CN102897209B - 将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置及其控制方法。所述将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置可以包括：减速齿轮箱，连接到转向轴；电动机，选择性地为所述减速齿轮箱提供转向力；第一电子离合器，安装在所述减速齿轮箱和所述电动机的第一轴之间，并将电动机的动力传输至所述减速齿轮箱或中断电动机到所述减速齿轮箱的动力传输；动力传输齿轮组，将所述电动机的动力传输至压缩机；第二电子离合器，安装在所述电动机的第二轴和所述动力传输齿轮组的输入侧，并将电动机的动力传输至所述动力传输齿轮组或中断电动机到所述动力传输齿轮组的动力传输；以及用于空调器的压缩机，连接到所述动力传输齿轮组的输出侧。

Description

将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，以及用于控制所述装置的方法，更具体地，涉及这样一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置以及用于控制所述装置的方法，该装置实现了将电动机驱动动力转向的功能和车辆空调器的压缩机的功能相结合的整合，以便缩短在各个模式之间切换的操作延迟时间。
背景技术
众所周知，车辆的动力转向装置用于减小转动方向盘时所需的转向力，而这些年来一直使用采用的液压动力转向。
液压动力转向装置由从发动机驱动的液压泵供应到主动油缸的液压来驱动以促动方向盘，并且使方向盘在低速时作用力较轻而在高速时作用力较重以利于安全驾驶。
电动机驱动动力转向(Motor driven power steering,MDPS)装置已经被安装到新型的车辆上以根据车速来改变转向作用力。
更特别地，如图12所示的电动机驱动动力转向装置是一种以源自电动机的扭矩来助力转向动力的装置，并被构造为具有用于产生转向动力的电动机14、齿条驱动型减速齿轮箱12以及接收车辆速度的输入来控制电动机驱动的ECU 32，所述齿条驱动型减速齿轮箱12将所述电动机14的输出轴连接到转向轴10，从而助力转向动力。
车辆不仅具有包含在电动机驱动动力转向装置中的电动机，还具有包含在用于启动该车辆的空调器的电动机驱动压缩机中的电动机。
也就是说，如图13所示，电动机驱动压缩机是一种将变换器(inverter)34与电动机36和压缩机30相结合的装置，且被构造为当空调器开启时，压缩机30由电动机36的驱动来启动。
因为以上所述的车辆包括很多电动机，包括一个用于电动机驱动动力转向装置的电动机和另一个用于电动机驱动压缩机的电动机，这会产生很多问题，例如元件数量的增加，装配步骤数量的增加，制造成本的增加以及安装空间的减小。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，其允许整合以将用于车辆的电动机驱动动力转向装置的电动机也用作为电动机驱动压缩机的电动机，使得所得到的组合电动机功能可减少元件的数量，并减少工作步骤的数量。
本发明致力于提供一种用于控制将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的方法，当在用于电动机驱动动力转向和空调器压缩机的整合装置的每个操作模式之间进行切换以便将车辆的电动机驱动动力转向装置和电动机驱动压缩机的操作组合到一个电动机上时，通过同时执行电动机减速控制和离合器ON/OFF控制，所述方法能够缩短在操作模式之间进行切换的延迟时间。
在本发明的一个方面中，一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，可以包括：MDPS齿轮箱，所述MDPS齿轮箱连接到转向轴；电动机，所述电动机选择性地为所述MDPS齿轮箱提供转向力；第一电磁离合器，所述第一电磁离合器安装在所述MDPS齿轮箱和所述电动机的第一轴之间，并将来自电动机的动力传输至所述MDPS齿轮箱或中断该动力传输；动力传输齿轮组，所述动力传输齿轮组将来自所述电动机的动力传输至压缩机；第二电磁离合器，所述第二电磁离合器安装在所述电动机的第二轴和所述动力传输齿轮组的输入侧之间，并将来自电动机的动力传输至所述动力传输齿轮组或中断该动力传输；以及用于空调器的压缩机，所述压缩机连接到所述动力传输齿轮组的输出侧。
所述第一电磁离合器和所述第二电磁离合器向着所述电动机弹性偏压。
