CN104245480B - 操纵助力设备 - Google Patents

Abstract

在车辆的车速下降到等于或小于预定车速并且方向盘(5)被利用至少预定的操纵力矩操纵时，在车辆停止的同时，增加了其中操纵方向盘(5)的所谓的静止操纵的状态生效的可能性，并且允许交流发电机(2)的输出电压的增加控制。

Description

操纵助力设备

技术领域

本发明涉及一种操纵助力设备，该设备例如通过电动机帮助方向盘的操纵力。

背景技术

近年来，出现了采用电力操纵装置的车辆，以便减少二氧化碳的排放。同时，传播了关于用于任意地控制由发动机驱动的车辆发电机(交流发电机)的生成的电压的技术的知识，以便将生成的电压保持为最小要求水平，从而提高燃料经济性性并且减少二氧化碳的排放。从车载电池为电力操纵装置的电动机提供电力，并且车载电池主要储存交流发电机的生成的电能。

期望电动机的尺寸尽可能小，以便减少重量并且降低成本。然而，如果电池电压(交流发电机的生成的电压)(输出电源)低，那么小型电动机的输出不充足。结果是，小型电动机不能提供期望的操纵助力。在需要任意地控制交流发电机的生成的电压时，降低生成的电压以便尽可能减少在交流发电机上的负载。这样做，用于为交流发电机生成电能的发动机的工作量可减少，以减少二氧化碳的排放。

即，为了可靠地获得借助于电动机的期望的操纵助力，期望电池电压(交流发电机的生成的电压)较高。为了将生成的电压限于最小要求水平，提高燃料经济性，并且减少二氧化碳的排放，另一方面，期望将交流发电机的生成的电压保持在尽可能低的状态中。因此，目前，在电力操纵装置的电动机所需要的技术与用于任意地控制交流发电机的生成的电压以便减少二氧化碳的排放的技术之间，应有矛盾。

已知一种技术，在方向盘的操纵力矩达到预定的或更高的电压时，该技术增大了交流发电机的输出电压(参照专利文档1)。通过应用专利文档1的技术，能够在操纵时增大交流发电机的生成的电压，并且即使在电动机缩小尺寸时，也能够避免操纵助力不充足。

然而，例如在方向盘在车辆的静止状态中操纵的情况下，立即产生大操纵力矩。在这种情况下，即使使用专利文档1的技术，交流发电机的输出电压在产生操纵力矩之后增大。在开始操纵时，操纵助力必然依旧不充足。

【先有技术文档】

【专利文档】

【专利文档1】JP-A-6-64550

发明内容

【本发明要解决的问题】

根据以上情况实现了本发明。本发明的一个目标在于提供一种操纵助力设备，该设备可将交流发电机的生成的电压保持为最小要求水平，以便提高燃料经济性，同时在车辆停止时，避免在开始操纵时缺乏操纵助力。

【解决问题的方式】

为了实现上述目标，本发明的第一方面是一种操纵助力设备，其包括：助力致动器，用于生成帮助方向盘的操纵力的性能；车载电池，用于将电力提供给所述助力致动器；交流发电机，用于为所述车载电池充电；操纵状态检测单元，用于检测方向盘的操纵状态；车速检测单元，用于检测车辆的车速；以及电压控制单元，用于根据每个操纵状态检测单元和车速检测单元的检测信息，控制交流发电机的输出电压，其中，响应于在车辆停止之前由操纵状态检测单元检测的方向盘的操纵状态，在根据车速检测单元的检测信息检测车辆的停止状态时，所述电压控制单元控制交流发电机的输出电压。

根据第一方面，根据在车辆停止之前的操纵状态，控制在车辆停止之后的交流发电机的输出电压。通过这种措施，由于电池电压保持尽可能低，所以期望在车辆停止之后立即具有大操纵力矩时，交流发电机的输出电压可进入增大的状态内。因此，即使使用紧凑的助力致动器，也可防止缺少操纵助力。如果考虑到驱动助力致动器将电压恒定地设为高水平，那么在不期望操纵时，输出电压可变成低状态来提高燃料经济性。

本发明的第二方面是根据第一方面的操纵助力设备，其中，在根据车速检测单元的检测信息检测到车辆以预定的或更低的车速行驶，并且在操纵状态检测单元检测到方向盘在预定的状态中操纵时，电压控制单元许可控制增大交流发电机的输出电压。

