CN102224059B

CN102224059B - 电动动力转向装置

Info

Publication number: CN102224059B
Application number: CN2010800023041A
Authority: CN
Inventors: 阿部博一; 二宫淑树
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: JP2013163515A; US20110231064A1; US8989965B2; EP2377744A1; WO2011102028A1; JP5472510B2; JPWO2011102028A1; CN102224059A; EP2377744B1; JP5402944B2; EP2377744A4

Abstract

本发明的目的在于提供一种电动动力转向装置，其即使在起动中电源电压剧烈变动时，也可以抑制转向轴的动作，实现没有异样感的辅助控制。本发明的电动动力转向装置具备：检测施加在转向机构上的转向扭矩的转向扭矩检测单元、产生辅助转向手柄转向的辅助力的电动机、检测电源的电源电压的电源电压检测单元、判定电源电压检测单元检测出的电源电压检测值的电源电压监视单元、以及基于转向扭矩算出辅助量，经由FET电桥构成的驱动单元驱动控制电动机的电动机驱动控制单元，当电源电压监视单元判定电源电压检测值在辅助动作可能电压以下的时候，基于FET电源电压的下降水平所对应的驱动可能特性来继续进行辅助控制。

Description

电动动力转向装置

技术领域

本发明涉及通过电动机来向车辆的转向系统施加辅助力的电动动力转向装置，特别是涉及在起动开始时等电源电压下降的时候，能够可靠地抑制转向控制的动作的电动助力转向装置。

背景技术

利用电动机的旋转力来向车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)的电动动力转向装置，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或者皮带等传递机构，向转向轴或者齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助扭矩，现有的电动动力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机施加电压以使电流指令值与电动机电流检测值的差减小，电动机施加电压的调整一般是通过调整PWM(脉宽调制)控制的占空比来进行的。

参照图1来说明电动动力转向装置的一般结构。如图1所示，与转向手柄1连接的柱轴2，经由减速齿轮3、万向节4a和4b、齿臂机构5与转向车轮的转向横拉杆6连接。在柱轴2上设有根据扭杆的扭转来检测转向手柄1的转向扭矩的扭距传感器10，对转向手柄1的转向力进行辅助的电动机20经由减速齿轮3与柱轴2连接。电池14对控制电动动力转向装置的控制单元30进行电力供给，同时，控制单元30经由点火开关11输入点火信号。控制单元30根据由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr以及由车速传感器12检测出的车速Vel进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值I的运算，根据计算出的电流指令值I来控制提供给电动机20的电流。

控制单元30主要由CPU(或者MPU或者MCU)构成，图2示出了该CPU内部由程序执行的一般功能。

参照图2说明控制单元30的功能和动作，扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr以及来自车速传感器12的车速Vel被输入到转向辅助指令值运算单元31，利用辅助图表计算出转向辅助指令值Iref。在最大输出限制单元32，根据过热保护条件等对计算出的转向辅助指令值Iref进行输出限制，最大输出被限制后的电流指令值I被输入到减法运算单元33。

另外，转向辅助指令值运算单元31中的转向辅助指令值Iref的运算，也可以在转向扭矩Tr以及车速Vel的基础上，进一步利用转向角来进行计算。

减法运算单元33求取电流指令值I与反馈回来的电动机20的电动机电流i的偏差ΔI(＝I-i)，偏差ΔI经PI(比例积分)等电流控制单元34控制后，控制后的电流控制值E被输入到PWM控制单元35，计算出占空比，经由电动机驱动电路36驱动电动机20。电动机20的电动机电流i被电动机电流检测电路37检测出来，反馈输入到减法运算单元33。

参照图3说明电动机驱动电路36的结构例。3相电动机的情况下，电动机驱动电路36具有FET栅极驱动电路361、逆变器362以及升压电源363，其中FET栅极驱动电路361根据来自PWM控制单元35的脉宽调制(PWM)信号驱动场效应管(FET)FET1～FET6的栅极，逆变器362由FET1～FET6的3相桥电路构成，升压电源驱动FET1、FET2、FET3的高压侧。另外，FET1～FET6的源漏极间反并联地连接有用于吸收浪涌的二极管。作为电源的电池14经由点火开关11以及电源继电器RL向逆变器362提供电力。逆变器362具备，串联连接的FET1及FET4串联列、串联连接的FET2及FET5串联列、和串联连接的FET3及FET6串联列，这3个FET串联列的构成为并联连接。各相电动机相电流，从该逆变器362的FET1与FET4的连接点、FET2与FET5的连接点、以及FET3与FET6的连接点，经供给路径a、b以及c提供给电动机20。

在这样的电动动力转向装置中，电池14向控制单元30、扭距传感器10、电动机20等负载设备提供电力。为了对驾驶员的转向操作进行正常稳定的辅助，需要将电池14的电源电压保持在规定的稳定范围内(例如10～15V)。但是，在起动等状况下，电源电压有可能发生下降。

在电源电压下降的状态，电动机驱动电路36所使用的FET的栅极驱动电压也下降。在这种情况下，如果FET的栅源极间电压(VGS)下降的话，漏源极间的导通电阻(RDS(ON))会急剧变大。另外，最大驱动电流Imax与FET的允许功率值P之间具有下述式1所示的关系。

