，可以稳定转向助力，由此防止由转向输入的反作用力的变化引起的不适感。

根据第二实施方式，车速传感器31是检测汽车1A的行驶状态的车辆行驶状态检测器的一个示例，温度传感器32是检测工作流体介质的温度的温度检测器的一个示例。但是，车辆行驶状态检测器不限于该示例，并且可包括构造成检测或估计汽车1A的行驶状态的任何装置。另一方面，温度检测器不限于该示例，并且可包括构造成检测或估计工作流体介质的温度的任何装置。例如，基于逆变器42的温度来估计工作流体介质的温度的装置或系统，因为从图13E和图13D的比较容易看出工作流体介质的温度跟随逆变器42的温度变化而变化。温度检测器包括这样的装置或系统。

(第二实施方式产生的效果)

(1)根据第二实施方式，基于从车辆开始行驶起经过预定的时间阈值Tth后检测到的工作流体介质的温度值设定温度控制范围，并且以如下的方式计算电流：线圈发热以使工作流体介质的温度升高到温度控制范围。因此，由于能够基于工作流体介质的温度的平衡点控制工作流体介质的温度，所以可以稳定转向助力，从而防止由转向输入的反作用力的变化引起的不适感。

(第三实施方式)

接着说明第三实施方式。除下面的方面外第三实施方式与第二实施方式基本相同：根据第二实施方式，非转向操作判断单元41d判断车辆驾驶员是否进行了转向操作，并且当非转向操作判断单元41d判断车辆驾驶员进行了转向操作时设定非转向操作标志St(St＝1)，但是第三实施方式不需要这样的非转向操作判断单元41d。然而根据第三实施方式，以与第二实施方式相同的方式，助力指令产生单元41b将从系统启动(车辆开始行驶)起经过预定的时间阈值Tth后由温度传感器32检测到的温度Th设定为标准温度Tg，并且围绕该标准温度Tg设定温度控制范围。

因此，第三实施方式在电动机控制方面不同于第二实施方式。参照图14说明根据第三实施方式的电动机控制。

一打开汽车1A的点火开关就反复执行图14所示的流程。在流程执行的起始，控制单元40通过读取操作输入基本助力指令Ta^*、转数(rpm)ω、液压流体温度Th和从系统启动(车辆开始行驶)起的经过时间t(步骤S3100)。经过时间t可通过读取控制单元40的系统时钟来获得。

接着，控制单元40判断从系统启动起的经过时间t是否大于预定的时间阈值Tth(步骤S3200)。以与第二实施方式相同的方式，考虑充分预热车辆1A的主要驱动部件(发动机、附件等)所需的时间段来选择合适的时间作为预定的时间阈值Tth。例如，从系统起动起始直到发动机冷量表的显示消失的时间可选择作为预定的时间阈值Tth。

当在步骤S3200中控制单元40判断从系统启动起的经过时间t不大于预定的时间阈值Tth时，控制单元40使用通常的助力控制用的映射Ma来根据转数(rpm)ω找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S3300)。而且，控制单元40输出已经利用映射Ma找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S3400)。

另一方面，当在步骤S3200中控制单元40判断从系统启动起的经过时间t大于预定的时间阈值Tth时，控制单元40将当前的液压流体温度Th设定为标准温度Tg(步骤S3500)。在步骤S3500之后，以与第二实施方式的步骤S2050相同的方式，控制单元40使用图11基于判断标准温度Tg落入低温区域T1和高温区域T2中的哪一个，来设定一个值作为上限Tgmax并且设定另一个值作为下限Tgmin(步骤S3550)。在步骤S3550之后，控制单元40判断液压流体的温度Th是否大于或等于上限Tgmax(步骤S3600)。

当在步骤S3600中控制单元40判断液压流体温度Th小于上限Tgmax时，控制单元40使用助力控制用的映射Md来找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S3700)。而且，控制单元40输出已经利用映射Md找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S3800)。在步骤S3800，由于液压流体温度Th小于或低于上限Tgmax，所以控制单元40不仅通过允许d轴电流Id流经电动机50以升高液压流体温度Th，而且通过允许q轴电流流经电动机50以产生助力。

另一方面，当在步骤S3600中控制单元40判断液压流体温度Th大于或等于上限Tgmax时，控制单元40使用通常的助力控制用的映射Ma来找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S3900)。而且，控制单元40输出已经利用映射Ma找出的q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*(步骤S4000)。在步骤S3400或S3800或S4000之后，控制单元40重复执行该电动机控制用流程。