所述动力传输齿轮组可以包括：驱动齿轮，所述驱动齿轮由所述第二电磁离合器选择性地连接到所述电动机的所述第二轴；第一单向轴承和第二单向轴承，所述第一单向轴承和第二单向轴承同时接合到所述驱动齿轮；动力传输中间齿轮，所述动力传输中间齿轮同轴地连接到所述第一单向轴承；以及输出齿轮，所述输出齿轮的一侧同轴地连接到所述第二单向轴承，所述输出齿轮的另一侧连接到所述压缩机的输入轴。
所述动力传输中间齿轮和所述输出齿轮平行布置并彼此接合以传输动力。
当所述驱动齿轮在一个旋转方向上旋转时所述第一单向轴承将动力传输至所述动力传输中间齿轮，当所述驱动齿轮在另一个旋转方向上旋转时所述第一单向轴承空转以中断动力传输。
当所述驱动齿轮在另一个旋转方向上旋转时所述第二单向轴承将动力传输至所述输出齿轮，当所述驱动齿轮在一个旋转方向上旋转时所述第二单向轴承空转以中断动力传输。
在本发明的另一方面中，一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法，可以包括：MDPS模式操作步骤，当第一电磁离合器为ON时，将来自单电动机的旋转力传输至MDPS齿轮箱，用于驱动电动机驱动动力转向装置和电动机驱动压缩机，并在接收到驾驶员的转向输入时提供助力；空调器模式操作步骤，当第二电磁离合器为ON时，将来自所述单电动机的旋转力传输至所述压缩机，并执行冷却剂的压缩；以及MDPS和空调器模式操作步骤，同时将来自所述单电动机的所述旋转力连接到所述MDPS齿轮箱和所述压缩机，并同时操作所述电动机驱动动力转向装置和所述压缩机，其中，检测是否有对方向盘的驾驶员转向输入，当从所述空调器模式切换到所述MDPS模式时，所述第二电磁离合器转换为OFF，同时，所述第一电磁离合器的ON点根据所述单电动机的旋转方向变化以执行所述MDPS模式。
当执行从所述空调器模式操作步骤切换到所述MDPS模式操作步骤时，当所述单电动机当前的旋转方向和所述第二电磁离合器转换为OFF时所需要的旋转方向相同时，所述单电动机减速直到当前的单电动机速度和需要的单电动机速度变为相同，当当前的单电动机速度和需要的单电动机速度相同时，电流被供应以将所述第一电磁离合器转换为ON。
当执行从所述空调器模式操作步骤切换到所述MDPS模式操作步骤时，当所述单电动机当前的旋转方向和在所述第二电磁离合器转换为OFF时所需要的旋转方向相反时，所述单电动机减速直到当前的单电动机速度变为零，在当前的单电动机速度变为零的点处，电流被供应以将所述第一电磁离合器转换为ON。
在本发明的另一方面中，一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法，可以包括：MDPS模式操作步骤，当第一电磁离合器为ON时，将来自单电动机的旋转力传输至MDPS齿轮箱，用于驱动电动机驱动动力转向装置和电动机驱动压缩机，并在接收到驾驶员转向输入时提供助力；空调器模式操作步骤，当第二电磁离合器为ON时，将来自所述单电动机的旋转力传输至所述压缩机，并执行冷却剂的压缩；以及MDPS和空调器模式操作步骤，同时将来自所述单电动机的所述旋转力连接到所述MDPS齿轮箱和所述压缩机，并同时操作所述电动机驱动动力转向装置和所述压缩机，其中当执行从MDPS模式操作步骤切换到空调器模式操作步骤时，在同时将所述第一电磁离合器转换为OFF和第二电磁离合器转换为ON之后，根据在空调器被转换为ON之前的驾驶员转向输入的方向将用于驱动空调器的单电动机旋转方向设定为与单电动机的当前旋转方向相同，并且单电动机被加速。
当执行从MDPS模式操作步骤切换到空调器模式操作步骤时，在同时将第一电磁离合器转换为OFF和第二电磁离合器转换为ON之后，当所述单电动机当前的旋转方向是在根据在空调器被转换为ON之前驾驶员对方向盘进行向右的转向输入的一个旋转方向上，则所述单电动机的旋转方向被设定为所述的一个旋转方向，并且单电动机被加速到用于驱动空调器的旋转速度。
当从MDPS模式操作步骤切换到空调器模式操作步骤时，在同时将第一电磁离合器转换为OFF和第二电磁离合器转换为ON之后，如果所述单电动机当前的旋转方向是在根据在空调器被转换为ON之前驾驶员对方向盘进行向左的转向输入的另一个旋转方向上，则所述单电动机的旋转方向被设定为所述的另一个旋转方向，并且单电动机被加速到用于驱动空调器的旋转速度。
根据本发明的示例性实施方式，能够使用用于车辆的MDPS的电动机来驱动电动机驱动空调器压缩机，从而可减少元件的数量，并因而可降低制造成本，也可减少装配步骤的数量，可留出更多空间用于安装元件，封装的布局可得以改善。
特别地，考虑到MDPS电动机需要双向旋转电动机，而压缩机仅需要单向旋转电动机，通过在电动机和压缩机之间组合动力传输齿轮组，在两个旋转方向上的电动机扭矩都可以利用以驱动压缩机，从而提高压缩机操作的效率。