式1

P＝RDS(ON)·Imax²

在这里，P为FET的允许功率值，RDS(ON)为FET源漏极间的导通电阻，Imax为能流过FET的电动机最大电流。

根据上述式1的关系，驱动控制电动机20的时候，如果FET导通电阻RDS(ON)变大，功率损失也会变大。因此，如果电源电压下降的话，因FET的功率损失产生热量而温度升高，甚至，如果电源电压继续下降的话，有可能发生FET烧毁的故障。

并且，电源电压显著下降，下降到扭距传感器10的传感器最低工作电压以下的话，扭距传感器的输出将降低，转向手柄1的中立位置产生偏移，电动机20的电流特性也从转向手柄1的中立位置产生偏移。因此，产生转向手柄转向力的左右差，严重的话，转向手柄将失去控制(ハンドル取られ)，存在转向感变差的问题。也就是说，在某一电压值以下，扭距传感器10将变得不能正常工作。

因此，电源电压下降时，为了保持良好的转向感觉，需要限制或者停止辅助控制。为了解决这样的问题，在专利文献1(日本特开2005-193751号公报)中，提出了在电源电压下降时，根据电源电压借助可变的限制值来限制辅助量的电动动力转向装置。另外，在专利文献2(日本特开2007-290429号公报)中，提出了具有低电压时低导通电阻的半导体开关元件，电源电压在工作电压下限值以上时进行电动机控制，低于工作电压时停止电动机控制的电动动力转向装置。

专利文献

专利文献1：日本特开2005-193751号公报

专利文献2：日本特开2007-290429号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

但是近些年，为满足环境保护观点出发的要求，在车辆停车时令发动机停止运转，也就是具备所谓怠速停止的车辆增多。在这样的车辆中，再次起动停止后的发动机时，将频繁地执行起动。然后，起动时电源电压的变动相当剧烈，有时电源电压会超出可以进行辅助的电压范围，在这种情况下，辅助有可能突然停止。辅助如果停止，可能会发生反冲(キツクバツク)等转向装置的动作、异常噪声等，会给驾驶员带来异样感，将大大影响电动动力转向装置的整体品质。

另外，专利文献1的电动动力转向装置，因为在达到动作极限电压之前通过电源电压的数值来改变辅助水平，具有能够进行平滑的辅助控制的特征。但是，如果电源电压下降到辅助停止电压以下，将停止辅助控制，由此，存在不能将其应用在如起动那样的，电源电压可能下降到相当低的水平的情况。

而且，专利文献2的电动动力转向装置，通过使用低电压时低导通电阻的FET，来减少发热量，即使在低电压也可以工作，但是在起动时，电源电压下降，且变动很大，低于扭矩传感器的工作电压，控制有可能变得不稳定。

本发明是考虑到上述情况而完成的，其目的在于提供一种电动动力转向装置，其即使在起动中电源电压剧烈变动，也能抑制转向轴的动作，能够实现没有异样感的辅助控制。另外，即使电源电压剧烈变动，根据低于辅助动作可能电压的状态所经过的时间，参照电流限制图表算出辅助可能电流，利用基于辅助可能电流的限定条件来继续进行辅助，从而抑制转向轴的动作，实现没有异样感的辅助控制。

(二)技术方案

本发明涉及一种电动动力转向装置，其具备：检测施加在转向机构上的转向扭矩的转向扭矩检测单元、产生辅助转向手柄转向的辅助力的电动机、检测电源的电源电压的电源电压检测单元、判定所述电源电压检测单元检测出的电源电压检测值的电源电压监视单元、基于所述转向扭矩算出辅助量并经由FET电桥构成的驱动单元驱动控制所述电动机的电动机驱动控制单元，本发明的上述目的可通过这样来达到，当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值在辅助动作可能电压以下的时候，基于构成所述FET电桥的FET的与所述电源电压下降水平相对应的驱动可能特性来继续进行辅助控制。

并且，本发明的上述目的可这样有效地达到，即：所述驱动可能特性为，辅助持续时间随着所述电源电压检测值的降低而变短；或者

当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值在所述转向扭矩检测单元的传感器最低工作电压以下的时候，所述电动机驱动控制单元将所述电源电压下降到所述传感器最低工作电压以下之前的或者过去的扭矩检测值作为转向扭矩，来进行辅助控制；或者

当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值低于辅助动作可能电压的时候，根据低于所述辅助动作可能电压的状态所经过的时间，参照规定了与所述电源电压的下降水平相对应的电流限制值的电流限制图表来算出辅助可能电流限制值，所述电动机驱动控制单元以所述辅助可能电流限制值来继续进行辅助控制；或者

通过将所述经过时间所对应的增益与所述电流限制图表的输出相乘来算出所述辅助可能电流限制值；或者

通过将所述电流限制图表的输出减去所述经过时间所对应的偏移量来算出所述辅助可能电流限制值；或者

当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值低于所述辅助动作可能电压的时候，根据所述电源电压检测值来求取辅助持续允许时间，在所述辅助持续允许时间内继续进行辅助控制；或者

