CN103010301A

CN103010301A - 车辆转向装置的控制装置

Info

Publication number: CN103010301A
Application number: CN2012103618242A
Authority: CN
Inventors: 杉山丰树
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: EP2574523A2; JP2013071550A; EP2574523B1; EP2574523A3; CN103010301B; US20130079993A1

Abstract

本发明涉及车辆转向装置的控制装置，其中，车辆转向装置（1）具备：利用相互不同匝数的励磁部来向转向轴（35）赋予扭矩的电动机（51）、根据伴随转向盘（12）的操作向转向轴（35）输入的扭矩亦即转向扭矩来控制电动机（51）的扭矩的控制装置（67）。控制装置（67）根据转向扭矩来控制向电动机的各励磁部的至少一方供给的电机电流。

Description

车辆转向装置的控制装置

技术领域

本发明涉及包含利用相互不同匝数的第1励磁单元以及第2励磁单元来向转向轴赋予扭矩的电动机的车辆转向装置用的控制装置。

背景技术

日本特开2010-115954号公报中所记载的车辆转向装置基于转向扭矩、转向速度以及车速来控制从电动机向转向轴赋予的扭矩的大小。

在具备上述车辆转向装置的车辆中，在需求扭矩高时，车辆转向装置的消耗电力过度增大。

发明内容

本发明提供能够降低消耗电力的车辆转向装置的控制装置。

根据本发明的一个例子，是包含利用相互不同匝数的第1励磁单元以及第2励磁单元来向转向轴赋予扭矩的电动机的车辆转向装置用的控制装置，在根据转向扭矩来控制上述电动机的扭矩的车辆转向装置的控制装置中，根据上述转向扭矩来控制向上述第1励磁单元以及所述第2励磁单元的至少一方供给的电流。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，

图1是表示本发明的一个实施方式的车辆转向装置的整体构造的示意图。

图2是表示该实施方式的车辆转向装置的电动机的结构的结构图。

图3是表示该实施方式的车辆转向装置的电动机的转速和旋转扭矩的关系的图表。

图4是表示该实施方式的车辆转向装置的利用控制装置进行的转向辅助处理的顺序的流程图。

图5是表示作为本发明的其他实施方式的车辆转向装置的电动机的一部分的剖面构造的剖面图。

图6是表示作为本发明的其他实施方式的车辆转向装置的转向扭矩与由第1励磁部以及第2励磁部产生的扭矩的关系的图表。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。

参照图1，对车辆转向装置1的结构进行说明。

车辆转向装置1具备主电源21、辅助电源22、根据转向盘12的操作来变更转舵轮11的转舵向角的转向装置30、辅助转向盘12的操作的转向辅助装置40。

转向装置30具备将输入至转向盘12的扭矩传递至小齿轮轴33的柱身31以及中间轴32、将小齿轮轴33的旋转传递至齿条轴36的齿轮齿条机构34。转向轴35由柱身31、中间轴32以及小齿轮轴33构成。

转向辅助装置40具备向柱身31赋予扭矩τm的转向辅助致动器50和控制转向辅助致动器50的转向辅助控制装置60。

转向辅助致动器50具备电动机51、电动机51的转子52和将转子52的旋转减速后传递至柱身31的减速机构53。

电动机51根据从第1驱动电路62供给的第1电机电流Ia或从第2驱动电路63供给的第2电机电流Ib，使转子52旋转。减速机构53将转子52的旋转减速后传递至柱身31。

转向辅助控制装置60具备扭矩传感器61、第1驱动电路62、第2驱动电路63、主电源继电器64、辅助电源继电器65、辅助电源充电继电器66和控制装置67。

扭矩传感器61输出将柱身31旋转时的扭矩作为转向扭矩τ表示的信号。第1驱动电路62是将从主电源21以及辅助电源22的至少一方供给的直流电流转换为与由控制装置67生成的第1控制信号Sa对应的大小的三相交流电流，并作为第1电机电流Ia供给至电动机51的三相逆变器电路。

第2驱动电路63是将从主电源21以及辅助电源22的至少一方供给的直流电流转换为与由控制装置67生成的第2控制信号Sb对应的大小的三相交流电流，并作为第2电机电流Ib供给至电动机51的三相逆变器电路。