根据本发明的示例性实施方式，还能够使用用于车辆的MDPS的电动机来驱动电动机驱动空调器压缩机，当在每个操作模式之间切换时(特别是，当从空调器操作模式切换到MDPS模式时)，能够根据基于电动机当前的旋转方向和驾驶员的转向输入的所需要的旋转方向来实现电动机的减速控制方面的改变，并且改变连接到MDPS齿轮箱的第一电磁离合器的ON点，从而在操作模式之间进行切换时减少延迟时间，并由此改善MDPS响应能力。
另外，通过使用用于车辆的MDPS的电动机来驱动电动机驱动空调器压缩机，当在每个操作模式之间切换时(特别是，当从MDPS模式切换到空调器操作模式时)，通过随着用于操作空调器的电动机旋转方向来设定电动机的当前旋转方向并加速用于操作空调器的转速水平，可以减小在从MDPS操作模式切换到空调器操作模式期间的延迟时间，由此可以改善从MDPS操作模式切换到空调器操作模式的响应能力。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的方框图。
图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的立体图。
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的动力传输齿轮组的立体图。
图4A和4B是示出了根据本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的动力传输齿轮组的操作图。
图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作模式的示意性图。
图6是示出了根据本发明的一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法的流程图。
图7是示出了根据本发明的所述一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法的细节的流程图。
图8是示出了根据本发明的所述一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法的模式切换时间的波形图。
图9是示出了根据本发明的另一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法的流程图。
图10是示出了根据本发明的所述另一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法的细节的流程图。
图11是示出了根据本发明的所述另一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法的模式切换时间的波形图。
图12是示出了根据现有技术的电动机驱动动力转向结构的示意性图。
图13是示出了根据现有技术的电动机驱动压缩机结构的示意性视图。
应当了解，所附附图并非一定是按比例的，其显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体预期应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
下面将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方式进行具体描述。
如上文所述，电动机驱动动力转向装置是这样一种装置，通过该装置，ECU能够根据车速来控制电动机的操作从而为驾驶员提供最优的转向感觉，且通过该电动机的操作将齿条驱动的转向轴移动到左边或右边来实现转向。
参考图2，减速齿轮箱(即，MDPS齿轮箱)12的输出端连接到转向轴10，所述减速齿轮箱12执行减速并将动力从电动机14传输至转向轴10，电动机14连接到减速齿轮箱12的输入端从而为转向提供动力。
电动机14是一种双向转动电动机，其采用了第一轴和第二轴从电动机的两侧突出的构造。
这里，如图1和图2所示，典型的第一电子离合器(即，第一电磁离合器)16安装在减速齿轮箱12的输入端和电动机14的第一轴之间，其实现的功能是将动力从电动机14传输至减速齿轮箱12或停止这种传输。
更详细地说，通过第一电子离合器16连接到减速齿轮箱12的输入齿轮，当电流被供应到第一电子离合器16时，所述第一电子离合器16被移动并联接到电动机14的第一轴从而使动力被传输；反之，当所供应的电流被切断时，通过复位弹簧的回复力使第一电子离合器16与电动机14的第一轴脱离连接从而使得动力传输中断。
同时，动力传输齿轮组20连接到从电动机14的相对侧突出的第二轴28以将动力从电动机14传输至压缩机30。
这里，第二电子离合器(即，第二电磁离合器)18安装在电动机14的第二轴28和动力传输齿轮组20的驱动齿轮21之间以将动力从电动机14传输至动力传输齿轮组20或中断所述动力传输。