根据第二方面，在车辆以预定的或更低的车速行驶的同时，方向盘在预定的状态中操纵时，认为在车辆的停止状态中，方向盘非常可能操纵，即，进入所谓的静止操纵的状态。在这种情况下，可许可控制增大交流发电机的输出电压。

因此，在需要增大输出电压时，立即控制交流发电机的输出电压增大。结果，在立即产生大操纵力矩时，交流发电机的输出电压在开始操纵时可进入增大的状态内。因此，即使使用紧凑的助力致动器，也可避免缺乏操纵助力。

本发明的第三方面是根据第二方面的操纵助力设备，其中，电压控制单元在预定的时间段内继续许可控制增大交流发电机的输出电压的状态。

根据第三方面，许可控制增大交流发电机的输出电压的状态继续预定的时间段。因此，甚至在还未建立许可控制增大交流发电机的输出电压的条件之后，即，无论方向盘的操纵的情况如何，输出电压的增大都可保持预定的时间段。

本发明的第四方面是根据第三方面的操纵助力设备，其中，在根据车速检测单元的检测信息检测车辆的停止状态时，在继续许可控制增大交流发电机的输出电压的状态时，电压控制单元控制交流发电机的输出以使其增大。

根据第四方面，在车辆在许可控制增大交流发电机的输出电压的状态中停止时，进行用于增大交流发电机的输出电压的控制。

本发明的第五方面是根据第一方面的操纵助力设备，其中，在根据车速检测单元的检测信息检测到车辆以预定的或更低的车速行驶之后，在操纵状态检测单元检测到方向盘在预定的状态中连续操纵规定的时间时，电压控制单元许可控制增大输出电压。

根据第五方面，在检测到车辆以预定的或更低的车速行驶并且方向盘在预定的状态中操纵之后，在这种状态持续规定的时间时，能够引起许可控制增大交流发电机的输出电压的状态。因此，在车辆停止的同时方向盘非常可能操纵的状态中，交流发电机的输出电压可增大。

本发明的第六方面是根据第五方面的操纵助力设备，其中，电压控制单元在预定的时间段内继续许可控制增大交流发电机的输出电压的状态。

根据第六方面，许可控制增大交流发电机的输出电压的状态继续预定的时间段。因此，甚至在还未建立许可控制增大交流发电机的输出电压的条件之后，即，无论方向盘的操纵的情况如何，输出电压的增大都可保持预定的时间段。

本发明的第七方面是根据第六方面的操纵助力设备，其中，在根据车速检测单元的检测信息检测车辆的停止状态时，在继续许可控制增大交流发电机的输出电压的状态时，电压控制单元控制交流发电机的输出以使其增大。

根据第七方面，在车辆在许可控制增大交流发电机的输出电压的状态中停止时，进行用于增大交流发电机的输出电压的控制。

本发明的第八方面是根据第一到第七方面中的任一个方面的操纵助力设备，其中，在根据车速检测单元的检测信息检测到车辆处于停止状态，并且在操纵状态检测单元检测到方向盘在预定的状态中操纵时，电压控制单元控制交流发电机的输出电压，以便交流发电机的输出电压增大。

根据第八方面，在车辆停止的同时方向盘操纵时，交流发电机的输出电压可以可靠地增大。

本发明的第九方面是根据第八方面的操纵助力设备，进一步包括反向阶段检测单元，用于检测车辆的变速器切换到反向阶段，其中，在反向阶段检测单元检测到到反向阶段的切换时，电压控制单元控制交流发电机的输出电压，使得交流发电机的输出电压增大。

本发明的第十方面是根据第一到第七方面中的任一个方面的操纵助力设备，进一步包括反向阶段检测单元，用于检测车辆的变速器切换到反向阶段，其中，在反向阶段检测单元检测到到反向阶段的切换时，电压控制单元控制交流发电机的输出电压，使得交流发电机的输出电压增大。

根据第九、第十方面，在检测到到反向阶段的切换时，假设方向盘非常可能操纵，车辆以低速后退。基于这样的假设，在方向盘操纵之前，交流发电机的输出电压可增大。

根据上述操纵助力设备，其中，助力致动器可以作为用于帮助方向盘的操纵力的电动机。可将电动操作的液压致动器用作助力制动器，并且可电驱动液压致动器，以便帮助操纵力。

根据上述操纵助力设备，其中，操纵状态检测单元可以作为用于获得方向盘的操纵力矩的检测单元。还能够将用于检测操纵角度的单元用作操纵状态检测单元。在具有用于获得方向盘的操纵力矩的单元的情况下，可根据车辆的运行状态找出操纵力矩，而不使用传感器等装置。