主电源继电器64切换第1驱动电路62以及第2驱动电路63与主电源21的连接状态。辅助电源继电器65切换第1驱动电路62以及第2驱动电路63与辅助电源22的连接状态。辅助电源充电继电器66切换主电源21与辅助电源22的连接状态。

控制装置67进行作为转向辅助处理的以下的各处理。即，基于从扭矩传感器61输出的信号，进行对控制第1驱动电路62的第1控制信号Sa以及控制第2驱动电路63的第2控制信号Sb中的任意一个进行输出的处理。另外，基于从扭矩传感器61输出的信号进行分别对主电源继电器64、辅助电源继电器65以及辅助电源充电继电器66指示连接状态的处理。

车辆转向装置1按照如下方式动作。若驾驶员使转向盘12旋转，则在柱身31上产生转向扭矩τ。将电动机51的扭矩τm经由减速机构53赋予至柱身31。柱身31以赋予了扭矩τm的转向扭矩τ旋转。将柱身31的旋转经由中间轴32传递至小齿轮轴33。小齿轮轴33的旋转被齿轮齿条机构34转换为齿条轴36的轴向方向上的直线运动。伴随齿条轴36向轴向方向的移动，转向轮11的方向发生变更。

参照图2对电动机51的结构进行详细说明。电动机51是三相感应电机。电动机51具备产生使转子52旋转的磁力的第1励磁部70以及第2励磁部80。

第1励磁部70具有第1U相齿状物71、第1V相齿状物72以及第1W相齿状物73。在第1U相齿状物71上缠绕有与第1驱动电路62连接的第1U相导线74。在第1V相齿状物72上缠绕有与第1驱动电路62连接的第1V相导线75。在第1W相齿状物73上缠绕有与第1驱动电路62连接的第1W相导线76。向第1U相齿状物71~第1W相齿状物73各个缠绕的导线的匝数是规定值Ka。

第2励磁部80具有第2U相齿状物81、第2V相齿状物82、以及第2W相齿状物83。在第2U相齿状物81上缠绕有与第2驱动电路63连接的第2U相导线84。在第2V相齿状物82上缠绕有与第2驱动电路63连接的第2V相导线85。在第2W相齿状物83上缠绕有与第2驱动电路63连接的第2W相导线86。向第2U相齿状物81~第2W相齿状物83各个缠绕的导线的匝数是比规定值Ka大的规定值Kb。

在以下说明中，作为第1励磁部70以及第2励磁部80的统称，使用“励磁部”。另外，作为第1电机电流Ia以及第2电机电流Ib的统称，使用“电机电流”。

参照图3对电动机51的特性进行说明。第1曲线TA表示利用第1励磁部70使转子52旋转时的转速N与扭矩τm的特性中的包含成为大致直线的部分的实用区域中的特性。另外，第2曲线TB表示使用第2励磁部80使转子52旋转时的转速N与扭矩τm的实用区域中的特性。

第1励磁部70与第2励磁部80相比各导线的匝数少，所以转速N的最大值比第2励磁部80的高，并且扭矩τm的最大值比第2励磁部80的低。另一方面，第2励磁部80与第1励磁部70相比各导线的匝数多，所以转速N的最大值比第1励磁部70的低，并且扭矩τm的最大值比第1励磁部70的高。

参照图4，对控制装置67的转向辅助处理的详细内容进行说明。应予说明，控制装置67将该处理以规定的控制周期反复执行。即，到达结束步骤后，保留步骤S11的处理的执行，直至经过规定的控制周期，在经过了规定的控制周期时再次进行步骤S11的处理。

在步骤S11中，从扭矩传感器61获得转向扭矩τ。在步骤S12中，判定转向扭矩τ是否为规定值A以上。即，判定是否进行转向盘12的在停车状态下的打转向盘的操作、或进行车辆低速行驶时的转向盘12的操作。在步骤12中，为是时，进入步骤S21的处理。在步骤12中，为否时进入步骤S31的处理。

在步骤S21中，断开主电源继电器64。即，停止利用主电源21向第1驱动电路62以及第2驱动电路63供给电力。在步骤S22中，断开辅助电源充电继电器66。即，停止利用主电源21向辅助电源22充电。