具体地，通过驱动齿轮21的轴连接到第二电子离合器18，当电流被供应到第二器18时，第二电子离合器18朝着电动机14的第二轴28移动，同时突出的第二轴28插入且联结到形成在第二电子离合器18的一侧的中心处的连接槽26中，使得动力从电动机14传输至驱动齿轮21；反之，当所供应的电流被切断时，通过复位弹簧的回复力使第二电子离合器18从电动机14的第二轴28脱离，从而中断所述动力传输。
这里，用于将电动机和压缩机相连接以允许传输动力的动力传输齿轮组的结构如下文中参考图3所述。
驱动齿轮21的中心轴连接到第二电子离合器18，所述驱动齿轮21是动力传输齿轮组20的一个元件，并且第一和第二单向轴承22和23同时与驱动齿轮21的齿面(toothedsurface)接合。
这里，由铰链连接到压缩机30的本体的动力传输中间齿轮24同轴地连接到第一单向轴承22，与压缩机30的输入轴整体连接的输出齿轮25同轴地连接到第二单向轴承23。
第一和第二单向轴承22和23被构造为仅在一个方向上传输动力的单向离合器轴承，类似于自行车后轮上的轴承，当第一和第二单向轴承22和23在一对互相相反的方向上旋转时传输动力，而当第一和第二单向轴承22和23在另一对互相相反的方向上旋转时动力传输中断。
具体地，当驱动齿轮21以逆时针方向旋转时，第一单向轴承22传输动力至动力传输中间齿轮24，当驱动齿轮21以顺时针方向旋转时，空转以中断动力传输。并且，当驱动齿轮21以顺时针方向旋转时，第二单向轴承23传输动力至输出齿轮25；当驱动齿轮21以逆时针方向旋转时，空转以中断动力传输。
在这种情况下，动力传输中间齿轮24和输出齿轮25彼此平行布置并以各自的齿面进行接合以传输动力。
下文中，将描述根据本发明示例性实施方式的如上所构造的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作流程。
参考图5，本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作模式包括用于在车辆驾驶时转向的MDPS操作模式，用于在车辆静止时仅操作空调器的空调器操作模式，以及用于操作转向和空调器两者的MDPS+空调器操作模式。
MDPS操作模式是由电动机驱动动力转向装置执行的转向模式，在所述MDPS操作模式中，电流被供应到第一电子离合器16从而将第一电子离合器16联结至电动机14的第一轴，且电流不供应至第二电子离合器18从而来自电动机14的动力不传输至第二电子离合器18。
因此，动力通过第一电子离合器16从电动机14传输至减速齿轮箱12，同时转向轴10接收减速齿轮箱12的输出动力从而被操作，以通过电动机14执行转向。
空调器操作模式是，例如，在车辆静止且并没有通过电动机驱动动力转向装置来执行转向的同时空调器被操作的操作模式，在此，电流被供应到第二电子离合器18以将第二电子离合器18联结至电动机14的第二轴28，而电流不供应至第一电子离合器16从而使来自电动机14的动力不被传输至减速齿轮箱12。
因此，来自发动机14的动力通过第二电子离合器18传输至动力传输齿轮组20，从而压缩机30被操作以操作空调器。
MDPS+空调器操作模式是转向和空调器的操作一起执行的模式，在此，上述的MDPS操作模式和空调器的操作模式同时执行。
下文中，空调器的操作模式和在空调器操作模式和MDPS+空调器操作模式下动力被传输至压缩机的过程将参考附图4A和4B进一步详细地描述。
首先，当电动机14以顺时针方向旋转操作时，动力通过第二电子离合器18传输至驱动齿轮21，同时驱动齿轮21以与电动机14相同的顺时针方向旋转。
这里，在都接合到驱动齿轮21的第一和第二单向轴承22和23中，同轴连接到动力传输中间齿轮24的第一单向轴承22空转并起作用以与动力断开连接，相反的，第二单向轴承23以逆时针方向旋转以将动力从驱动齿轮21传输至输出齿轮25。
因此，输出齿轮25以逆时针方向旋转以驱动压缩机30并操作空调器。
如果电动机14以逆时针方向旋转操作以便转向，动力通过第二电子离合器18被传输至驱动齿轮21，同时驱动齿轮21也以与电动机14相同的逆时针方向旋转。
这里，在都接合到驱动齿轮21的第一和第二单向轴承22和23中，同轴连接到动力传输中间齿轮24的第一单向轴承22顺时针旋转以传输动力至动力传输中间齿轮24，相反的，第二单向轴承23空转并起着断开连接到齿轮25的动力的作用。
因此，动力传输中间齿轮24以顺时针方向旋转，同时接合到动力传输中间齿轮24的输出齿轮25以逆时针方向旋转以驱动压缩机30并操作空调器。