所述电动机驱动控制单元利用基于所述辅助持续允许时间计算出的辅助修正增益来修正所述辅助量；或者

根据ECU的内部温度来修正所述驱动可能特性。

(三)有益效果

根据本发明的电动动力转向装置，起动开始时发生电源电压下降的情况下，根据电源电压设定辅助持续允许时间，在辅助持续允许时间内，利用基于辅助持续允许时间所求得的辅助修正增益来限制辅助量，同时继续进行辅助控制，能够抑制转向轴动作的变动，提高商品性。根据其他的实施方式，具有基于FET的驱动可能特性，规定了与电源电压的下降水平相对应的电流限制值的电流限制图表，起动开始时发生电源电压下降的情况下，根据低于FET的辅助动作可能电压的状态所经过的时间，参照电流限制图表算出辅助可能电流限制值，借助限定的限制来继续进行辅助控制，能够抑制转向轴动作的变动，提高电动动力转向装置的商品性。

而且，根据本发明，电源电压下降到扭距传感器的最低工作电压以下的时候，将下降之前的或者过去的转向扭矩检测值作为转向扭矩的替代值来进行转向辅助指令值(电流指令值)的计算，即使在起动中电源电压下降到扭距传感器的传感器最低工作电压以下的情况下，也能够不停止辅助控制，实现没有异样感的辅助控制。

另外，根据本发明，计算辅助修正增益的时候，可以通过考虑ECU的内部温度来改变辅助量，或者在计算辅助可能电流限制值时，使用与ECU温度对应的适当的增益图表或者偏移量图表来改变辅助量(辅助可能电流限制值)，即使在高温环境下，也可以进行怠速停止中的转向操作。

附图说明

图1是表示电动动力转向装置的概要的结构图。

图2是表示控制单元的一般的结构例的方框图。

图3是表示电动机驱动电路的结构例的接线图。

图4是表示本发明第1实施方式的控制单元的结构例的方框图。

图5是表示本发明的电源电压与辅助持续允许时间之间关系(FET驱动可能特性)的一例的特性图。

图6表示本发明第1实施方式的辅助持续允许时间与辅助修正增益之间关系的一例的特性图。

图7是表示本发明第1实施方式的电动动力转向装置的动作例的流程图。

图8是表示本发明第1实施方式的电动动力转向装置的起动时的仿真结果的时序图。

图9是表示本发明的第2实施方式的控制单元的结构例的方框图。

图10是表示辅助量修正单元的结构例的方框图。

图11是表示FET的电流限制值对于电源电压的特性例(120A标准)的电流限制图表。

图12是表示增益图表的一例的特性图。

图13是表示本发明第2实施方式的电动动力转向装置的动作例的流程图。

图14是表示本发明的第2实施方式的电动动力转向装置的起动时的仿真结果的时序图。

图15是表示辅助量修正单元的其他的结构例的方框图。

图16是表示偏移量图表的一例的图。

图17是表示考虑了ECU温度的增益图表的例子的图。

<附图主要部分的符号说明>

10 电动机 12 车速传感器

14 电池 20 电动机

31 转向辅助指令值运算单元

32 最大输出限制单元

33 减法运算单元 34 电流控制单元

35 PWM控制单元 36 电动机驱动电路

37 电动机电流检测电路 38 乘法运算单元

40 扭矩输入处理单元 402 替代值算出单元

404 转向扭矩切换单元 41、50 电源电压监视单元

42、60 辅助量修正单元

70 辅助可能电流限制单元

具体实施方式

在发动机停止状态下的起动过程中，电源电压(电池电压)剧烈变动，电源电压有可能下降到现有的辅助控制中的辅助停止电压(辅助动作可能电压)。但是，考虑到电源电压下降的持续时间短，并且从电源电压开始下降到FET的烧毁存在一定的允许时间。在本发明的第1实施方式中，不像以往那样，仅根据电源电压来限制辅助量，而是在电源电压的下降发生后，利用根据FET的特性来决定辅助持续允许时间的驱动可能特性，在辅助持续允许时间内继续进行辅助控制，在FET不会烧毁的范围内避免辅助的停止。在本发明的第2实施方式中，根据低于辅助动作可能电压的状态所持续的时间以及电源电压的水平来算出辅助可能电流限制值，不停止辅助，以限定的条件尽可能继续进行辅助控制，在FET不会烧毁的范围内避免辅助的停止。即，具备基于构成电动机驱动电路内的FET电桥的FET的驱动可能特性，规定与电源电压的下降水平相应的电流限制值的电流限制图表，在检测出电源电压低于辅助动作可能电压时，由与低于辅助动作可能电压的状态所经过的时间相对应的增益、偏移量等，以及电流限制图表的与电源电压相对应的电流限制值来算出辅助可能电流限制值，以限定的条件尽可能的继续进行辅助控制。

另外，在本发明的第1实施方式中，在电源电压下降到扭距传感器的传感器最低工作电压以下的情况下，通过将下降之前的或者过去的扭距传感器检测值作为替代值来使用，与以往的电源电压下降对策相比，能够在更低的电源电压下继续进行辅助控制。因此，即使在起动那样的短时间内电源电压剧烈变动的状况下，也能够抑制转向轴的动作，并实现没有异样感的辅助控制。