在步骤S23中，接通辅助电源继电器65。即，开始利用辅助电源22向第1驱动电路62以及第2驱动电路63供给电力。在步骤S24中，以与在步骤S11中获得的转向扭矩τ成正比的方式计算向柱身31赋予的扭矩τm。

在步骤S25中，计算第2电机电流Ib，以便从电动机51输出在步骤S24中计算出的扭矩τm。在步骤S26中生成第2控制信号Sb，以便将在步骤S25中计算出的第2电机电流Ib从第2驱动电路63供给至电动机51。

在步骤S31中，接通主电源继电器64。即，开始利用主电源21向第1驱动电路62以及第2驱动电路63供给电力。在步骤S32中，接通辅助电源充电继电器66。即，开始利用主电源21向辅助电源22充电。

在步骤S33中，断开辅助电源继电器65。即，停止利用辅助电源22向第1驱动电路62以及第2驱动电路63供给电力。在步骤S34中，以与在步骤S11中获得的转向扭矩τ成正比的方式计算向柱身31赋予的扭矩τm。

在步骤S35中，计算第1电机电流Ia，以便从电动机51输出在步骤S34中计算出的扭矩τm。在步骤S36中生成第1控制信号Sa，以便将在步骤S35中计算出的第1电机电流Ia从第1驱动电路62供给至电动机51。

通过本实施方式的车辆转向装置1能够得到以下的效果。

控制装置67将第1励磁部70作为少匝励磁部，将第2励磁部80作为多匝励磁部，根据转向扭矩τ来控制向多匝励磁部以及少匝励磁部的至少一方供给的电机电流。在比较供给了规定的电机电流的情况下的多匝励磁部以及少匝励磁部的扭矩τm时，多匝励磁部的扭矩τm大。因此，通过根据转向扭矩τ来控制向多匝励磁部供给的第2电机电流Ib，与仅具备1个励磁部的结构相比，能够以较少的电机电流产生所需要的扭矩τm。即，能够提供能够降低电力消耗的车辆转向装置1的控制装置67。

控制装置67在转向扭矩τ为规定值A以上时，向多匝励磁部供给第2电机电流Ib，且不向少匝励磁部供给第1电机电流Ia。根据该结构，在需要高扭矩τm时，只向多匝励磁部供给第2电机电流Ib，停止向少匝励磁部供给第1电机电流Ia，因此能够降低电力消耗。

控制装置67在转向扭矩τ未达到规定值A时，向少匝励磁部供给第1电机电流Ia，且不向多匝励磁部供给第2电机电流Ib。在车辆以正常的行驶速度行驶时，有时要求以比在转向盘12的停车状态下打转向盘时以及车辆低速行驶时快的速度改变转舵角。另外，在车辆以正常的行驶速度行驶时与转向盘12的在停车状态下打转向盘时以及车辆的低速行驶时相比，转向扭矩τ变小。因此在上述结构中，在转向扭矩τ未达到规定值A时，即，在车辆以正常的行驶速度行驶的可能性高时，使用少匝励磁部。因此，能够适当应对转舵角的变化速度的要求。

本发明的实施方式并不局限于上述实施方式，例如也能够按照如下所示那样变更。另外，以下各变形例并不仅适用于上述实施方式，也能够组合实施不同的变形例彼此。

在上述实施方式中，将第1U相导线74~第1W相导线76以及第2U相导线84~第2W相导线86分别缠绕在不同的齿状物上，但是，如图5所示，也可以在单独的齿状物上缠绕相同相的导线。该情况下，在单独的U相齿状物91上缠绕第1U相导线74以及第2U相导线84。在单独的V相齿状物92上缠绕第1V相导线75以及第2V相导线85。在单独的W相齿状物93上缠绕第1W相导线76以及第2W相导线86。

在上述实施方式中，根据转向扭矩τ是否成为规定值A以上的判定结果，来使用第1励磁部70以及第2励磁部80的任意一个。但是，通过将计算出的扭矩τm作为合计扭矩，根据转向扭矩τ来决定该合计扭矩中的第1励磁部70的扭矩的比例和第2励磁部80的扭矩的比例，也能够切换这些励磁部。总之，控制装置67也能够根据转向扭矩τ来控制分别向多匝励磁部以及少匝励磁部供给的电流。

