CN104554425B - 电动式助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在电池的电压变动为低电位的情况下，也能正确地判定电源继电器的通电/断开的电动式助力转向装置。在端子电压检测电路所检测出的电源继电器的电动机驱动电路侧端子的电压低于设定得比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的规定值时，在利用预充电电路将电源稳定用的电容器至少充电至所述规定值后，基于将电源继电器驱动成通电状态时的端子电压检测电路所检测出的电源继电器的电动机驱动电路侧端子的电压，利用通电/断开判定单元对电源继电器的通电/断开进行判定。

Description

电动式助力转向装置

技术领域

本发明涉及包括连接于电池与电动机驱动电路之间的电源继电器、以及电源稳定化用电容器的电动式助力转向装置。

背景技术

以往，在包括连接于电池与电动机驱动电路之间的电源继电器、以及电源稳定化用电容器的电动式助力转向装置中，在随着点火开关的接通而将电源继电器切换为通电状态时，为了抑制冲击电流(rush current)从电池流入电源稳定化用电容器，设置预充电电路，该预充电电路在将电源继电器驱动成通电状态之前对电源稳定化用电容器进行充电，在利用该预充电电路先对电源稳定化用电容器进行充电之后，将电源继电器切换为通电状态。

然而，在这样的现有的电动式助力转向装置中，在有异物混入电源继电器的触点等情况下，有可能会发生电源继电器触点保持断开这样的异常情况。因此，提出以下电动式助力转向装置：该电动式助力转向装置除了预充电电路以外还包括放电电路，并设置有判定单元，在使电源继电器通电后，使预充电电路停止，并利用放电电路对电源稳定化用电容器的电荷进行放电，在这种状态下，所述判定单元对电源继电器触点的两端子的电位差进行检测，从而对电源继电器是处于通电状态还是处于断开状态进行判定(例如，参照专利文献1)。

根据专利文献1所揭示的现有的电动式助力转向装置，例如在对电源继电器正常通电的情况下，即使在使预充电电路停止的状态下，利用放电电路对电源稳定化用电容器的电荷进行放电，但电源继电器触点的电容器侧的端子电压也不会下降，从而维持在电池电压。另一方面，在电源继电器断开的情况下，若在使预充电电路停止的状态下，利用放电电路对电源稳定化用电容器的电荷进行放电，则电源继电器触点的电容器侧的电压会下降。因此，在使预充电电路停止的状态下对电容器的电荷进行放电之后，在电源继电器触点的两端子间产生电位差的情况下，能判定为电源继电器断开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-276706号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

如上所述，现有的电动式助力转向装置中，在电源继电器通电之后，在预充电电路停止的状态下用于使电源稳定的电容器的电荷进行放电，以对电源继电器的通电/断开进行判定，根据这样的现有的电动式助力转向装置，在电源继电器断开的状态下，在引擎曲柄转动等时发生电压下降，在该下降后的电池侧电压与预充电后的电容器侧电压为相等电位的情况下，由于电源继电器触点的两端子间不会产生电位差，因此，会产生以下问题：即，无论电源继电器是否断开，都有可能误判定为电源继电器正在通电。

本发明是为了解决现有的电动式助力转向装置的上述问题而完成的，其目的在于，提供一种电动式助力转向装置，该电动式助力转向装置即使在电池电压因引擎曲柄旋转(engine cranking)时等而变动到低电压的情况下，也能正确地对电源继电器的通电/断开进行判定。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电动式助力转向装置

使所述电动机产生辅助转矩，以对所述驾驶员的转向操作进行辅助，所述电动式助力转向装置的特征在于，包括：

电动机驱动电路，该电动机驱动电路由电池提供电源，以驱动所述电动机；

电源继电器，该电源继电器连接于所述电池与所述电动机驱动电路之间，使得在通电状态时能提供所述电源，在断开状态时断开所述电源的提供；

电容器，该电容器连接于所述电动机驱动电路与所述电源继电器之间；

预充电电路，该预充电电路在将所述电源继电器驱动成通电状态之前，能对所述电容器进行充电；

端子电压检测电路，该端子电压检测电路对所述电源继电器的电容器侧端子的电压进行检测；以及

通电/断开判定单元，该通电/断开判定单元对所述电源继电器是处于通电状态还是处于断开状态进行判定，

在所述端子电压检测电路所检测出的所述电压低于设定得比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的规定值时，在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，基于将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电容器侧端子的电压，利用所述通电/断开判定单元来对所述电源继电器的通电/断开进行判定,

通电/断开判定单元，

在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，在将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电压超过所述规定值时，判定为所述电源继电器处于通电状态，

在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，在将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电压小于等于所述规定值时，判定为所述电源继电器处于断开状态。

发明效果

根据本发明的电动式助力转向装置，即使电池电压因引擎曲柄旋转等而发生下降，也能正确地对电源继电器的通电/断开进行判定。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置的整体结构的结构图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、控制单元的结构的结构图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、控制单元的动作的流程图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、电源继电器通电/断开判定单元的动作的流程图。

图5是对本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、预充电电路的驱动和电源继电器通电/断开判定的动作进行说明的时序图。

图6是对本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、放电电路的驱动和电源继电器通电/断开判定的动作进行说明的时序图。

具体实施方式

实施方式1.