即，在本发明的第1实施方式中，在起动过程中电源电压下降的情况下，基于根据FET的特性制成的电源电压与辅助持续允许时间之间的关系，决定此时的电源电压所对应的辅助持续允许时间，参照辅助持续允许时间与辅助修正增益之间的特性关系求取出辅助修正增益，在辅助持续允许时间内，以求得的辅助修正增益来限制辅助量，继续进行辅助控制。并且，在电源电压下降到扭距传感器的传感器最低工作电压以下的情况下，将之前的或过去的扭距传感器检测值作为替代值，继续进行辅助控制。辅助持续允许时间经过后，电源电压恢复正常的情况下，本发明的辅助控制结束，返回到通常的控制。

另外，在本发明的第2实施方式中，电源电压下降到扭距传感器的传感器最低工作电压(小于辅助动作可能电压)以下的情况下，借助利用存储的下降之前的或者过去的扭距传感器检测值作为替代值，相比以往的电源电压下降对策，能够在更低的电源电压下继续进行辅助控制。因此，即使在起动那样的短时间内电源电压剧烈变动的状况下，也可以可靠地抑制转向轴的动作，实现没有异样感的辅助控制。起动后发动机运转时，电源电压恢复正常，结束本发明的具有限定条件的辅助控制，返回通常的辅助控制。

另外，在第2实施方式中，特别利用与测量或者估计出的ECU温度相对应的增益图表或者偏移量图表的参数来计算辅助修正量(辅助可能电流限制值)，可以实现更高精度的辅助修正的控制。

下面，参照各图来说明本发明的实施方式。

首先，说明本发明的第1实施方式。

图4是表示本发明的第1实施方式的电动动力转向装置的控制单元30的结构例的方框图，是与上述的图2对应表示的结构图，因此同一部件以同一符号表示，省略其说明。在本实施方式的控制单元30中，新设有扭矩输入处理单元40、电源电压监视单元41、辅助量修正单元42以及乘法运算单元38。

电源电压监视单元41输入电源电压检测器(图中未表示)检测出的电源电压Vb，将其与预先作为阈值设定的辅助动作可能电源电压相比较，当检测出的电源电压Vb在辅助动作可能电源电压以下时，判定电源电压已经下降。然后，电源电压监视单元41具有根据该电动动力转向装置所具备的电动机驱动单元的FET的驱动可能特性而预先设定的关系，即具有根据当时的电源电压Vb求取辅助持续允许时间AC的功能。求取出的辅助持续允许时间AC被输入到辅助量修正单元42。

并且，电源电压监视单元41将电源电压Vb与扭矩传感器最低工作电压比较，当判定电源电压Vb在扭距传感器最低工作电压以下的时候，将切换信号SW输出到扭矩输入处理单元40。

图5是表示FET的驱动可能特性，即电源电压Vb与辅助持续允许时间AC之间关系的特性图。因为电源电压Vb越低，漏源极间的导通电阻RDS越大，FET的功率损失引起的热量也越大，所以如图5所示，电源电压Vb越低辅助持续允许时间AC越短。图5的斜线部分表示可以进行辅助的范围，其他的空白部分表示不能进行辅助的范围。

辅助量修正单元42具有表示输入进来的辅助持续允许时间AC与辅助修正增益AG之间的对应关系的特性参数(查找表)，图6的特性(A)表示了这种关系的特性例。利用从电源电压监视单元41输入进来的辅助持续允许时间AC，参照该辅助持续允许时间AC与辅助修正增益AG之间的关系特性图，求取辅助修正增益AG并将其输入到乘法运算单元38。如图6的特性(A)所示，辅助持续允许时间AC越长辅助修正增益AG越低，最大增益为1。

扭矩输入处理单元40具备替代值算出单元402、转向扭矩切换单元404，电源电压Vb大于扭距传感器10的最低工作电源电压的时候，直接输入来自扭距传感器10的转向扭矩Tr，电源电压Vb在扭距传感器10的最低工作电源电压以下时，切换转向扭矩切换单元404的触点，将下降之前或者过去的扭矩传感器10的检测值作为替代值Tra输入到转向辅助指令运算单元31。

替代值算出单元402将该采样周期前(例如1个采样周期之前)的扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr作为替代值Tra进行存储。转向扭矩切换单元404具有触点404a以及404b，触点404a中输入来自替代值算出单元402的替代值Tra，触点404b中输入来自扭距传感器10的转向扭矩Tr，通过来自电源电压监视单元41的切换信号SW来切换到触点404a或者404b。即，当电源电压监视单元41判定电源电压Vb在扭距传感器的最低工作电压以下时，由切换信号SW切换到触点404a，替代值Tra作为转向扭矩Tr0被输入到转向辅助指令值运算单元31，当判定电源电压大于扭距传感器的最低工作电压的时候，由切换信号SW切换到触点404b，扭距传感器10检测出的转向扭矩Tr作为转向扭矩Tr0被输入到转向辅助指令值运算单元31。转向辅助指令值运算单元31根据输入进来的转向扭矩Tr0(Tra或者Tr)以及车速Vel计算转向辅助指令值Iref。