(映射Md的特性)

参照图15，说明当液压流体温度Th小于上限Tgmax时用于电动机控制的映射Md的特性。

如上所述，映射Md适于响应基本助力指令Ta^*和电动机50的转数(rpm)ω而控制流经电动机50的q轴电流和d轴电流。映射Md包括具有一组线的Iq^*(ω，Ta^*)映射，其中每条线均示出了q轴电流目标值Iq^*随电动机50的不同转数(rpm)ω的变化，这些线是针对基本助力指令Ta^*的不同值而制作的。映射Md还包括具有一组线的Id^*(ω，Ta^*)映射，其中每条线均示出了d轴电流目标值Id^*随电动机50的不同转数(rpm)ω的变化，这些线是针对基本助力指令Ta^*的不同值而制作的。

图15所示的映射Md的Id^*(ω，Ta^*)映射包括一条这样的线：当液压流体的温度Th小于上限Tgmax(见步骤S3600)时，以与图7B所示的映射Mb的Id^*(ω)映射相同的方式，当基本助力指令Ta^*为零(Ta^*＝0)时，将d轴电流的最大值设定为d轴电流的目标值Id^*。当液压流体的温度Th小于上限Tgmax时，以与图7B所示的映射Mb的Iq^*(ω)映射相同的方式，当基本助力指令Ta^*为零(Ta^*＝0)时，映射Md的Iq^*(ω，Ta^*)映射针对电动机50的转数(rpm)ω的不同值将零设定为q轴电流的目标值Iq^*。

在液压流体温度Th小于上限Tgmax的情况下，当基本助力指令Ta^*，即基本助力Ta的目标值小于预定的助力阈值，并且电动机50的转数(rpm)ω小于预定的转数阈值ω₀时，映射Md的Id^*(ω，Ta^*)映射在基本助力指令Ta^*接近零时将d轴电流的最大值设定为d轴电流的目标值Id^*。随后，当电动机50的转数(rpm)ω仍然小于预定的转数阈值ω₀时，随着基本助力指令Ta^*的出现，映射Md的Id^*(ω，Ta^*)映射将d轴电流的抑制值设定为d轴电流的目标值Id^*，而映射Md的Iq^*(ω，Ta^*)映射将q轴电流的最大值设定为q轴电流的目标值Iq^*。假设基本助力指令Ta^*保持不变，因为q轴电流的最大值被设定为q轴电流的目标值Iq^*，所以转数(rpm)增大。随着转数(rpm)增大到预定的转数阈值ω0以上，映射Md的Id^*(ω，Ta^*)映射使d轴电流的目标值Id^*朝向零减小，并且映射Md的Iq^*(ω，Ta^*)映射使q轴电流的目标值Iq^*减小。

接着，在基本助力指令Ta^*超过预定的助力阈值的状态下，当电动机50的转数(rpm)ω在液压流体温度Th小于上限Tgmax的条件下进一步增大时，由于q轴电流流经电动机50并且不再需要依靠d轴电流来升高液压流体的温度，所以映射Md的Id^*(ω，Ta^*)映射提供的d轴电流值能够平滑地合并(merge)入由图7A所示的映射Ma的Id^*(ω，Ta^*)给出的那些d轴电流值。

(功能)

图16A至图16E示出了在根据第三实施方式如下地执行温度控制时液压流体的温度Th随时间t的变化：将从系统启动起始经过预定的时间阈值Tth后所检测到的液压流体的当前温度设定为标准温度Tg，并且将液压流体的温度Th可控地保持在设定于标准温度Tg附近的温度控制范围内。

在图16E中，实线示出了根据第三实施方式当q轴电流目标值Iq^*(见图16C)和d轴电流目标值Id^*(见图16D)随基本助力指令Ta^*的不同值(见图16A)变化时，液压流体的温度Th随时间t的变化。在图16E中，虚线示出了根据未应用本发明的对比例中的液压流体的温度Th的变化。