下面，参照附图，对本发明的实施方式1的电动式助力转向装置进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置的整体结构的结构图。在图1所示的电动式助力转向装置100中，方向盘101经由方向盘轴102、减速齿轮103、方向盘侧的万向节104、齿条机构侧的万向节105、以及齿条机构106，与车轮连杆107相连结。设置于方向盘轴102的转矩传感器110对由驾驶员施加于方向盘101的转向转矩进行检测。产生与施加于方向盘101的转向力相对应的辅助转矩的电动机120经由减速齿轮103，与方向盘轴102相连结。

从电池160经由点火开关150对控制单元130提供电源。然后，将转矩传感器110所检测出的转向转矩值、从车速传感器发送来的车速信号、及从引擎控制单元(未图示)发送来的表示引擎的运行状态等的引擎信号140等作为输入值，产生控制电动机120的电动机控制信号，以对电动机120进行控制。控制单元130主要由后述的CPU构成，利用规定的程序来对电动机120进行控制。

接着，对上述控制单元130的结构进行说明。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、控制单元的结构的结构图。在图2中，控制单元130包括CPU10、继电器驱动电路11、电源继电器12、连接于电源继电器12与电池160之间的扼流圈13、电源稳定用电容器(以下简称为电容器)14、能如后述那样对电容器14进行充电的预充电电路15、能如后述那样使电容器14进行放电的放电电路16、端子电压检测电路17、以及对电动机120进行驱动的电动机驱动电路18。

电源继电器12包括一对端子，该一对端子中的一个端子与电池160的正极侧相连接，另一个端子与电动机驱动电路18侧相连接，从而使电源继电器12连接于电池160与电动机驱动电路18之间。而且，通过将所述一个端子与另一个端子间进行电连接，从而能由电池160向电动机驱动电路18提供电源，通过将所述一个端子与另一个端子间断开，从而能使由电池160向电动机驱动电路18的供电停止。在以下的说明中，所谓电源继电器的“通电”是指将所述一个端子与另一个端子间进行电连接，所谓电源继电器的“断开”是指将所述一个端子与另一个端子间进行电断开。

继电器驱动电路11基于来自CPU10的指令，对电源继电器12的通电/断开进行控制。端子电压检测电路17对电源继电器12的一对端子中的、与电容器14相连接的端子(以下称为电容器侧端子)的电压进行检测。CPU10基于由端子电压检测电路17所检测出的电源继电器12的电容器侧端子的电压，对继电器驱动电路11、预充电电路15、以及放电电路16进行控制。另外，CPU10包括通电/断开判定单元，该通电/断开判定单元基于将电源继电器12驱动成通电状态后的上述电容器侧端子的电压，来对电源继电器12是通电还是断开进行判定(以下称为通电/断开判定)。

对于用于使向电动机驱动电路18提供的电源电压稳定化而设置的电容器14，其一个端子连接于电源继电器12与电动机驱动电路18之间，另一个端子连接于车辆的接地电位部。电动机驱动电路18具有以下结构：即，包括例如由四个半导体开关元件构成的H型桥式电路，使位于H型桥式电路的第一对角位置处的一对半导体开关元件导通，从而使电动机120正转，使位于第二对角位置处的另一对半导体开关元件导通，从而使电动机120反转。

预充电电路15利用CPU10来进行后述的控制，不经由电容器14和电源继电器12而直接由电池160来进行充电。放电电路16利用CPU10来进行后述的控制，对电容器14的电荷进行放电。端子电压检测电路17对电源继电器12的电容器侧端子的电压进行检测，并将该检测出的电压的值输入CPU10。

接下来，对采用如上所述结构的本发明的实施方式1的电动式助力转向装置中的、控制单元130的动作进行说明。图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、控制单元的动作的流程图。在图3中，首先，在步骤S10中将电源继电器12驱动成通电状态之前，利用端子电压检测电路17来对电源继电器12的电容器侧端子的电压进行检测，并判定该值是否大于规定值。这里，将上述规定值设定为小于等于劣化后的电池在引擎曲柄旋转时的最低电压，并大于等于电源继电器12的产品保证电压的电压。