在乘法运算单元38中，转向辅助指令值运算单元31计算出的转向辅助指令值Iref与辅助量修正单元42计算出的辅助修正增益AG相乘，乘法运算结果作为转向辅助指令值Iref1被输入到最大输出限制单元32。最大输出限制单元32根据过热保护条件限制最大输出，具有以使电动机20的电流逐渐减小(渐减处理)的方式来限制最大输出的功能。

在这样的构成中，参照图7的流程图来说明其动作例。

首先，在车辆的点火开关11被接通状态(步骤S1)，电源电压Vb剧烈变动的怠速停止状态的起动开始。在此状态，转向扭矩切换单元404与触点404b连接。电源电压监视单元41检测出电源电压Vb(步骤S2)，判定输入进来的电源电压Vb是否下降到辅助动作可能电源电压(步骤S3)，在判定其比辅助动作可能电源电压大的时候，输入扭距传感器10检测出的转向扭矩Tr以及车速传感器12检测出的车速Ve1(步骤S4)，转向辅助指令值运算单元31根据输入进来的转向扭矩Tr以及车速Vel计算出转向辅助指令值Iref，将其输入到乘法运算单元38(步骤S5)。此时，电源电压监视单元41对应图5表示的可以进行辅助的范围的辅助持续允许时间AC，来自辅助量修正单元42的辅助修正增益AG为1。在乘法运算单元38中，计算出来的转向辅助指令值Iref与为1的辅助修正增益AG相乘(步骤S6)，乘法运算结果被输入到最大输出限制单元32(步骤S16)。之后，与上述一样，经电流控制(步骤S17)后，通过电动机20进行辅助控制(步骤S18)。

另一方面，在步骤S3，当判定电源电压Vb下降到辅助动作可能电源电压以下的时候，电源电压监视单元41判定电源电压Vb是否下降到扭矩传感器最低工作电压以下(步骤S7)，当判定电源电压下降到扭距传感器最低工作电压以下的时候，通过切换信号SW转向扭矩切换单元404被切换到触点404a(步骤S8)，替代值算出单元402中存储的扭矩替代值Tra作为转向扭矩Tr0被输入到转向辅助指令值运算单元31中(步骤S9)。当判定电源电压Vb大于扭距传感器最低工作电压的时候，不输出切换信号SW，扭距传感器10检测出的转向扭矩Tr直接作为转向扭矩Tr0被输入到转向辅助指令值运算单元31中(步骤S10)。

车速Vel被输入到转向辅助指令值运算单元31中(步骤S11)，根据输入进来的转向扭矩Tr0(Tr或者Tra)以及车速Vel，计算出转向辅助指令值Iref，并输入到乘法运算单元38中(步骤S12)。在电源电压监视单元41中，基于电源电压Vb与辅助持续允许时间AC之间的关系，算出辅助持续允许时间AC(步骤S13)，算出的辅助持续允许时间AC被输入到辅助量修正单元42，算出辅助修正增益AG(步骤S14)。这时的辅助修正增益AG如图6所示的特性(A)，为比1小的值。辅助量修正单元42算出的辅助修正增益AG被输入到乘法运算单元38，在乘法运算单元38中，通过进行辅助修正增益AG与转向辅助指令值Iref的乘法运算来修正转向辅助指令值Iref(步骤S15)，修正后的转向辅助指令值Iref1被输入到最大输出限制单元32中，根据过热保护条件等进行限制(步骤S16)，在电流控制单元34中基于限制后的电流指令值I进行电流控制(步骤S17)，对于电动机20进行辅助控制(步骤S18)。

图8是表示本实施方式仿真结果的时序图。图8(B)是表示电动动力转向装置的电源电压Vb的变化的曲线。图8(C)是表示本实施方式的电动动力转向装置的转向动作的曲线。图8(D)是表示不具有本发明功能的电动动力转向装置的转向动作的曲线。在时刻t0点火开关被导通，开始起动，电源电压Vb急剧下降，下降到6V。根据图5的电源电压Vb-辅助持续允许时间AC特性，电源电压Vb为6V时，辅助持续允许时间AC大约为5ms，基于辅助持续允许时间AC与辅助修正增益AG之间的关系所算出的辅助修正增益AG来限制辅助量，继续进行辅助控制。到了时刻t3，电源电压Vb恢复到了正常水平，辅助量也回到通常的水平。到了时刻t4，进入发动机运转状态，起动结束。电源电压Vb下降的期间(时刻t0到t3)中，电源电压Vb下降到现有电动动力转向装置的停止辅助电源电压以下，但是，本发明并不停止辅助，而是在辅助持续允许时间AC内继续进行辅助，能够抑制辅助动作。另一方面，观察不具有本发明的功能的电动动力转向装置的动作，开始起动后，电源电压Vb剧烈变动，产生反冲(キツクバツク)。

另外，在上述的实施方式中，在计算辅助修正增益AG的时候，利用了基于FET特性的辅助持续允许时间AC与辅助修正增益AG之间的特性(A)，但是也可以利用图6特性(B)那样的，考虑了ECU(Engine Control Unit)内部温度而作成的特性，在ECU温度上升时对辅助量进一步限制，使之更小。这样的话，电动机20中流过的电流也被限制的更小，在高温环境下也能进行怠速停止中的转向操作。

