CN109398473A - 助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供助力转向装置。电源装置包含切换电路，该切换电路用于在第一供电模式与第二供电模式之间切换供电模式，上述第一供电模式仅通过主电源对电动马达的驱动电路供电，上述第二供电模式利用主电源以及辅助电源双方对驱动电路供电，控制装置包含：第一控制单元，其基于与驱动电路的耗电量对应的值控制切换电路；以及第二控制单元，其在滑行时发动机停止(sailing stop)时控制切换电路将供电模式切换为第二供电模式。

Description

助力转向装置

相关申请的交叉引用

本申请主张于2017年8月16日提出的日本专利申请2017-157216号的优先权，并在此引用包括其说明书、附图以及摘要在内的全部内容。

技术领域

本发明涉及具备电动马达的助力转向装置。

背景技术

在日本特开2014－150672号公报中公开了用于对电动助力转向装置(EPS:Electric Power Steering)用的电动马达的驱动电路供电的供电装置。日本特开2014－150672号公报记载的供电装置具备主电源、单一的辅助电源、充电电路以及切换电路(放电电路)。单一的辅助电源与主电源连接。充电电路基于主电源对辅助电源充电。切换电路切换仅通过主电源对驱动电路供电的通常输出电压模式以及通过辅助电源的放电利用主电源以及辅助电源这双方对驱动电路供电的高输出电压模式。

在电动助力转向装置的高负荷时，切换电路将供电模式设定为高输出电压模式。此时，辅助电源成为放电状态。另一方面，在电动助力转向装置的低负荷时，切换电路将供电模式设定为通常输出电压模式，并且对辅助电源充电。

近年来，节能意愿高涨中，对汽油车搭载有在停车时使发动机停车的怠速停止功能的车辆急增。另外，为了进一步提高燃油经济性，提出了称为滑行时发动机停止(sailingstop)的控制方法。滑行时发动机停止是如下控制方法，即，例如，当车速为规定速度以上且油门踏板未被操作的状态已持续规定时间时，切断从发动机向驱动轮的动力传递，并且停止发动机使车辆惯性行驶。在滑行时发动机停止中，由于发动机摩擦、发动机制动的影响消失，所以能够提高燃油效率。滑行时发动机停止在操作油门踏板时解除。

在汽油车中，通过交流发电机以及电池对电动助力转向装置供电。在应用为12V系列电源电压的电动助力转向装置中，通过输出电压约为13.5V的交流发电机与输出电压约为12V的电池并联连接的电源，将约为13.5V的电压供给至电动助力转向装置。

在滑行时发动机停止中，因为发动机停止，所以无法期待来自交流发电机的电源供给。因此，对电动助力转向装置供电的电源仅为电池。由此，在滑行时发动机停止中，存在辅助功能因电源电压降低而降低的顾虑。

发明内容

本发明的目的之一在于提供能够抑制在滑行时发动机停止时辅助功能降低的助力转向装置。

搭载于具备滑行时发动机停止功能的车辆并且具备电动马达的本发明的一个方式的助力转向装置在结构上的特征在于，包含电源装置以及控制上述电源装置的控制装置，上述电源装置包含：主电源和辅助电源；以及切换电路，用于在第一供电模式与第二供电模式之间切换供电模式，上述第一供电模式仅通过上述主电源对上述电动马达的驱动电路供电，上述第二供电模式利用上述主电源以及上述辅助电源双方对上述驱动电路供电，上述控制装置包含：第一控制单元，其基于与上述驱动电路的耗电量对应的值控制上述切换电路；以及第二控制单元，其在滑行时发动机停止时控制上述切换电路将上述供电模式切换为上述第二供电模式。

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，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

图1是表示本发明的一个实施方式的电动助力转向装置的简要结构的示意图。

图2是表示图1的电动助力转向装置的电气结构的电路图。

图3A是用于说明电源控制用ECU的动作的流程图的一部分。

图3B是用于说明电源控制用ECU的动作的流程图的一部分。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一个实施方式的电动助力转向装置的简要结构的示意图。该电动助力转向装置(EPS：electric powersteering)1搭载于具备滑行时发动机停止功能的车辆。滑行时发动机停止是指在下述行驶条件下切断从发动机向驱动轮的动力传递并且停止发动机使车辆惯性行驶的控制方法。滑行时发动机停止的行驶条件是指当车速为规定速度以上且油门踏板未被操作的状态已持续规定时间时、当车速为规定速度以上且油门踏板以及制动器未被操作的状态已持续规定时间时等。滑行时发动机停止通过操作油门踏板来解除。