当在步骤S10中的判定结果为电源继电器12的电容器侧端子的电压大于规定值时(“是”)，在步骤S11中为了对电容器14进行放电而对放电电路16进行驱动。另一方面，当在步骤S10中的判定结果为电源继电器12的电容器侧端子的电压小于等于规定值时(“否”)，前进至步骤S12，对电源继电器12的电容器侧端子的电压是否小于上述规定值进行判定。

当在步骤S12中的判定结果为电源继电器12的电容器侧端子的电压小于规定值时(“是”)，在步骤S13中为了对电容器14进行充电而对预充电电路15进行驱动。另一方面，当在步骤S12中的判定结果为电源继电器12的电容器侧端子的电压大于等于规定值时(“否”)，在步骤S14中对继电器驱动电路11进行驱动，使得将电源继电器12设为通电状态，在步骤S15中利用通电/断开判定单元对电源继电器12是通电还是断开进行判定。此外，通电/断开判定单元由设置于CPU10内的规定的程序构成。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、通电/断开判定单元的动作的流程图。在图4中，首先，对在步骤S20中将电源继电器12驱动成通电状态后的上述端子的电压是否超过比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的上述规定值进行判定。当其结果是判定为将电源继电器12驱动成通电状态后的上述电容器侧端子的电压超过规定值时(“是”)，前进至步骤S21并判定为电源继电器12处于通电状态。另一方面，当判定为将电源继电器12驱动成通电状态后的、电源继电器12的电容器侧端子的电压小于等于规定值时(“否”)，前进至步骤S22并判定为电源继电器处于断开状态。当判定为电源继电器12处于断开状态时，利用继电器驱动电路11将电源继电器12设为断开状态，将上述处理重复实施数次。

接着，利用时序图，对电源继电器通电/断开判定单元的动作进行说明。首先，利用图5，说明图3中的步骤S10中、判定为在将电源继电器12驱动成通电状态前由端子电压检测电路17所检测出的电源继电器12的电容器侧端子的电压小于等于规定值的情况(“否”)。图5是对本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、预充电电路的驱动和电源继电器通电/断开判定的动作进行说明的时序图，图5(A)表示判定为电源继电器12通电的情况，图5(B)表示判定为电源继电器12断开的情况。

首先，对通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于通电状态的情况进行说明。在图5(A)中，在t1时刻，由于判定为将继电器12驱动成通电状态前的电源继电器12的电容器侧端子的电压低于设定得比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的上述规定值(图3的步骤S12)，因此，在将电源继电器12驱动成通电状态之前，在t1时刻对预充电电路15进行驱动(图3的步骤S13)。其结果是，在t2时刻，由电池160经由预充电电路15将电容器14充电至规定值。

而且，在t2时刻利用继电器驱动电路11使电源继电器12驱动成通电状态，若对电源继电器12驱动成通电状态的t2时刻后的电源继电器12的电容器侧端子的电压进行判定(图4的步骤S20)，则由于该电压超过规定值，因此，通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于通电状态(图4的步骤S21)。

接着，对电源继电器通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于断开状态的情况进行说明。在图5(B)中，在t1时刻，由于判定为将电源继电器12驱动成通电状态前的电源继电器12的电容器侧端子的电压低于比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的规定值(图3的步骤S12)，因此，在将电源继电器12驱动成通电状态之前，在t1时刻对预充电电路15进行驱动(图3的步骤S13)。其结果是，在t2时刻，由电池160经由预充电电路15将电容器14充电至规定值。

而且，在t2时刻利用继电器驱动电路11使电源继电器12驱动成通电状态，若对电源继电器12驱动成通电状态的t2时刻后的电源继电器12的电容器侧端子的电压进行判定(图4的步骤S20)，则由于该电压小于等于规定值，因此，通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于断开状态(图4的步骤S22)。

接着，利用图6，说明图3中的步骤S10中、判定为在将电源继电器12驱动成通电状态前由端子电压检测电路17所检测出的电源继电器12的电容器侧端子的电压超过规定值的情况(“是”)。图6是对本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置中的、放电电路的驱动和电源继电器通电/断开判定的动作进行说明的时序图，图6(A)表示判定为电源继电器12通电的情况，图6(B)表示判定为电源继电器12断开的情况。

当在图3的步骤10中判定为在将电源继电器12驱动成通电状态前、由端子电压检测电路17所检测出的电源继电器12的电容器侧端子的电压超过规定值时(“是”)，前进至步骤S11。这里，首先，对通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于通电状态的情况进行说明。在图6(A)中，由于将电源继电器驱动成通电状态前的电源继电器12的电容器侧端子的电压高于设定得比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的上述规定值(图3的步骤S10中的判定结果：“是”)，因此，在t1时刻使放电电路16驱动以开始对电容器14进行放电，在t2时刻电源继电器12的电容器侧端子的电压成为规定值。