另外，在上述实施方式中，修正辅助量的时候，利用了增益形式的特性，但是也可以利用其他形式的修正方法，如图表形式，偏移量形式的特性参数。

而且，替代值算出单元402算出1个采样周期前的转向扭矩值，但是也可以算出多个采样周期前的过去的数值，可以进行任意适当的变更。

下面，说明本发明的第2实施方式。

图9是表示本发明的电动动力转向装置的控制单元30的结构例的方框图，是与上述图4对应表示的结构图，因此同一部件以同一符号表示，省略相关说明。在本实施方式的控制单元30中，新设有电源电压监视单元50，辅助量修正单元60以及辅助可能电流限制单元70。电源电压检测器(图中未表示)检测出的电源电压Vb被输入到电源电压监视单元50以及辅助量修正单元60中。

电源电压监视单元50输入电源电压Vb，将其与预先作为阈值设定的辅助动作可能电压(例如8V)相比较，电源电压Vb比辅助动作可能电压低时，判定电源电压Vb低于辅助动作可能电压，输出水平(レベル)下降信号ACA到辅助量修正单元60。而且，电源电压Vb在传感器最低工作电压以下时，输出切换信号SW到扭矩输入处理单元40。

如前所述，电源电压Vb越低，FET的漏源极间的导通电阻RDS越大，FET的功率损失引起的热量越大，因此如图5所说明，电源电压Vb越低，电压下降状态的持续时间越短。辅助量修正单元60，在来自电源电压监视单元50的水平下降信号ACA被输入时，基于与电压下降状态的持续时间的关系，算出辅助可能电流限制值AGA，将辅助可能电流限制值AGA输入到辅助可能电流限制单元70，限制转向辅助指令值Iref。如图12所示，电压下降状态持续时间越长，辅助可能电流限制值AGA越低。

在这里，在本实施方式中，为了得到辅助可能电流限制值AGA，辅助量修正单元60的结构如图10所示。即，具备电流限制图表61、增益图表62、定时器63以及乘法运算单元64，其中，电流限制图表是，根据构成FET电桥的FET的驱动特性，将与电源电压Vb的水平所对应的FET电流限制值的基本特性制成如图11那样的图表；定时器63测量从电源电压Vb低于辅助动作可能电压时刻开始所经过的时间Tt；增益图表62对应电源电压Vb低于辅助动作可能电压的状态所持续(经过)时间Tt，即通常状态不能进行辅助范围的电压所持续的时间，以及对应电源电压Vb设定了增益Gm；乘法运算单元64将来自电流限制图表61的电流限制值与来自增益图表62的增益Gm相乘。

图11为表示额定120A标准的FET的电流限制值例的电流限制图表61。例如，电源电压Vb为7.0V时电流限制值为80A，电源电压Vb为8.0V时电流限制值为120A，但是任何状态电流都不能长时间流过，即存在电压下降状态的持续时间。根据电源电压Vb低于辅助动作可能电压的的水平规定了FET的电流限制值，根据这样的FET驱动可能特性制成并设定了如图11所示的电流限制图表。

另外，增益图表62为如图12所示的内容，对应从电源电压低于辅助动作可能电压时刻开始的持续时间Tt，即通常状态不能进行辅助的范围内的电压的持续时间，以及电源电压Vb设定了增益Gm。在本实施方式中，将电压下降持续时间分为以下范围：0ms≤Tt＜5ms、5ms≤Tt＜10ms、10ms≤Tt＜20ms、20ms≤Tt＜50ms、50ms≤Tt＜100ms、100ms≤Tt＜150ms、150ms≤Tt＜200ms、200ms≤Tt＜300ms、Tt≥300ms，增益Gm将电源电压Vb低于辅助动作可能电压(本实施方式中为8V)的范围设定分为3个等级(8V、7V、6V)。持续时间Tt的范围设定、电源电压Vb的设定都可以进行适当的变更，关于各电压间的特性，能够借助两电压的特性值的平均化来求取。

定时器63测量从来自电源电压监视单元50的水平下降信号ACA被输入的时刻开始的持续时间Tt，并将持续时间Tt输入到增益图表62。增益图表62根据输入进来的持续时间Tt以及电源电压Vb算出并输出增益Gm。

来自电流限制图表61的电流限制值以及来自增益图表62的增益Gm在乘法运算单元64进行乘法运算，该乘法运算结果作为辅助可能电流限制值AGA被输出。辅助可能电流限制值AGA被输入到辅助可能电流限制单元70，对转向辅助指令值Iref进行限制后得到的转向辅助指令值Iref2被输入到最大输出限制单元32。

另一方面，扭矩输入处理单元40的结构以及动作，与第1实施方式所说明的装置完全一样。

在辅助可能电流限制单元70中，转向辅助指令值运算单元31计算出的转向辅助指令值Iref与辅助量修正单元60算出的辅助可能电流限制值AGA进行比较。即，辅助可能电流限制单元70将辅助可能电流限制值AGA与转向辅助指令值Iref比较，将小的一方作为转向辅助指令值Iref2输入到最大输出限制单元32。最大输出限制单元32根据过热保护条件限制最大输出，并具有以使电动机20的电流逐渐减小(渐减)的方式来限制最大输出的功能。