根据第三实施方式，只要液压流体温度Th小于上限Tgmax，不用区分是车辆驾驶员进行了转向操作的状态还是车辆驾驶员未进行转向操作的状态，控制单元40都使用映射Md来找出q轴电流目标值Iq^*和d轴电流目标值Id^*。结果，即使在汽车1A的基本助力指令Ta^*低并且电动机50的转数(rpm)ω低的向前直行(forward straight running)过程中，也能防止液压流体温度Th的下降。当液压流体温度Th小于上限Tgmax、转数(rpm)ω小于预定的转数阈值ω₀并且基本助力指令的目标值Ta^*小于预定的助力阈值时，控制单元40允许d轴电流根据所建立的预定条件流经电动机50。因为可以根据情况使d轴电流频繁地流经电动机50，所以可以缩短液压流体温度Th达到上限Tgmax所需的时间。

如上所述，当判断了非转向操作或当转向输入低时(在低转向输入转矩和/或低电动机转数过程中)，d轴电流被允许流经电动机50的线圈52以升高工作流体介质的温度。因此，可以在例如车辆向前直行过程中仅出现较小的转向输入的情况下将工作流体介质的温度变化限制在恒定温度控制范围内。因此，可以防止由转向反作用力的变化引起的车辆驾驶员的不适感。

根据第三实施方式，车速传感器31是检测汽车1A的行驶状态的车辆行驶状态检测器的一个示例，温度传感器32是检测工作流体介质的温度的温度检测器的一个示例。但是，车辆行驶状态检测器不限于该示例，并且可包括构造成检测或估计汽车1A的行驶状态的任何装置。另一方面，温度检测器不限于该示例，并且可包括构造成检测或估计工作流体介质的温度的任何装置。例如，基于逆变器42的温度来估计工作流体介质的温度的装置或系统，因为从图13E和图13D的比较容易看出工作流体介质的温度跟随逆变器42的温度变化。温度检测器包括这样的装置或系统。

(第三实施方式产生的效果)

(1)根据第三实施方式，基于从车辆开始行驶起经过预定的时间阈值Tth后所检测到的工作流体介质的温度值来设定温度控制范围，并且在判断了非转向操作或当转向输入低(在低转向输入转矩和/或低电动机转数过程中)的状态下，当工作流体介质的温度Th小于上限Tgmax时以如下的方式计算电流：线圈52发热以使工作流体介质的温度升高到温度控制范围。因此，可以在例如车辆向前直行过程中仅出现较小的转向输入的情况下将工作流体介质的温度变化限制在恒定温度控制范围内。因此，可以稳定转向助力，从而防止由转向输入的反作用力的变化引起的不适感。

(变型例1)

根据所述的各实施方式，穿过泵壳56形成的泵壳内部流路结构66与泵壳外部配管70位于泵60的排出侧，并靠近电动机50和逆变器42并且由此与电动机50和逆变器42热传递连通。实施方式可变型为液压泵60的入口侧的流路靠近电动机50和逆变器42并且由此与电动机50和逆变器42热传递连通。

在该情况下，也由于泵60的入口侧的流路位于泵壳56的中央部，所以流路由于其间距而与开放空气隔绝，其中泵壳56作为蓄热体储存由电动机50和逆变器42产生的热。因为泵壳56储存大量的热能并且包围流路以使流路与开放空气隔绝，因而工作流体介质的温度被保持为高并且使温度随时间的变化平缓，其中作为热源的液压泵60和逆变器42在泵壳56内被一体化。

作为工作流体介质的温度随时间的变化平缓的结果，工作流体介质的粘度渐进的变化，这使得可以稳定转向助力。

(变型例2)

在上述各实施方式的说明中，由图1所示的温度传感器32检测工作流体介质的温度。实施方式可变型为检测逆变器42的温度并且基于检测到的逆变器42的温度通过估计给出工作流体介质的温度。在该情况下，可以使用检测到的逆变器42的温度防止逆变器42过热。

(适用例)

在上述各实施方式的说明中，本申请被应用于电动助力转向系统。但是，本发明不限于应用到电动助力转向系统。本发明可用于使用电动机和工作流体介质的压力的其它系统。例如，本发明也适用于如下的电动液压系统：空气压缩机，其使用电动机来驱动用于输送制冷剂形式的工作流体介质的泵；电动液压叉式起重机；制动系统，其配置有液压助力；以及液压致动离合器系统。

因此，本发明的实施方式提供一种系统，该系统通过如下结构稳定了可用工作流体介质操作的致动器的操作：逆变器42和电动机50以逆变器42和电动机50热传递连通的方式一体化，并且流路结构66与逆变器42热传递连通。

本发明的上述说明仅仅是示例性的，因此，不脱离本发明的要旨的变型包括在本发明的范围内。这样的变型不应被认为是脱离了本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种工作流体介质温度控制系统，其包括：