下文中，基于以上的构造，将描述根据本发明的示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法。
如图1和图2所示，减速齿轮箱12的输出端连接到转向轴10，所述减速齿轮箱12使电动机14的旋转力减速并将动力传输至转向轴10，为转向提供动力的电动机14连接到减速齿轮箱12的输入端，电动机14是双向旋转的电动机且形成有在其两侧中每一侧突出的第一轴和第二轴。
这里，典型的第一电子离合器16安装在减速齿轮箱12的输入端和电动机14的第一轴之间，并起着传输或中断从电动机14至减速齿轮箱12的动力传输的作用。
更详细的说，在第一电子离合器16连接到减速齿轮箱12的输入齿轮的情况下，当电流被供应到第一电子离合器16时，第一电子离合器16朝着电动机14的第一轴移动并联接到电动机14的第一轴，使得动力从电动机14传输至MDPS齿轮箱(即，减速齿轮箱12)并执行助力操作以便转向。
相反的，当所供应的电流中断时，通过复位弹簧的回复力第一电子离合器16与电动机14的第一轴断开连接，动力传输中断。
用于将动力从电动机14传输至压缩机30的动力传输行星齿轮组20连接到从电动机14的相对侧突出的第二轴，用于传输或中断从电动机14至动力传输齿轮组20的动力传输的第二电子离合器18安装在电动机14的第二轴和行星齿轮组20的驱动齿轮之间。
因此，在动力传输行星齿轮组20的驱动齿轮轴连接到第二电子离合器18的情况下，当电流被供应到第二电子离合器18时，第二电子离合器18移动并联接至电动机14的第二轴，使得动力从电动机14传输至行星齿轮组20的驱动齿轮，且压缩机30在高转速下操作。
参考图5，包括了当车辆在驾驶时用于转向的MDPS操作模式，当车辆静止时仅空调器操作的空调器操作模式，以及转向操作和空调器操作两者都被执行的MDPS+空调器操作模式。
MDPS操作模式是由电动机驱动动力转向装置执行的转向模式，在所述MDPS操作模式中，电流被供应到第一电子离合器16从而将第一电子离合器16联结到电动机14的第一轴，并且电流不供应到第二电子离合器18，从而动力不从电动机14传输至第二电子离合器18。
因此，通过第一电子离合器16将动力从电动机14传输至减速齿轮箱12，同时转向轴10接收来自减速齿轮箱12的输出动力以被操作，从而由电动机14执行转向。
空调器操作模式是，例如，在车辆静止且并没有通过电动机驱动动力转向装置来执行转向的同时空调器被操作的操作模式，在此，电流被供应到第二电子离合器18以将第二电子离合器18联结至电动机14的第二轴，而电流不供应至第一电子离合器16从而使电动机14的动力不被传输至减速齿轮箱12。
因此，来自电动机14的动力通过第二电子离合器18传输至动力传输行星齿轮组20，使得压缩机30被操作以操作空调器。
MDPS+空调器操作模式是以少量的转向扭矩来执行转向并一起执行空调器的操作的模式，在此，上述的MDPS操作模式和空调器的操作模式同时执行。
但是，当空调器模式切换到MDPS模式时，由于每个模式之间的转速不同(MDPS：最高至2,000rpm，而A/C：最高至6,000rpm)，以及由于在MDPS减速齿轮箱12一侧的第一电子离合器16和在压缩机30一侧的第二电子离合器18分别接合到同一个电动机14和从同一个电动机14脱开所需要的时间，会产生模式切换延迟时间的缺陷。
特别地，当空调器模式在全开(FULL)状态操作且电动机以6,000rpm以顺时针方向旋转时，并且在驾驶员在相反方向转向时需要切换到MDPS模式的情况下，电动机需要以2,000rpm以逆时针方向旋转。这里，因为需要以下过程：电动机减速→在压缩机一侧的第二电子离合器为OFF→在MDPS一侧的第一电子离合器为ON→电动机重新加速(逆时针方向)等等，当从空调器模式切换到MDPS模式时会产生延迟时间的缺陷。
为了克服这个缺陷，将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法将在下文中详细描述。
参考图6到图8，将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作方法包括：MDPS模式操作步骤，当第一离合器16为ON时将旋转力从单一电动机14传输至MDPS齿轮箱12，并且在接收到驾驶员的转向输入时提供助力；空调器模式操作步骤，当第二离合器18为ON时将旋转力从单一电动机14传输至压缩机30，并且为冷却内部执行制冷剂的压缩；MDPS+空调器模式操作步骤，同时将旋转力从电动机14连接到MDPS齿轮箱12和压缩机30，同时操作动力转向装置和压缩机。