在这样的构成中，参照图13的流程图说明其动作例。

首先，在车辆的点火开关11被接通状态(步骤S20)，电源电压Vb剧烈变动的怠速停止中的起动开始。在此状态，转向扭矩切换单元404与触点404b连接。电源电压检测器检测出的电源电压Vb被输入到电源电压监视单元50以及辅助量修正单元60内的电流限制图表61、增益图表62(步骤S21)，电源电压监视单元50判定输入进来的电源电压Vb是否下降到辅助动作可能电压(例如8V)之下(步骤S22)，在判定电源电压Vb在辅助动作可能电压以上的时侯，经转向扭矩切换单元404输入扭距传感器10检测出的转向扭矩Tr，同时输入车速传感器12检测出的车速Vel(步骤S23)，转向辅助指令值运算单元31根据输入进来的转向扭矩Tr以及车速Vel计算出转向辅助指令值Iref，将其输入到辅助可能电流限制单元70(步骤S24)。来自辅助可能电流限制单元70的转向辅助指令值Iref2被输入到最大输出限制单元32进行电流控制(步骤S50)，之后，如上述一样，经电流控制(步骤S51)，通过电动机20执行辅助控制(步骤S52)。

另一方面，在上述步骤S22中，当判定电源电压Vb低于辅助动作可能电压的时候，电源电压监视单元50输出水平下降信号ACA，辅助量修正单元60内的定时器63开始测量持续时间Tt(步骤S25)。并且判定电源电压Vb是否下降到传感器最低工作电压(步骤S26)，当判定电源电压Vb下降到传感器最低工作电压的时候，电源电压监视单元50输出切换信号SW，通过切换信号SW转向扭矩切换单元404的触点从触点404b切换到触点404a(步骤S27)，替代值算出单元402中存储的扭矩替代值Tra作为转向扭矩Tr0被输入到转向辅助指令值运算单元31(步骤S30)。而且，当判定电源电压Vb高于传感器最低工作电压的时候，不输出切换信号SW，扭距传感器10检测出的转向扭矩Tr经转向扭矩切换单元404，直接作为转向扭矩Tr0被输入到转向辅助指令值运算单元31(步骤S40)。

之后，车速Vel被输入到转向辅助指令值运算单元31中(步骤S31)，基于输入进来的转向扭矩Tr0(Tr或者Tra)以及车速Vel计算出转向辅助指令值Iref，并被输入到辅助可能电流限制单元70(步骤S32)。辅助量修正单元60内的定时器63测量下降到辅助动作可能电压的时刻开始的持续时间Tt(步骤S25)，增益图表62根据输入的电源电压Vb以及持续时间Tt算出增益Gm(步骤S33)，电流限制图表61根据输入的电源电压Vb算出电流限制值(步骤S34)。增益图表62算出的增益Gm以及电流限制图表61算出的电流限制值在乘法运算单元64相乘(步骤S35)，算出辅助可能电流限制值AGA，输入到辅助可能电流限制单元70(步骤S36)。辅助量修正单元60算出的辅助可能电流限制值AGA被输入到辅助可能电流限制单元70，在辅助可能电流限制单元70中，通过进行辅助可能电流限制值AGA与转向辅助指令值Iref的比较来限制转向辅助指令值Iref(步骤S37)。经辅助可能电流限制单元70限制后的转向辅助指令值Iref2被输入到最大输出限制单元32，由过热保护等条件对最大输出进行限制(步骤S50)，在电流控制单元34，根据限制后的电流指令值I进行电流控制(步骤S51)，对电动机20进行辅助控制(步骤52)。

图14是表示本实施方式的仿真结果的时序图。图14(B)是表示电动动力转向装置的电源电压Vb的变化的特性例。图14(C)是表示本实施方式的电动动力转向装置的转向动作的特性例，图14(D)是表示不具有本发明的功能的电动动力转向装置的转向动作的特性例。如图14(A)所示，时刻t0点火开关被导通，开始起动，电源电压Vb急剧下降到辅助动作可能电压以下，下降到6V。从电源电压Vb降低到辅助动作可能电压以下的时刻t0开始，定时器63测量持续时间Tt，根据持续时间Tt与电源电压Vb之间的关系，由增益图表62算出增益Gm，电流限制图表61算出电源电压Vb所对应的电流限制值，通过增益Gm与电流限制值相乘求取辅助可能电流限制值AGA，由辅助可能电流限制值AGA限制辅助量(转向辅助指令值Iref)的同时继续进行辅助控制。这样的辅助控制将在电源电压Vb低于辅助动作可能电压的期间内持续下去。

时刻t4由于发动机进入运转状态，起动结束，电源电压Vb恢复到正常水平，辅助量也恢复到通常水平。在本实施方式中，电源电压下降的期间(时刻t0到t4)内，虽然电源电压Vb下降到了现有电动动力转向装置的切断辅助的辅助动作可能电压以下，但本发明并不停止辅助，通过增益图表62算出的增益Gm以及电流限制图表61算出的电流限制值来求取辅助可能电流限制值AGA，利用辅助可能电流限制值AGA限制辅助量，同时使辅助控制继续，如图14(C)所示那样能够可靠地抑制转向轴的动作。