接着，在t2时刻使电源继电器12驱动成通电状态，若对电源继电器12驱动成通电状态后的电源继电器12的电容器侧端子的电压进行判定，则由于该电压大于规定值(图4的步骤S20中的判定结果：“是”)，因此，通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于通电状态(图4的步骤S21)。

接着，对通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于断开状态的情况进行说明。在图6(B)中，由于将电源继电器驱动成通电状态前的电源继电器12的电容器侧端子的电压高于设定得比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的上述规定值(图3的步骤S10中的判定结果：“是”)，因此，在t1时刻使放电电路16驱动以开始对电容器14进行放电，在t2时刻电源继电器12的电容器侧端子的电压成为规定值。

接着，在t2时刻使电源继电器12驱动成通电状态，若对电源继电器12驱动成通电状态后的电源继电器12的电容器侧端子的电压进行判定，则由于该电压小于等于规定值(图4的步骤S20中的判定结果：“否”)，因此，通电/断开判定单元判定为电源继电器12处于断开状态(图4的步骤S22)。如上所述，在判定为电源继电器12处于断开状态的情况下，将电源继电器12设为断开状态，将上述处理实施数次。

如上所述，根据本发明的实施方式1所涉及的电动式助力转向装置，在对电源继电器12的通电/断开进行判定之前，利用预充电电路15的驱动来对电容器14进行充电，或者利用放电电路16的驱动来对电容器14进行放电，从而将电源继电器12的电容器侧端子的电压设为设定得比引擎曲柄旋转时的电池电压要低的规定值，在该基础上，来对电源继电器的通电/断开进行判定，因此，能抑制由于现有的电源继电器的通电/断开判定无法判定、引擎曲柄旋转时的电池电压下降而造成的通电/断开判定的误判定。

另外，对于本发明，可以在本发明范围内，对实施方式进行适当的变形、省略。

标号说明

100 电动式助力转向装置

101 方向盘

102 方向盘轴

103 减速齿轮

104 方向盘侧的万向节

105 齿条机构侧的万向节

106 齿条机构

107 车轮连杆

110 转矩传感器

120 电动机

130 控制单元

160 电池

150 点火开关

10 CPU

11 继电器驱动电路

12 电源继电器

160 电池

13 扼流圈

14 电容器

15 预充电电路

16 放电电路

17 端子电压检测电路

18 电动机驱动电路

Claims (3)

1.一种电动式助力转向装置，所述电动式助力转向装置使电动机产生辅助转矩，以对驾驶员的转向操作进行辅助，其特征在于，包括：

电动机驱动电路，该电动机驱动电路由电池提供电源，以驱动所述电动机；

电源继电器，该电源继电器连接于所述电池与所述电动机驱动电路之间，使得在通电状态时能提供所述电源，在断开状态时断开所述电源的提供；

电容器，该电容器连接于所述电动机驱动电路与所述电源继电器之间；

预充电电路，该预充电电路在将所述电源继电器驱动成通电状态之前，能对所述电容器进行充电；

端子电压检测电路，该端子电压检测电路对所述电源继电器的电容器侧端子的电压进行检测；以及

通电/断开判定单元，该通电/断开判定单元对所述电源继电器是处于通电状态还是处于断开状态进行判定，

在所述端子电压检测电路所检测出的所述电压低于规定值时，在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，基于将所述电源继电器驱动成通电状态时的所述端子电压检测电路所检测出的所述电容器侧端子的电压，利用所述通电/断开判定单元来对所述电源继电器的通电/断开进行判定，其中，所述规定值被设定为比引擎曲柄旋转时的电池电压要低,

通电/断开判定单元，

在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，在将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电压超过所述规定值时，判定为所述电源继电器处于通电状态，

在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，在将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电压小于等于所述规定值时，判定为所述电源继电器处于断开状态。

2.如权利要求1所述的电动式助力转向装置，其特征在于，

所述电动式助力转向装置包括能对所述电容器进行放电的放电电路，

在所述端子电压检测电路所检测出的所述电压超过规定值时，在利用所述放电电路将所述电容器放电至所述规定值之后，基于将所述电源继电器驱动成通电状态时的所述端子电压检测电路所检测出的所述电压，利用所述通电/断开判定单元来对所述电源继电器的通电/断开进行判定，其中，所述规定值被设定为比引擎曲柄旋转时的电池电压要低。

3.如权利要求2所述的电动式助力转向装置，其特征在于，

通电/断开判定单元，

在利用所述放电电路将所述电容器至少放电至所述规定值之后，在将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电压超过所述规定值时，判定为所述电源继电器处于通电状态，

在利用所述预充电电路将所述电容器至少充电至所述规定值之后，在将所述电源继电器驱动成通电状态时所述端子电压检测电路所检测出的所述电压小于等于所述规定值时，判定为所述电源继电器处于断开状态。