根据本发明的一个示例性实施方式，当从空调器模式切换到MDPS模式时，电动机的减速控制根据电动机需要的旋转方向而变化，这取决于电动机当前的旋转方向和来自驾驶员的转向输入。同时，连接到MDPS齿轮箱的第一离合器的ON点是变化的，使得当操作模式从空调器模式切换到MDPS模式时，延迟时间可以最小化，而这正是这里的主要的关注点。
为达到这个目的，如图6中的粗实线和图7中的流程图所示，首先，当第二电磁离合器18连接到电动机14且压缩机30由于电动机14的高速度旋转而操作的空调器模式被执行时，检测是否进行了驾驶员转向输入的步骤首先被执行，而安装在方向盘上的扭矩传感器可被用来检测在方向盘上是否有来自驾驶员的转向输入和检测转向方向。
接下来，当驾驶员对方向盘进行了转向输入时，通到第二电磁离合器18的电流被中断以使第二电磁离合器18转变为OFF，使得旋转力不再从电动机14传输至压缩机30。
然后，如果电动机14的当前旋转方向(例如，压缩机被驱动的顺时针方向)和根据方向盘的转向输入方向(顺时针方向)所需要的电动机14的旋转方向(例如，顺时针方向)相同，电动机14被减速直到当前的电动机速度与所需的电动机速度变得相同。
例如，如果当前的电动机速度是6,000rpm，且所需要的电动机速度是2,000rpm，则当前的电动机速度被减速直到其到达所需要的电动机速度2,000rpm。
在当前的电动机速度和需要的电动机速度变得相同的点处，电流被供应以将第一电磁离合器16转换为ON，使得动力从电动机14被传输至减速齿轮箱12以在顺指针转向输入方向上提供驾驶员所希望的转向助力。
相反地，在第二电磁离合器18转换为OFF之后，如果电动机14的当前旋转方向(例如，压缩机被驱动的顺时针方向)和根据方向盘的转向输入方向(逆时针方向)所需要的电动机14旋转方向(例如，逆时针方向)是相反的，电动机14被减速直到当前的电动机速度变为零。
在当前的电动机速度变为零的点处，电流被供应以将第一电磁离合器16转换为ON，使得动力从电动机14被传输至减速齿轮箱12以在逆时针转向输入方向上提供驾驶员所希望的转向助力。
如果驾驶员转向输入扭矩低于参考值，则第一和第二电磁离合器16和18同时连接到电动机14以执行MDPS+空调器操作模式，在所述MDPS+空调器操作模式中，MDPS操作模式和空调器操作模式同时执行。
下文中，基于以上所述的构造，将描述根据本发明的另一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法。
如上文所述，包括了当车辆在驾驶时用于转向的MDPS操作模式，当车辆静止时仅空调器操作的空调器操作模式，以及转向操作和空调器操作两者都执行的MDPS+空调器操作模式。
MDPS操作模式是由电动机驱动动力转向装置执行的转向模式，在所述MDPS操作模式中，电流被供应到第一电磁离合器16从而将第一电磁离合器16联结到电动机14的第一轴，并且电流不被供应到第二电磁离合器18从而动力不从电动机14传输至第二电磁离合器18。
因此，通过第一电磁离合器16将动力从电动机14传输至减速齿轮箱12，同时转向轴10接收来自减速齿轮箱12的输出动力以被操作，从而由电动机14执行转向。
空调器操作模式是，例如，在车辆静止且并没有通过电动机驱动动力转向装置来执行转向的同时空调器被操作的操作模式，在此，电流被供应到第二电磁离合器18以将第二电磁离合器18联结至电动机14的第二轴，而电流不被供应到第一电磁离合器16从而使来自电动机14的动力不被传输至减速齿轮箱12。
因此，来自电动机14的动力通过第二电磁离合器18传输至动力传输行星齿轮组20，使得压缩机30被操作以操作空调器。
MDPS+空调器操作模式是以少量的转向扭矩来执行转向并与空调器的操作一起执行的模式，在此，上述的MDPS操作模式和空调器操作模式同时执行。
但是，在这些操作模式中，当MDPS模式切换到空调器模式时，因为没有执行用于设定电动机的旋转方向的控制而产生了模式切换延迟时间的缺陷。
例如，在操作MDPS模式之后(驾驶员对方向盘输入向右的转向输入，电动机旋转方向：CW)，在操作之后，当空调器ON(A/C ON)的信号和驾驶员对方向盘的轻微转向输入被检测到时，电动机14的从当前速度到达速度为零的点所占用的时间，以及逆时针(CCW)重新加速电动机14直到用于驱动空调器的转速水平所占用的时间被消耗直到空调器可以被操作，因此，从MDPS模式切换到空调器模式具有扩大的延迟时间的缺陷。
为了克服这个缺陷，根据本发明的另一个示例性实施方式的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法将在下文中详细描述。