另一方面，观察不具有本发明功能的电动动力转向装置的动作，起动开始后电源电压Vb剧烈变动，如图14(D)所示，发生反冲(キツクバツク)。在抑制转向动作方面本发明具有显著的效果。

在上述实施方式中，是通过增益图表62算出的Gm与电流限制图表61算出的电流限制值的相乘来算出辅助可能电流限制值AGA的，但是也可以利用偏移量图表，通过减去偏移量Os来算出辅助可能电流限制值AGA。

图15表示了这种情况下的结构例，设置有输入来自定时器63的持续时间Tt以及电源电压Vb的偏移量图表66、以及进行减法运算的减法运算单元67。偏移量图表66的结构例如如图16所示，对应电源电压Vb低于辅助动作可能电压时刻开始的持续时间Tt，即通常状态的辅助不可能范围的电压的持续时间，以及电源电压Vb来设定偏移量Os。在本实施方式中，将持续时间分为以下各范围：0ms≤Tt＜5ms、5ms≤Tt＜10ms、10ms≤Tt＜20ms、20ms≤Tt＜50ms、50ms≤Tt＜100ms、100ms≤Tt＜150ms、150ms≤Tt＜200ms、200ms≤Tt＜300ms、Tt≥300ms，将偏移量Os在电源电压Vb低于辅助动作可能电压(8V)的范围内设定为3个等级(8V、7V、6V)。持续时间的范围设定以及设定偏移量Os的电源电压Vb的设定可以进行适当的变更。

然后，偏移量图表66根据来自定时器63的持续时间Tt以及电源电压Vb算出偏移量Os，并将其输入到减法运算单元67，电流限制图表61根据电源电压Vb算出电流限制值，将其输入到减法运算单元67，减法运算单元67的减法运算结果(电流限制值-偏移量Os)作为辅助可能电流限制值AGA被输出出去。

另外，在上述实施方式中，替代值算出单元402算出1个采样周期前的转向扭矩值，但是也可以算出多个采样周期前的过去值，可以进行任意适当的变更。

并且，也可以具备基于测量或者估计出的ECU内部温度的电流限制图表或者增益图表。ECU温度的估计例如，可以采用日本专利第4221907号公报所公开的内容。图17对应图12的增益图表表示了该例子。图17(A)为ECU温度上升(例如40℃)时所使用的增益图表的参数，图17(B)表示了ECU温度进一步上升(例如80℃)时使用的增益图表的参数。可以像这样预先准备多个增益图表，根据ECU温度来切换使用这些增益图表。关于图16所示的偏移量，同样也可以预先准备与ECU温度相对应的参数图表，切换使用这些参数图表。

Claims

1.一种电动动力转向装置，其具备：检测施加在转向机构上的转向扭矩的转向扭矩检测单元、产生辅助转向手柄转向的辅助力的电动机、检测电源的电源电压的电源电压检测单元、判定所述电源电压检测单元检测出的电源电压检测值的电源电压监视单元、基于所述转向扭矩算出辅助量并经由FET电桥构成的驱动单元驱动控制所述电动机的电动机驱动控制单元，其特征在于：

当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值在辅助动作可能电压以下的时候，基于构成所述FET电桥的FET的与所述电源电压下降水平相对应的驱动可能特性来继续进行辅助控制。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述驱动可能特性为，辅助持续时间随着所述电源电压检测值的降低而变短。

3.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值在所述转向扭矩检测单元的传感器最低工作电压以下的时候，所述电动机驱动控制单元将所述电源电压下降到所述传感器最低工作电压以下之前的或者过去的扭矩检测值作为转向扭矩，来进行辅助控制。

4.根据权利要求2所述的电动动力转向装置，其特征在于，当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值在所述转向扭矩检测单元的传感器最低工作电压以下的时候，所述电动机驱动控制单元将所述电源电压下降到所述传感器最低工作电压以下之前的或者过去的扭矩检测值作为转向扭矩，来进行辅助控制。

5.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值低于辅助动作可能电压的时候，根据低于所述辅助动作可能电压的状态所经过的时间，参照规定了与所述电源电压的下降水平相对应的电流限制值的电流限制图表来算出辅助可能电流限制值，所述电动机驱动控制单元以所述辅助可能电流限制值来继续进行辅助控制。

6.根据权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，通过将所述经过时间所对应的增益与所述电流限制图表的输出相乘来算出所述辅助可能电流限制值。

7.根据权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，通过将所述电流限制图表的输出减去所述经过时间所对应的偏移量来算出所述辅助可能电流限制值。

8.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，当所述电源电压监视单元判定所述电源电压检测值低于所述辅助动作可能电压的时候，根据所述电源电压检测值来求取辅助持续允许时间，在所述辅助持续允许时间内继续进行辅助控制。

9.根据权利要求8所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述电动机驱动控制单元利用基于所述辅助持续允许时间计算出的辅助修正增益来修正所述辅助量。

10.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，根据ECU的内部温度来修正所述驱动可能特性。