电动助力转向装置1具备方向盘2、转向机构4以及转向操纵辅助机构5。方向盘2是用于操纵车辆转向的转向操纵部件。转向机构4与该方向盘2的旋转连动将转向轮3转向。转向操纵辅助机构5辅助驾驶员的转向操纵。方向盘2与转向机构4经由转向轴6以及中间轴7机械连结。

转向轴6包含输入轴8以及输出轴9。输入轴8与方向盘2连结。输出轴9与中间轴7连结。输入轴8与输出轴9经由扭杆10连结为能够相对旋转。在扭杆10的附近配置有扭矩传感器11。扭矩传感器11基于输入轴8以及输出轴9的相对旋转位移量检测给予方向盘2的转向操纵扭矩T。在本实施方式中，对于通过扭矩传感器11检测出的转向操纵扭矩T，例如，用于向右方转向操纵的扭矩T作为正值被检测出，用于向左方转向操纵的扭矩T作为负值被检测出，转向操纵扭矩T的大小随着转向操纵扭矩的绝对值变大而变大。

转向机构4由齿轮齿条机构构成，该齿轮齿条机构包含小齿轮轴13以及作为转向轴的齿条轴14。在齿条轴14的各端部经由横拉杆15以及转向节臂(省略图示)连结有转向轮3。小齿轮轴13与中间轴7连结。在小齿轮轴13的前端连结有小齿轮16。齿条轴14沿着汽车的左右方向直线状延伸。在齿条轴14的轴向的中间部形成有与小齿轮16啮合的齿条17。通过该小齿轮16以及齿条17将小齿轮轴13的旋转变换为齿条轴14的轴向移动。通过使齿条轴14在轴向移动，能够将转向轮3转向。

若方向盘2被转向操纵(旋转)，则该旋转经由转向轴6以及中间轴7传递至小齿轮轴13。而且，小齿轮轴13的旋转通过小齿轮16以及齿条17变换为齿条轴14的轴向移动。由此，转向轮3被转向。转向操纵辅助机构5包含转向操纵辅助用的电动马达18以及用于将电动马达18的输出扭矩传递至转向机构4的减速器19。减速器19由蜗轮蜗杆副机构构成，该蜗轮蜗杆副机构包含蜗杆20以及与该蜗杆20啮合的蜗轮21。

蜗杆20通过电动马达18被旋转驱动。另外，蜗轮21与转向轴6连结为能够一体旋转。蜗轮21通过蜗杆20被旋转驱动。若蜗杆20通过电动马达18被旋转驱动，则蜗轮21被旋转驱动，由此转向轴6旋转。而且，转向轴6的旋转经由中间轴7传递至小齿轮轴13。小齿轮轴13的旋转通过小齿轮16以及齿条17变换为齿条轴14的轴向移动。由此，转向轮3被转向。即，通过电动马达18旋转驱动蜗杆20，由此能够利用电动马达18辅助转向操纵。

在车辆中设置有用于检测车速V的车速传感器24。通过扭矩传感器11检测出的转向操纵扭矩T、通过车速传感器24检测出的车速V等被输入EPS用ECU(Electronic ControlUnit：电子控制单元)12。EPS用ECU12基于这些输入等控制电动马达18来进行所谓辅助控制。

通过主电源31以及辅助电源装置32内的电容器(辅助电源)54(参照图2)中的任一电源或双方电源，向EPS用ECU12内的马达驱动电路42以及电源IC43(参照图2)供电。辅助电源装置32通过电源控制用ECU33控制。EPS用ECU12与电源控制用ECU33经由通信线连接。

由主电源31以及辅助电源装置32构成电源装置30。电源控制用ECU33是控制电源装置30的控制装置的一个例子。图2是表示电动助力转向装置1的电气结构的电路图。EPS用ECU12包含马达控制电路41、马达驱动电路(变频器电路)42以及电源IC43。马达控制电路41由微型计算机构成。马达驱动电路42通过马达控制电路41控制，向电动马达18供电。电源IC43生成马达控制电路41用的电源。向EPS用ECU12输入用于检测在电动马达18流动的马达电流的电流传感器44的输出信号。

马达控制电路41基于转向操纵扭矩T、车速V以及马达电流驱动控制马达驱动电路42。转向操纵扭矩T通过扭矩传感器11检测。车速V通过车速传感器24检测。马达电流通过电流传感器44检测。具体而言，马达控制电路41基于转向操纵扭矩T以及车速V设定目标电流值，并且驱动控制马达驱动电路42，以使在电动马达18流动的马达电流与目标电流值相等。