【本发明的效果】

本发明的操纵助力设备可通过将交流发电机的生成的电压保持为最小要求水平来提高燃料经济性，同时在车辆停止时，避免在开始操纵时缺乏操纵助力。

附图说明

【图1】为根据本发明的一个实施方式的操纵助力设备的示意性配置图；

【图2】为根据本发明的实施方式的操纵助力设备的控制状态的时间图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的一个实施方式的操纵助力设备的示意性配置。图2显示了操纵助力设备的控制状态的时间图。图2(a)显示了车速随着时间的变化。图2(b)显示了操纵力矩随着时间的变化。图2(c)显示了低车速操纵标记(用于确定在车辆停止之后非常可能进行静止操纵的标记)随着时间的变化。图2(d)显示了电压要求(交流发电机的输出电压)随着时间的变化。图2(e)显示了关于变速器的换挡信息的变化。

根据图1，描述操纵助力设备的示意性配置。

如图中所示，为车辆的发动机1提供发电机(交流发电机)2。交流发电机2由发动机1的操作驱动，以生成具有期望输出电压的电力。由交流发电机2生成的电力累积在车载电池3内，并且将储存在车载电池3内的电力提供给车辆的负载仪器等。在车辆减速期间，在可再生能源恢复时，车载电池3还储存电力。

由ECU4的命令根据车辆的运行状态等任意地控制由交流发电机2生成的电压(电能生成状态)，以便将所生成的电压限制为最低要求水平，从而提高燃料经济性。即，在车辆的加速或恒速运行或空转操作期间，交流发电机2控制其电能生成，以便降低其生成的电压，从而减少发动机1的工作量(负载)。

驾驶员的座椅配备有方向盘5，并且在操作方向盘5时，通过操纵轴6，将操作力传输给操纵齿轮机构7。在将方向盘5的操作力传输给操纵齿轮机构7时，转动轮9通过横拉杆8操纵。

操纵齿轮机构7配备有电动机11作为助力致动器，并且将电动机11的驱动力输入操纵齿轮机构7内。通过驱动电动机11帮助方向盘5的操纵力。即，电动机11用作生成用于帮助方向盘5的操纵力的性能的助力致动器。从车载电池3中为电动机11提供电力，并且由ECU4的命令驱动该电动机，来帮助方向盘5的操纵力。

还能够应用用于将液压致动器(液压圆筒机构)的电能输入操纵齿轮机构7中的功能。在这种情况下，电气操作的液压马达用作助力致动器，以便开动液压致动器。

发动机1装配有变速器12，并且关于变速器12的换挡信息由换挡位置传感器21(反向阶段检测单元)检测，并且被输入ECU4中。例如，换挡位置传感器21将关于切换到反向阶段的信息(关于R位置的信息)输入ECU4中。ECU4还被馈送关于由车速传感器22(车速检测单元)检测的车速的信息以及关于由操纵力矩传感器23(操纵状态检测单元)检测的方向盘5的操纵力矩的信息。

还能够使用方向盘角度传感器作为用于检测方向盘5的操纵状态的操纵状态检测单元的检测部分直接检测方向盘5的方向盘角度。

通过上述操纵助力设备，任意地控制交流发电机2的生成的电压，以便将生成的电压限制为最小要求水平，从而提高燃料经济性并且减少二氧化碳的排放。为此，交流发电机2的生成的电压(车载电池3的电压要求)保持在低状态中。在操纵助力时，交流发电机2的输出电压增大，以便充分地确保电动机11的驱动力。

即，在由ECU4检测到车辆的车速等于或低于预定的车速(例如，大约30Km/h的值：YKm/h)并且方向盘5的操纵力矩达到预定值(例如，大约几Nm的值：XNm)时，在车辆停止期间，确定方向盘5非常可能进入静止操纵的状态中，并且大操纵力矩可立即出现。根据这种确定，通过ECU4(电压控制单元)的命令，交流发电机2的输出电压增大。

既然如此，在非常可能立即产生大操纵力矩的情况(在车辆停止时，方向盘5产生静止操纵的可能性高的状态)下，在开始操纵时，交流发电机2的输出电压可预先增大。因此，在方向盘5在车辆停止时经历静止操纵时，由于从车载电池3中供应充足电压的电力，所以即使电动机11缩小尺寸，操纵助力也不会不充足。