图6是用第1扭矩系数TC表示由少匝励磁部产生的扭矩占合计扭矩的比例，用第2扭矩系数TD表示由多匝励磁部产生的扭矩占合计扭矩的比例的图。如图6所示，在转向扭矩τ为规定值C以上时，随着作为电动机51需要的扭矩τm的合计扭矩增大，根据转向扭矩τ和规定值C的差，以多匝励磁部的扭矩的比例增大的方式决定第2电机电流Ib。该情况下，少匝励磁部的扭矩的比例在成为比规定值C大的规定值D以上时，也能够成为0。

电动机51需要的扭矩τm因转向扭矩τ而不同。另一方面，从电力消耗的观点来看，优选随着电动机51需要的扭矩τm增大，使电动机51的扭矩τm所占有的多匝励磁部的扭矩增大。因此在上述结构中，根据转向扭矩τ来决定的各励磁部的扭矩在电动机51的扭矩τm所占有的比例。因此，进一步提高通过使用多匝励磁部所带来的降低电力消耗的效果。

在上述实施方式中，仅使用转向扭矩τ和规定值A的比较结果，来判定第1励磁部70以及第2励磁部80中用于电动机51的驱动的励磁部和主电源21以及辅助电源22中供给电力的电源。但是，也能够在使用的励磁部的判定和使用的电源的判定中使用不同的规定值。例如，也能够在励磁部的判定中使用规定值A，在电源的判定中使用规定值B。

在上述实施方式中，为了判定是否为转向盘12的在停车状态下打转向盘时以及车辆以低速行驶，仅使用了转向扭矩τ和规定值A的比较结果，也能够附加车辆的行驶速度V和规定值E的比较结果进行判断。该情况下，在转向扭矩τ为规定值A以上并且行驶速度V未达到规定值E时，判定为是转向盘12的在停车状态下打转向盘时以及车辆以低速行驶，使用第2励磁部80。在其他情况下使用第1励磁部70。

在上述实施方式中，基于转向扭矩τ来判定使用第1励磁部70以及第2励磁部80的哪一个，但在检测出一方的励磁部的故障时，也能够使用另一方的励磁部。作为励磁部的故障，能够列举励磁部的各线圈的任意一个的断线故障、驱动励磁部的驱动装置的开关元件的短路故障以及该开关元件的常开故障等。

在上述实施方式中，在转向扭矩τ为规定值A以上时，仅使用辅助电源22，但也能够并用主电源21。

Claims

1.一种车辆转向装置的控制装置，该车辆转向装置包含利用相互不同匝数的第1励磁单元以及第2励磁单元来向转向轴赋予扭矩的电动机，该车辆转向装置的控制装置根据伴随转向盘的操作向所述转向轴输入的扭矩亦即转向扭矩来控制所述电动机的扭矩，其特征在于，

所述控制装置将所述第1励磁单元以及所述第2励磁单元中的匝数相对较多的励磁单元作为多匝励磁单元，将所述第1励磁单元以及所述第2励磁单元中的匝数相对较少的励磁单元作为少匝励磁单元，

根据所述转向扭矩来控制向所述多匝励磁单元以及所述少匝励磁单元的至少一方供给的电流。

2.根据权利要求1所述的车辆转向装置的控制装置，其特征在于，

在所述转向扭矩大于或等于所述规定值A时，向所述多匝励磁单元供给电流，且不向所述少匝励磁单元供给电流。

3.根据权利要求2所述的车辆转向装置的控制装置，其特征在于，

在所述转向扭矩小于所述规定值A时，向所述少匝励磁单元供给电流，且不向所述多匝励磁单元供给电流。

4.根据权利要求1所述的车辆转向装置的控制装置，其特征在于，

根据所述转向扭矩来变更所述多匝励磁单元的扭矩占所述电动机的输出扭矩的比例以及所述少匝励磁单元的扭矩占所述电动机的输出扭矩的比例。

5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的车辆转向装置的控制装置，其特征在于，

具备与所述多匝励磁单元以及所述少匝励磁单元单独连接的主电源以及辅助电源，

并且，在所述转向扭矩大于或等于规定值B时，从所述辅助电源向所述多匝励磁单元以及所述少匝励磁单元的至少一方供给电流。