主电源31由交流发电机31A以及电池31B构成。交流发电机31A将发动机的旋转力变换为电能。电池31B与交流发电机31A并联连接。交流发电机31A未图示，众所周知，交流发电机31A由发电部、整流器以及电压调节器构成(例如参照日本特开2006－191758号公报)。发电部具有定子线圈以及励磁线圈，通过向励磁线圈供给的励磁电流使定子线圈产生三相交流电。整流器将三相交流电变换为直流电。该整流器与电池31B连接。电压调节器通过控制向励磁线圈供给的励磁电流来控制交流发电机31A的输出电压。

辅助电源装置32与主电源31串联连接。辅助电源装置32包含继电器51、充电电路52、放电电路53以及作为辅助电源的电容器54。继电器51配置在主电源31的正极侧端子与充电电路52之间。用P1表示继电器51与充电电路52的连接点。充电电路52是用于对电容器54充电的电路。充电电路52包含串联连接的一对开关元件52A、52B以及在上述开关元件52A、52B的连接点P2与连接点P1之间连接的升压线圈52C。开关元件52A、52B由n沟道型MOSFET构成。

上层侧的开关元件52A的源极与下层侧的开关元件52B的漏极连接。下层侧的开关元件52B的源极接地。上层侧的开关元件52A的漏极与电容器54的正极侧端子连接。用P3表示上层侧的开关元件52A与电容器54的正极侧端子的连接点。连接点P1与电容器54的负极侧端子连接。用P4表示连接点P1与电容器54的负极侧端子的连接点。

在连接点P3与连接点P4之间连接有放电电路53。放电电路53由串联连接的一对开关元件53A、53B构成。开关元件53A、53B由n沟道型MOSFET构成。上层侧的开关元件53A的源极与下层侧的开关元件53B的漏极连接。上层侧的开关元件53A的漏极与连接点P3连接。下层侧的开关元件53B的源极与连接点P4连接。一对开关元件53A、53B的连接点P5与EPS用ECU12内的马达驱动电路42以及电源IC43连接。

主电源31的端子间电压(主电源电压Vb)通过第一电压传感器61检测。电容器54的端子间电压(电容器电压Vc)通过第二电压传感器62检测。主电源31的输出电流(主电源电流ib)通过电流传感器63检测。各电压传感器61、62的检测值以及电流传感器63的检测值被输入电源控制用ECU33。向电源控制用ECU33输入表示点火开关钥匙的状态的点火开关状态检测信号(省略图示)。另外，从未图示的行驶控制用ECU给予电源控制用ECU33表示是否处于滑行时发动机停止中的信息。

电源控制用ECU33基于点火开关状态检测信号对继电器51进行接通/断开控制。在点火开关钥匙被接通操作之后，表示该情况的点火开关状态检测信号(以下称为“点火开关接通状态信号”)被输入电源控制用ECU33。若输入点火开关接通状态信号，则电源控制用ECU33将继电器51接通。另一方面，在点火开关钥匙被断开操作之后，表示该情况的点火开关状态检测信号(以下称为“点火开关断开状态信号”)被输入电源控制用ECU33。若输入点火开关断开状态信号，则电源控制用ECU33将继电器51断开。

电源控制用ECU33基于电压传感器61、62以及电流传感器63等的检测值对辅助电源装置32内的4个开关元件52A、52B、53A、53B进行接通/断开控制。电源控制用ECU33基本上基于主电源电力PS控制4个开关元件52A、52B、53A、53B。主电源电力PS是EPS用ECU12因辅助控制而消耗的主电源31的实际电力。主电源电力PS通过运算由电流传感器63检测出的主电源电流ib与由第一电压传感器61检测出的主电源电压Vb之积而求出。主电源电力PS是“与驱动电路的耗电量对应的值”的一个例子。

具体而言，在主电源电力PS小于预先确定的输出电压切换用阈值KE时，电源控制用ECU33例如将放电电路53内的上层侧的开关元件53A设定为断开，将下层侧的开关元件53B设定为接通。由此，仅通过主电源31对马达驱动电路42供电。这样，存在将仅通过主电源31对EPS用ECU12供电的供电模式(供电状态)称为“通常输出电压模式(通常输出电压状态)”的情况。

另外，在主电源电力PS小于输出电压切换用阈值KE时，电源控制用ECU33根据需要使充电电路52内的一对开关元件52A、52B交互接通。由此，在连接点P1处的输出电压(主电源电压)被升压并被外加于电容器54。由此，对电容器54充电。在主电源电力PS为输出电压切换用阈值KE以上时，电源控制用ECU33使充电电路52内的一对开关元件52A、52B为断开状态。另外，电源控制用ECU33将放电电路53内的上层侧的开关元件53A设定为接通，将下层侧的开关元件53B设定为断开。由此，通过主电源31以及电容器54双方对马达驱动电路42供电。此时，在主电源31的电压上叠加电容器54的电压由此获得的电压外加于驱动电路42。