根据图2，具体描述操纵助力设备的控制状态。对于部件的数字或符号，还要求参照图1。

如图2(a)中所示，车速变成YKm/h或更低。然后，如图2(b)中所示，在时间t0，方向盘5的操纵力矩达到XNm或更大。在该状态继续规定的时间(例如，1秒)的时间t1，如图2(c)中所示，将低车速操纵标记设为1，该标记是用于确定在车辆停止之后非常可能静止操纵的标记，以便表示在车辆停止时，非常可能执行方向盘5的静止操纵。即，引起许可用于增大交流发电机2的输出电压的输出电压增大控制的状态。

甚至在方向盘5的操纵力矩在时间t2未达到XNm时，即，甚至在未满足用于将低车速操纵标记设为1的条件时，如图2(b)中所示，许可控制增大交流发电机2(低车速操纵标记：1)的输出电压的状态继续预定的时间(例如，几秒)，如图2(c)中所示。即，将低车速操纵标记设为1的状态继续，直到时间t5。

在时间t3检测到车辆停止时(同时满足用于将低车速操纵标记设为1的条件)，如图2(a)中所示，车载电池3需要充电的电压(电压要求)从最小要求值Z2V(例如，12.0V)增大为Z1V(例如，13.5V)，如图2(d)中所示。在车辆开始运行的时间t4之前，电压要求增大为Z1V，如图2(d)中所示。

在该时间段，可有以下情况：在停车期间，方向盘5被操纵，以引起静止操纵的状态，使得瞬间产生大操纵力矩。在这种情况下，由于将充足电压的电能从车载电池3中提供给电动机11，所以即使具有小尺寸的电动机11的操纵助力也不会不充足。因此，在预期提高燃料经济性(将生成的电压保持为最小要求水平)时，作为所需要电压的最小增大量的结果，可有效地使用电动机11，以生成操纵助力。

如图2(c)中所示，在时间t5之前将低车速操纵标记保持为1的状态继续之后，低车速操纵标记进入0(将低车速操纵标记保持为1的条件不适用)。

在时间t5之后并且在车辆运行之后，车辆停止，如图2(a)中所示。在方向盘5的操纵力矩在时间t6达到XNm或更大时，如图2(b)中所示，车载电池3的电压充电要求(电压要求)从最小要求值Z2V(例如，12.0V)增大为Z1V(例如，13.5V)，如图2(d)中所示。在方向盘5的操纵力矩低于XNm的时间t7之前，电压要求增大为Z1V，如图2(d)中所示。

因此，即使在车辆停止时突然静止操纵期间，瞬间产生大操纵力矩，将充足电压的电能从车载电池3中提供给电动机11，使得不缺乏操纵助力。因此，可准确无误地获得操纵助力，没有响应延迟。

在时间t6确定的方向盘5的操纵力矩的阈值是车辆停止时的操纵力矩。因此，优选增大电压要求，从而引起容易产生操纵助力的状态。在从时间t1到时间t2的时间段内确定的阈值是在车辆停止之前运行的阈值。如果该值太小，那么因此，在运行期间，频繁地增大电压要求。因此，优选不允许这种频繁增大的预定值。

根据车辆的类型，车辆的使用区域等、XNm值、阈值可酌情改变。与在本实施方式中一样，在时间t6确定的阈值以及在从时间t1到时间t2的时间段内确定的阈值可被设为相同值。

在时间t8检测到变速器12的换挡位置致使反向阶段(R位置)时，如图2(e)中所示，车载电池3的电压充电要求(电压要求)从最小要求值Z2V(例如，12.0V)增大为Z1V(例如，13.5V)，如图2(d)中所示。

因此，即使在静止操纵期间，由于方向盘5在切换到反向阶段之后操纵，例如，停到车库中或者从停车场中开出，立即产生大操纵力矩，也将充足电压的电能从车载电池3中提供给电动机11。这样，不缺乏操纵助力。因此，可准确无误地获得操纵助力，没有响应延迟。

在车辆向后移动而停放在停车位中时，例如，车辆相对于停车位在预定的姿态中停车，并且进行切换到反向阶段的操作。在这种状态中，方向盘5立即操纵，并且同时，车辆向后移动并且停在停车位中。在这种情况下，由于将充足电压的电能从车载电池3中提供给电动机11，所以甚至在方向盘5立即操纵时，可获得操纵助力，没有响应延迟。

在车辆停在停车位中处于头部向前的状态中时，另一方面，如果旨在从停车位中取出车辆，那么执行切换到反向阶段的操作。在这种状态中，方向盘5立即操纵，并且同时，车辆从停车位中向后移出。而且，在这种情况下，与在上述情况中一样，由于将充足电压的电能从车载电池3中提供给电动机11，所以甚至在方向盘5立即操纵时，可获得操纵助力，没有响应延迟。