工作流体介质；

致动器，能够由所述工作流体介质对所述致动器进行操作；

泵，其用于所述工作流体介质；

流路结构，其用于所述工作流体介质；

电动机，其连接到所述泵以驱动所述泵；和

控制单元，其用于所述电动机并且包括逆变器和逆变器控制器；

所述逆变器和所述电动机以所述逆变器与所述电动机热传递连通的方式一体化，

所述流路结构与所述逆变器热传递连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：容器，该容器容纳所述工作流体介质；转轴，该转轴将动力从所述电动机传递至所述泵，其中，所述逆变器和所述容器位于所述转轴的同一侧，并且所述流路结构位于所述逆变器和所述容器之间。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流路结构比所述泵靠近所述逆变器和所述电动机。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述致动器为车辆用助力转向系统的形式，其中，所述控制单元基于所述助力转向系统的基本助力指令控制所述电动机，所述泵具有入口侧和排出侧，所述流路结构位于所述泵的所述入口侧和所述排出侧中的一方，并且所述流路结构比所述泵靠近所述逆变器和所述电动机。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括蓄热体，所述蓄热体包括壳体和蓄热元件，其中，所述壳体内具有所述电动机、所述逆变器和储存所述电动机和所述逆变器产生的热的所述蓄热元件，所述蓄热元件与所述电动机和所述逆变器邻近，所述流路结构位于所述壳体的中央部。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括转轴，所述转轴将动力从所述电动机传递给所述泵，其中，所述流路结构延伸通过所述壳体内的所述转轴周围的区域。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括壳体，其中，所述流路结构以所述壳体的一部分位于所述流路结构和所述逆变器之间的方式靠近所述逆变器，以将所述逆变器和所述电动机产生的热传递到壳体，并且将所述壳体的热传递到所述流路结构。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：容器，该容器容纳所述工作流体介质；和转轴，该转轴将动力从所述电动机传递至所述泵，其中，所述逆变器和所述容器位于所述转轴的同一侧，并且所述流路结构位于所述逆变器和所述容器之间，以将所述逆变器产生的热传递到所述流路结构，并且将所述流路结构的热传递到所述容器。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述流路结构比所述泵靠近所述逆变器和所述电动机，以将所述逆变器和所述电动机产生的热传递到所述流路结构，并且将所述流路结构的热传递到所述泵。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述致动器为车辆用助力转向系统的形式，其中，所述控制单元基于所述助力转向系统的基本助力指令控制所述电动机，所述泵具有入口侧和排出侧，所述流路结构位于所述泵的所述入口侧和所述排出侧中的一方，并且所述流路结构比所述泵靠近所述逆变器和所述电动机，以将所述逆变器和所述电动机产生的热传递到所述流路结构，并且将所述流路结构的热传递到所述泵。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括蓄热体，所述蓄热体包括壳体和蓄热元件，其中，所述壳体内具有所述电动机、所述逆变器和储存所述电动机和所述逆变器产生的热的所述蓄热元件，所述蓄热元件与所述电动机和所述逆变器邻近，所述流路结构位于所述壳体的中央部，所述致动器为车辆用助力转向系统的形式，其中，所述控制单元基于所述助力转向系统的基本助力指令控制所述电动机，所述泵具有入口侧和排出侧，所述流路结构位于所述泵的所述入口侧和所述排出侧中的一方，并且所述流路结构比所述泵靠近所述逆变器和所述电动机，以将所述逆变器和所述电动机产生的热传递到所述流路结构，并且将所述流路结构的热传递到所述泵。

12.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括蓄热体，所述蓄热体包括壳体和蓄热元件，其中，所述壳体内具有所述电动机、所述逆变器和储存所述电动机和所述逆变器产生的热的所述蓄热元件，所述蓄热元件与所述电动机和所述逆变器邻近，所述流路结构位于所述壳体的中央部，所述致动器为车辆用助力转向系统的形式，其中，所述控制单元基于所述助力转向系统的基本助力指令控制所述电动机，所述泵具有入口侧和排出侧，所述流路结构位于所述泵的所述入口侧和所述排出侧中的一方，并且所述流路结构比所述泵靠近所述逆变器和所述电动机，以将所述逆变器和所述电动机产生的热传递到所述流路结构，并且将所述流路结构的热传递到所述泵，所述系统还包括转轴，该转轴将动力从所述电动机传递至所述泵，所述流路结构延伸通过所述壳体内的所述转轴附近的区域。