电源控制用ECU33也可以在主电源电力PS为输出电压切换用阈值KE以上时使放电电路53内的一对开关元件53A、53B交互接通。此时，也通过主电源31以及电容器54双方对马达驱动电路42供电。这样，存在将利用主电源31以及电容器54双方对EPS用ECU12供电的供电模式(供电状态)称为“高输出电压模式(高输出电压状态)”的情况。

在本实施方式中，在滑行时发动机停止中(在惯性行驶中)，如果电容器54的端子间电压(电容器电压)Vc为规定的阈值Vth以上，电源控制用ECU33将供电模式设定为高输出电压模式。图3A以及图3B是用于说明电源控制用ECU33的动作的流程图。

若输入点火开关接通状态信号(步骤S1：是)，则电源控制用ECU33进行初始设定(步骤S2)。在该初始设定中，电源控制用ECU33将开关元件52A、52B以及53A断开，将开关元件53B接通，将继电器51接通。由此，供电模式成为通常输出电压模式。

接下来，电源控制用ECU33获取通过第一电压传感器61检测出的主电源电压Vb、通过第二电压传感器62检测出的电容器电压Vc以及通过电流传感器63检测出的主电源电流ib(步骤S3)。接下来，电源控制用ECU33判别是否处于滑行时发动机停止中(步骤S4)。在未处于滑行时发动机停止中时(步骤S4：否)，电源控制用ECU33移至步骤S5。

在步骤S5中，电源控制用ECU33通过将在步骤S3中取得的主电源电压Vd与主电源电流ib相乘运算主电源电力PS。而且，电源控制用ECU33判别主电源电力PS是否为输出电压切换用阈值KE以上(步骤S6)。

在主电源电力PS小于输出电压切换用阈值KE时(步骤S6：否)，电源控制用ECU33将放电电路53内的上层侧的开关元件53A设定为断开，将下层侧的开关元件53B设定为接通(步骤S7)。由此，在电容器54的放电处于执行中时，停止电容器54的放电。另外，由此，供电模式成为通常输出电压模式。

之后，电源控制用ECU33判别电容器电压Vc是否小于规定的充电判别用阈值Vth(Vth＞0)(步骤S8)。进行该判别是为了防止电容器54的过度充电。充电判别用阈值Vth设定为与电容器的上限电压相等的值或者比电容器的上限电压稍小的值。如果电容器电压Vc为充电判别用阈值Vth以上(步骤S8：否)，电源控制用ECU33将充电电路52内的2个开关元件52A、52B均设定为断开(步骤S9)。然后，电源控制用ECU33判别点火开关断开状态信号是否已输入(步骤S19)。如果点火开关断开状态信号未输入(步骤S19：否)，电源控制用ECU33返回至步骤S3。

在上述步骤S8中，在判别为电容器电压Vc小于充电判别用阈值Vth时(步骤S8：是)，电源控制用ECU33开始电容器54的充电处理(步骤S10)。具体而言，电源控制用ECU33使充电电路52内的一对开关元件52A、52B交互接通。由此，对电容器54充电。此外，在从步骤S8移至步骤S10时已经开始充电处理的情况下，电源控制用ECU33继续进行充电处理。

之后，电源控制用ECU33移至步骤S19，判别点火开关断开状态信号是否已输入。如果点火开关断开状态信号未输入(步骤S19：否)，电源控制用ECU33返回至步骤S3。在上述步骤S6中，在判别为主电源电力PS为输出电压切换用阈值KE以上时(步骤S6：是)，电源控制用ECU33将充电电路52内的2个开关元件52A、52B均设定为断开(步骤S11)。由此，在充电处理处于执行中时，停止充电处理。

接下来，电源控制用ECU33将放电电路53内的上层侧的开关元件53A设定为接通，将下层侧的开关元件53B设定为断开(步骤S12)。由此，供电模式成为高输出电压模式。之后，电源控制用ECU33移至步骤S19，判别点火开关断开状态信号是否已输入。如果点火开关断开状态信号未输入(步骤S19：否)，电源控制用ECU33返回至步骤S3。

在上述步骤S4中，在判别为处于滑行时发动机停止中时(步骤S4：是)，电源控制用ECU33移至步骤S14。在步骤S14中，电源控制用ECU33判别电容器电压Vc是否小于充电判别用阈值Vth。如果电容器电压Vc为充电判别用阈值Vth以上(步骤S14：否)，电源控制用ECU33将充电电路52内的2个开关元件52A、52B均设定为断开(步骤S15)。