在切换到反向阶段之后进行静止操纵时，因此，立即准确无误地获得电动机11的操纵助力。因此，即使电动机11具有小尺寸，也从车载电池3中供应充足电压的电能，并且甚至在切换到反向阶段之后进行静止操纵期间，不缺乏操纵助力。

【工业实用性】

可在例如操纵助力设备通过电动机帮助方向盘的操纵力的操纵助力设备的工业领域中利用本发明。

【字母或数字的解释】

1 发动机

2 发电机(交流发电机)

3 车载电池

4 ECU

5 方向盘

6 操纵轴

7 操纵齿轮机构

8 横拉杆

9 转动轮

11 电动机

12 变速器

21 换挡位置传感器

22 车速传感器

23 操纵力矩传感器。

Claims (10)

1.一种操纵助力设备，包括：

助力致动器，用于生成帮助方向盘的操纵力的性能；

车载电池，用于将电力提供给所述助力致动器；

交流发电机，用于为所述车载电池充电；

操纵状态检测单元，用于检测所述方向盘的操纵状态；

车速检测单元，用于检测车辆的车速；以及

电压控制单元，用于根据每个所述操纵状态检测单元和所述车速检测单元的检测信息，控制所述交流发电机的输出电压，

其中，在所述车辆停车之前在变为规定的车速以下、由所述操纵状态检测单元检测出所述方向盘的操纵扭矩是规定的扭矩以上时，所述电压控制单元使所述车辆停止后所述交流发电机的输出电压的增加控制成为允许状态，并且在根据所述车速检测单元的检测信息检测出所述车辆的停止状态时，所述电压控制单元进行使停车后的所述交流发电机的输出电压增加的控制。

2.根据权利要求1所述的操纵助力设备，其中，

在根据所述车速检测单元的所述检测信息检测到所述车辆以预定的或更低的车速行驶，并且在由所述操纵状态检测单元检测到所述方向盘以预定的状态操纵时，所述电压控制单元许可增大所述交流发电机的所述输出电压的控制。

3.根据权利要求2所述的操纵助力设备，其中，

所述电压控制单元将许可增大所述交流发电机的所述输出电压的控制的状态继续预定的时间段。

4.根据权利要求3所述的操纵助力设备，其中，

在继续许可增大所述交流发电机的所述输出电压的控制的状态的同时，在根据所述车速检测单元的所述检测信息检测出所述车辆的所述停止状态时，所述电压控制单元控制所述交流发电机的所述输出电压以使其增大。

5.根据权利要求1所述的操纵助力设备，其中，

在根据所述车速检测单元的所述检测信息检测到所述车辆以预定的或更低的车速行驶之后，在由所述操纵状态检测单元检测到所述方向盘以预定的状态连续操纵规定的时间时，所述电压控制单元许可控制增大所述输出电压。

6.根据权利要求5所述的操纵助力设备，其中，

所述电压控制单元将许可增大所述交流发电机的所述输出电压的控制的状态继续预定的时间段。

7.根据权利要求6所述的操纵助力设备，其中，

在继续许可增大所述交流发电机的所述输出电压的控制的状态的同时，在根据所述车速检测单元的所述检测信息检测出所述车辆的所述停止状态时，所述电压控制单元控制所述交流发电机的所述输出电压以使其增大。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的操纵助力设备，其中，

在根据所述车速检测单元的所述检测信息检测到所述车辆处于停止状态，并且在由所述操纵状态检测单元检测到所述方向盘以预定的状态操纵时，所述电压控制单元控制所述交流发电机的所述输出电压，使得增大所述交流发电机的所述输出电压。

9.根据权利要求8所述的操纵助力设备，进一步包括

反向阶段检测单元，用于检测所述车辆的变速器切换到反向阶段，

其中，在由所述反向阶段检测单元检测到已执行到反向阶段的切换时，所述电压控制单元控制所述交流发电机的所述输出电压，使得增大所述交流发电机的所述输出电压。

10.根据权利要求1到7中任一项所述的操纵助力设备，进一步包括

反向阶段检测单元，用于检测所述车辆的变速器切换到反向阶段，

其中，在由所述反向阶段检测单元检测到已执行到反向阶段的切换时，所述电压控制单元控制所述交流发电机的所述输出电压，使得增大所述交流发电机的所述输出电压。