13.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制单元被构造成以如下方式调节所述工作流体介质的温度：使电流流经所述电动机的线圈，从而所述线圈发热以使所述工作流体介质的温度升高。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括：

车辆行驶状态检测器，其检测车辆的行驶状态；

温度检测器，其检测所述工作流体介质在所述泵的出口处的温度；

其中，所述控制单元包括：

基本助力指令产生单元，其基于检测到的车辆的行驶状态产生所述基本助力指令；以及

助力指令产生单元，其基于所述基本助力指令产生用于所述电动机的转矩电流指令和用于所述电动机的磁化电流指令；并且

当所述控制单元判断为检测到的所述工作流体介质的温度低于预定的温度阈值并且非转向操作时，所述助力指令产生单元以如下方式产生转矩电流指令和磁化电流指令：使所述电动机发热以使所述工作流体介质的温度升高。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括：

车辆行驶状态检测器，其检测车辆的行驶状态；

温度检测器，其检测所述工作流体介质在所述泵的出口处的温度；

其中，所述控制单元包括：

基本助力指令产生单元，其基于检测到的车辆的行驶状态产生所述基本助力指令；以及

助力指令产生单元，其基于所述基本助力指令产生用于所述电动机的转矩电流指令和用于所述电动机的磁化电流指令；并且

当所述控制单元判断为非转向操作时，所述助力指令产生单元基于从车辆开始行驶起经过预定的时间阈值之后所检测到的所述工作流体介质的温度值来确定温度控制范围，并且所述助力指令产生单元以如下方式产生转矩电流指令和磁化电流指令：使所述电动机发热以使所述工作流体介质的温度升高，从而将所述工作流体介质的温度保持在所述温度控制范围内。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括：

车辆行驶状态检测器，其检测车辆的行驶状态；

温度检测器，其检测所述工作流体介质在所述泵的出口处的温度；

其中，所述控制单元包括：

基本助力指令产生单元，其基于检测到的车辆的行驶状态产生基本助力指令；以及

助力指令产生单元，其基于所述基本助力指令产生用于所述电动机的转矩电流指令和用于所述电动机的磁化电流指令；并且

当所述控制单元判断为非转向操作或转向输入小于预定的阈值的转向操作状态时，所述助力指令产生单元基于从车辆开始行驶起经过预定的时间阈值之后所检测到的所述工作流体介质的温度值来确定温度控制范围，当检测到的温度不大于上限时，所述助力指令产生单元以如下方式产生转矩电流指令和磁化电流指令：使所述电动机发热以使所述工作流体介质的温度升高，从而将所述工作流体介质的温度保持在所述温度控制范围内。

17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述控制单元具有多组映射，所述多组映射包括：第一组映射，其用于调节所述工作流体介质的温度；和第二组映射，其不用于调节所述工作流体介质的温度，其中，所述控制单元从所述多组映射中选择映射，所述助力指令产生单元利用所选择的映射来确定用于使所述电动机发热的电流指令。

18.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述逆变器和所述电动机彼此邻近并且所述流路结构靠近所述逆变器。

19.一种工作流体介质温度控制方法，其用于如下的系统，该系统包括：致动器，能够由工作流体介质对所述致动器进行操作；泵，该泵用于工作流体介质；流路结构，该流路结构用于工作流体介质；电动机，其连接到所述泵以驱动所述泵；和控制单元，该控制单元用于所述电动机并且包括逆变器和逆变器控制器，

所述方法包括：

启动所述逆变器以使所述电动机发热；

将所述电动机产生的热和所述逆变器的热传递给流经所述流路结构的所述工作流体介质，以使所述工作流体介质的温度升高；和

控制所述电动机产生的热而将所述工作流体介质的温度保持在温度控制范围内。

20.一种工作流体介质温度控制系统，其包括：

用于容纳工作流体介质的部件；

致动器部件，能够由所述工作流体介质对所述致动器部件进行操作；

泵部件，其用于产生所述工作流体介质的流体压力；

用于限定所述工作流体介质流过的流路结构的部件；

电动机部件，其用于驱动所述泵部件；

用于所述电动机部件的逆变器；

用于启动所述逆变器以使所述电动机部件发热的部件；

用于在所述电动机部件和所述逆变器之间提供热传递连通的部件；和

用于不仅从所述电动机部件而且从所述逆变器向所述流路结构传递热以使所述工作流体介质的温度升高的部件。

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