接下来，电源控制用ECU33将放电电路53内的上层侧的开关元件53A设定为接通，将下层侧的开关元件53B设定为断开(步骤S16)。由此，供电模式成为高输出电压模式。之后，电源控制用ECU33移至步骤S19，判别点火开关断开状态信号是否已输入。如果点火开关断开状态信号未输入(步骤S19：否)，电源控制用ECU33返回至步骤S3。

在步骤S14中，在判别为电容器电压Vc小于充电判别用阈值Vth时(步骤S14：是)，电源控制用ECU33将放电电路53内的上层侧的开关元件53A设定为断开，将下层侧的开关元件53B设定为接通(步骤S17)。由此，在电容器54的放电处于执行中时，停止电容器54的放电。另外，由此，供电模式成为通常输出电压模式。

之后，电源控制用ECU33开始电容器54的充电处理(步骤S18)。具体而言，电源控制用ECU33使充电电路52内的一对开关元件52A、52B交互接通。由此，对电容器54充电。之后，电源控制用ECU33移至步骤S19，判别点火开关断开状态信号是否已输入。如果点火开关断开状态信号未输入(步骤S19：否)，电源控制用ECU33返回至步骤S3。

在步骤S19中，在判别为点火开关断开状态信号已输入时(步骤S19：是)，电源控制用ECU33将继电器51断开(步骤S20)。而且，电源控制用ECU33结束本次处理。在本实施方式中，在滑行时发动机停止中，如果电容器电压Vc为充电判别用阈值Vth以上，将供电模式设定为高输出电压模式(参照步骤S14、S15、S16)。由此，能够抑制在滑行时发动机停止时辅助功能降低。

以上，说明了本发明的实施方式，但另外本发明也可以通过其他方式来实施。在上述实施方式中，基于主电源电力PS是否为输出电压切换用阈值KE以上切换通常输出电压模式与高输出电压模式。但是，也可以基于EPS用ECU12的耗电量(马达驱动电路42的耗电量)是否为规定的输出电压切换用阈值以上切换通常输出电压模式与高输出电压模式。EPS用ECU12的耗电量(马达驱动电路42的耗电量)是“与驱动电路的耗电量对应的值”的一个例子。

在上述实施方式中，辅助电源由1个电容器构成，但也可以由多个电容器构成。另外，辅助电源也可以由1个或多个除电容器以外的电源要素构成。作为除电容器以外的电源要素，举出全固态电池、锂离子电池等。另外，在上述实施方式中，说明了将本发明的助力转向装置应用为电动助力转向装置的情况。但是，本发明是包含电动马达的助力转向装置即可，也可以应用于电动泵式油压助力转向装置等除电动助力转向装置以外的助力转向装置。

除此之外，在权利要求书记载的事项的范围内，能够实施各种设计变更。

Claims (5)

1.一种助力转向装置，搭载于具备滑行时发动机停止功能的车辆，所述助力转向装置具备电动马达，其中，

所述助力转向装置包含电源装置以及控制所述电源装置的控制装置，

所述电源装置包含：

主电源和辅助电源；以及

切换电路，用于在第一供电模式与第二供电模式之间切换供电模式，

所述第一供电模式仅通过所述主电源对电动马达的驱动电路供电，

所述第二供电模式利用所述主电源以及所述辅助电源双方对所述驱动电路供电，

所述控制装置包含：

第一控制单元，基于与所述驱动电路的耗电量对应的值来控制所述切换电路；以及

第二控制单元，在滑行时发动机停止时控制所述切换电路来将所述供电模式切换为所述第二供电模式。

2.根据权利要求1所述的助力转向装置，其中，

所述电源装置还包含用于通过所述主电源对所述辅助电源充电的充电电路，

所述第二控制单元包含：

在所述辅助电源的端子间电压为规定的阈值以上时控制所述切换电路将所述供电模式切换为所述第二供电模式的单元；以及

在所述辅助电源的端子间电压小于所述阈值时控制所述切换电路来将所述供电模式切换为所述第一供电模式并且控制所述充电电路来对所述辅助电源进行充电的单元。

3.根据权利要求1所述的助力转向装置，其中，

所述主电源包括交流发电机以及与所述交流发电机并联连接的电池。

4.根据权利要求2所述的助力转向装置，其中，

所述主电源包括交流发电机以及与所述交流发电机并联连接的电池。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的助力转向装置，其中，

所述辅助电源包括电容器。