参考图9到图11，将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法包括：MDPS模式操作步骤，当第一电磁离合器16为ON时将旋转力从单一电动机14传输至MDPS齿轮箱12，并且在收到驾驶员的转向输入时提供助力；空调器模式操作步骤，当第二电磁离合器18为ON时将旋转力从单一电动机14传输至压缩机30，并且为冷却内部而执行制冷剂的压缩；MDPS+空调器模式操作步骤，同时将旋转力从电动机14连接到MDPS齿轮箱12和压缩机30，同时操作动力转向装置和压缩机。
根据本发明的另一个示例性实施方式，当从MDPS模式切换到空调器模式时，在同时将第一电磁离合器16转换为OFF和第二电磁离合器18转换为ON之后，根据在空调器被转换为ON之前的驾驶员的转向输入方向将用于驱动空调器的电动机旋转方向设定为与电动机14的当前旋转方向相同，并且电动机14被加速，从而使在从MDPS模式切换到空调器操作模式时的延迟时间最小化，而这正是这里的重点所在。
如图9中的粗实线所示，当驾驶员对方向盘进行了转向输入时MDPS模式被执行，且同时驾驶员对方向盘的转向输入没有被检测到，空调器转换为ON以切换到空调器操作模式。
这里，安装在方向盘上的扭矩传感器可检测在方向盘上是否有来自驾驶员的转向输入和转向方向。
接下来，当驾驶员对方向盘进行的转向输入没有被检测到的时候，如果空调器被切换为ON状态，则中断电流以将第一电磁离合器16转换为OFF，且旋转力不再从电动机14传输至MDPS减速齿轮箱12。
然后，在第一电磁离合器16被转换为OFF且第二电磁离合器18同时被转换为ON之后，根据在空调器被转换为ON之前驾驶员的转向输入方向将用于驱动空调器的电动机旋转方向设定为与电动机的当前旋转方向相同，同时电动机被加速到用于操作空调器的转速。
根据本发明的另一个示例性实施方式，当从MDPS模式切换到空调器模式时，在同时将第一电磁离合器16转换为OFF和第二电磁离合器18转换为ON之后，如果基于在空调器被转换为ON之前方向盘的向右的驾驶员转向输入方向的电动机14的当前旋转方向为顺时针方向，则电动机14的旋转方向被设定为顺时针方向，同时，电动机14被加速直到达到用于操作空调器的转速。
同样，根据本发明的另一个示例性实施方式，当如上所述从MDPS模式切换到空调器操作模式时，在将第一电磁离合器16转换为OFF和第二电磁离合器18同时转换为ON之后，如果基于在空调器被转换为ON之前方向盘的向左的驾驶员转向输入方向的电动机14的当前旋转方向为逆时针方向，则电动机14的旋转方向被设定为逆时针方向，同时，电动机14被加速直到达到用于操作空调器的转速。
因此，当从MDPS模式切换到空调器操作模式时，没有电动机14减速的过程，甚至在空调器操作的时候，电动机14的旋转方向可以保持与MDPS模式中的方向相同，而仅仅是转速可能被加速到空调器操作的水平，以在从MDPS操作模式到空调器操作模式进行切换时减小延迟时间。
类似地，如果驾驶员转向输入扭矩低于参考值，则第一和第二电磁离合器16和18同时连接到电动机14以执行MDPS+空调器操作模式，在所述MDPS+空调器操作模式中，MDPS操作模式和空调器操作模式同时执行。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (9)

1.一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，包括：
MDPS齿轮箱，所述MDPS齿轮箱连接到转向轴；
电动机，所述电动机选择性地为所述MDPS齿轮箱提供转向力；
第一电磁离合器，所述第一电磁离合器安装在所述MDPS齿轮箱和所述电动机的第一轴之间，并将来自电动机的动力传输至所述MDPS齿轮箱或中断该动力传输；
动力传输齿轮组，所述动力传输齿轮组将来自所述电动机的动力传输至压缩机；
第二电磁离合器，所述第二电磁离合器安装在所述电动机的第二轴和所述动力传输齿轮组的输入侧之间，并将来自电动机的动力传输至所述动力传输齿轮组或中断该动力传输；以及
用于空调器的压缩机，所述压缩机连接到所述动力传输齿轮组的输出侧，
其中所述动力传输齿轮组包括：
驱动齿轮，所述驱动齿轮由所述第二电磁离合器选择性地连接到所述电动机的所述第二轴；
第一单向轴承和第二单向轴承，所述第一单向轴承和第二单向轴承同时接合到所述驱动齿轮；
动力传输中间齿轮，所述动力传输中间齿轮同轴地连接到所述第一单向轴承；以及
输出齿轮，所述输出齿轮的一侧同轴地连接到所述第二单向轴承，所述输出齿轮的另一侧连接到所述压缩机的输入轴。
2.根据权利要求1所述的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，其中所述第一电磁离合器和所述第二电磁离合器向着所述电动机弹性偏压。
3.根据权利要求1所述的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，其中所述动力传输中间齿轮和所述输出齿轮平行布置并彼此接合以传输动力。
4.根据权利要求1所述的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，其中当所述驱动齿轮在一个旋转方向上旋转时所述第一单向轴承将动力传输至所述动力传输中间齿轮，当所述驱动齿轮在另一个旋转方向上旋转时所述第一单向轴承空转以中断动力传输。
5.根据权利要求1所述的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置，其中当所述驱动齿轮在另一个旋转方向上旋转时所述第二单向轴承将动力传输至所述输出齿轮，当所述驱动齿轮在一个旋转方向上旋转时所述第二单向轴承空转以中断动力传输。
6.一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法，包括：
MDPS模式操作步骤，当第一电磁离合器为ON时，将来自单电动机的旋转力传输至MDPS齿轮箱，用于驱动电动机驱动动力转向装置，并在接收到驾驶员的转向输入时提供助力；
空调器模式操作步骤，当第二电磁离合器为ON时，将来自所述单电动机的旋转力传输至所述压缩机，并执行冷却剂的压缩；以及
MDPS和空调器模式操作步骤，同时将来自所述单电动机的所述旋转力连接到所述MDPS齿轮箱和所述压缩机，并同时操作所述电动机驱动动力转向装置和所述压缩机，
其中，检测是否有对方向盘的驾驶员转向输入，当从所述空调器模式切换到所述MDPS模式时，所述第二电磁离合器转换为OFF，同时，所述第一电磁离合器的ON点根据所述单电动机的旋转方向而变化以执行所述MDPS模式，
其中当执行从所述空调器模式操作步骤切换到所述MDPS模式操作步骤时，当所述单电动机当前的旋转方向和所述第二电磁离合器转换为OFF时所需要的旋转方向相同时，所述单电动机减速直到当前的速度和需要的单电动机速度变为相同，且当前的单电动机速度和需要的单电动机速度变为相同时，电流被供应以将所述第一电磁离合器转换为ON。
7.根据权利要求6所述的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法，其中当执行从所述空调器模式操作步骤切换到所述MDPS模式操作步骤时，当所述单电动机当前的旋转方向和所述第二电磁离合器转换为OFF时所需要的旋转方向相反时，所述单电动机减速直到当前的单电动机速度变为零，在当前的单电动机速度变为零处，电流被供应以将所述第一电磁离合器转换为ON。
8.一种将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法，包括：
MDPS模式操作步骤，当第一电磁离合器为ON时，将来自单电动机的旋转力传输至MDPS齿轮箱，用于驱动电动机驱动动力转向装置，并在接收到驾驶员转向输入时提供助力；
空调器模式操作步骤，当第二电磁离合器为ON时，将来自所述单电动机的旋转力传输至所述压缩机，并执行冷却剂的压缩；以及
MDPS和空调器模式操作步骤，同时将来自所述单电动机的所述旋转力连接到所述MDPS齿轮箱和所述压缩机，并同时操作所述电动机驱动动力转向装置和所述压缩机，
其中当从MDPS模式操作步骤切换到空调器模式操作步骤时，在同时将所述第一电磁离合器转换为OFF和第二电磁离合器转换为ON之后，根据在空调器被转换为ON之前的驾驶员转向输入方向将用于驱动空调器的单电动机旋转方向设定为与单电动机的当前旋转方向相同，并且单电动机被加速，
其中执行当从MDPS模式操作步骤切换到空调器模式操作步骤时，在同时将第一电磁离合器转换为OFF和第二电磁离合器转换为ON之后，当所述单电动机当前的旋转方向是在根据在空调器被转换为ON之前驾驶员对方向盘进行向右的转向输入的一个旋转方向上，则所述单电动机的旋转方向被设定为所述的一个旋转方向，并且单电动机被加速到用于驱动空调器的旋转速度。
9.根据权利要求8所述的将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置的操作控制方法，其中当执行从MDPS模式操作步骤切换到空调器模式操作步骤时，在同时将第一电磁离合器转换为OFF和第二电磁离合器转换为ON之后，当所述单电动机当前的旋转方向是在根据在空调器被转换为ON之前驾驶员对方向盘进行向左的转向输入的另一个旋转方向上，则所述单电动机的旋转方向被设定为所述的另一个旋转方向，并且单电动机被加速到用于驱动空调器的旋转速度。
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