CN110194212B - 转向操纵控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够适当地应对车辆的电源电压的暂时降低的转向操纵控制装置。ECU(40)具有微型计算机(42)、预驱动器(43)、逆变器(44)。微型计算机(42)生成针对预驱动器(43)的指令信号。预驱动器(43)能够通过由微型计算机(42)进行的初始设定而动作，基于指令信号生成针对逆变器(44)的驱动信号。逆变器(44)通过基于驱动信号的动作将来自电池(62)的直流电力转换为针对马达(31)的交流电力。预驱动器(43)在检测出电池(62)的电压降低时，将异常检测信号发送至微型计算机(42)，并将自身的状态重置为初始设定前的状态来停止动作。微型计算机(42)在接收到异常检测信号时，再次执行预驱动器(43)的初始设定。

Description

转向操纵控制装置
相关申请的交叉引用
本申请主张于2018年2月26日提出的日本专利申请2018-031988号的优先权，并在此引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及转向操纵控制装置。
背景技术
以往，存在通过将马达的转矩作为辅助力赋予给车辆的转向操纵机构来进行转向操纵的辅助的EPS(电动动力转向装置)。例如日本特开2008－13146号公报的EPS的控制装置具有控制运算电路、栅极驱动电路(预驱动器)、马达驱动电路以及电压降低监视功能电路。控制运算电路基于转向操纵转矩以及车速运算电流指令值。栅极驱动电路基于电流指令值生成栅极驱动信号。马达驱动电路基于栅极驱动信号而动作，从而向马达供给电力。电压降低监视功能电路监视控制运算电路的电源电压的降低。电压降低监视功能电路在检测出电源电压的降低时使控制运算电路的动作停止，另一方面，在电源电压复原到正常状态时再次使控制运算电路动作。
近年来，存在具有电源电压的监视功能的预驱动器。该预驱动器在检测出电源电压的降低时，自动地停止自身的动作。在作为EPS的控制装置，采用具有该类型的预驱动器的结构的情况下，担心有以下的情况。即，考虑到由于一些原因而作为车辆电源的电池的电压暂时降低。从减轻驾驶员的转向操纵负荷等观点考虑，存在向EPS请求在电池的电压恢复时重新开始转向操纵辅助的情况。但是，即便电池的电压降低是暂时的，具有电源电压的监视功能的预驱动器也由于检测出该电压的降低而自己停止动作。因此，存在即使电池的电压恢复，也无法重新开始向马达的供电的可能。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够适当地应对车辆的电源电压的暂时降低的转向操纵控制装置。
本发明的一个方式是一种转向操纵控制装置，根据转向操纵状态控制作为对车辆的转向操纵机构赋予的驱动力的产生源的马达，该转向操纵控制装置具备：转换电路，将从车载的直流电源供给的直流电力转换为向上述马达供给的交流电力；驱动电路，能够通过进行初始设定而动作，并生成驱动上述转换电路的驱动信号；以及控制电路，在进行了上述驱动电路的初始设定之后，根据转向操纵状态生成针对上述驱动电路的指令信号。在检测出上述直流电源的电压降低时，上述驱动电路将异常检测信号发送至上述控制电路，并且通过将自身的状态重置为进行上述初始设定前的初始状态来停止上述驱动信号的生成。在接收到上述异常检测信号时，上述控制电路再次执行上述驱动电路的初始设定。
考虑到直流电源的电压由于一些原因而暂时降低的情况。在该情况下，驱动电路通过将自身的状态重置为初始状态来停止针对转换电路的驱动信号的生成。由于针对马达的供电停止，所以马达的动作也停止。在直流电源的电压降低是暂时性的情况下，有在直流电源的电压恢复时，请求再次使马达动作的情况。
关于这一点，根据上述的结构，返回到初始状态的驱动电路被控制电路再次执行初始设定，从而能够再次进行动作。因此，若驱动电路在初始设定被再次执行之后，未检测出直流电源的电压降低(直流电源的电压恢复)，则基于控制电路的指令信号重新开始针对转换电路的驱动信号的生成。通过重新开始对马达的供电，马达也再次开始动作。这样，在转向操纵控制装置具有针对电源电压的降低停止自身的动作的驱动电路的情况下，能够适当地应对车辆的电源电压的暂时降低。
本发明的另一方式，也可以在上述方式的转向操纵控制装置中，上述控制电路具有异常检测功能和故障安全功能，上述异常检测功能是通过监视从上述转换电路向上述马达供给的电流来检测上述转换电路的异常，上述故障安全功能是在上述转换电路的异常被检测出时停止上述指令信号的生成。在该情况下，优选上述控制电路以接收到上述异常检测信号为契机使上述异常检测功能无效，另一方面，以再次执行上述驱动电路的初始设定后未接收到上述异常检测信号为契机使上述异常检测功能有效。
在伴随直流电源的电压降低，上述驱动电路停止了针对转换电路的驱动信号的生成时，转换电路的动作也停止。在这里，在控制电路具有转换电路的异常检测功能的情况下，即使直流电源的电压降低是瞬时中断等暂时性的，控制电路也将对马达的供电停止，即转换电路的动作停止误检测为异常，并作为故障安全，停止针对驱动电路的指令信号的生成。因此，控制电路在再次执行驱动电路的初始设定之后直流电源的电压恢复的情况下(未接收到来自驱动电路的异常检测信号的情况下)，从故障安全的观点考虑，存在不重新开始针对驱动电路的指令信号的生成的可能。
关于这一点，根据上述的结构，控制电路在接收到来自驱动电路的异常检测信号时，使异常检测功能无效。因此，控制电路不会将由直流电源的暂时的电压降低引起的转换电路的动作停止误检测为异常。因此，控制电路在直流电源的电压恢复时，重新开始针对驱动电路的指令信号的生成。而且，若驱动电路在初始设定被再次执行后，未检测出直流电源的电压降低，则基于控制电路的指令信号重新开始针对转换电路的驱动信号的生成。通过重新开始从转换电路对马达的供电，马达再次开始动作。另外，控制电路以再次执行驱动电路的初始设定后未接收到来自驱动电路的异常检测信号为契机使异常检测功能有效。
本发明的又一方式，优选在上述方式的转向操纵控制装置中，在上述直流电源的电压低于阈值电压时，上述驱动电路检测出上述直流电源的电压降低。
本发明的又一方式，优选在上述方式的转向操纵控制装置中，在即使再次执行上述驱动电路的初始设定也接收到上述异常检测信号时，上述控制电路执行规定的报告动作以将直流电源的异常报告给驾驶员。根据该结构，通过将直流电源中的电压降低等异常报告给驾驶员，能够敦促驾驶员采取一些应对。
本发明的又一方式，优选在上述方式的转向操纵控制装置中，上述马达产生用于辅助车辆的转向操纵的辅助力作为上述驱动力。从减少驾驶员的转向操纵负荷的观点等考虑，存在在直流电源的电压恢复时，请求重新开始转向操纵辅助的情况。根据上述的结构，能够响应这样的请求。
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是安装有转向操纵控制装置的一个实施方式的电动动力转向装置的构成图。
图2是一个实施方式中的转向操纵控制装置(ECU)的控制框图。
图3是表示在一个实施方式中检测出电池的电压降低时的微型计算机的处理顺序的流程图。
图4是表示在一个实施方式中检测出电池的电压降低时的预驱动器的处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，对将本发明的转向操纵控制装置具体化为电动动力转向装置(以下，称为EPS。)的控制装置的一个实施方式进行说明。如图1所示，EPS10具备转向操纵机构20、转向操纵辅助机构30以及ECU(电子控制装置)40。
转向操纵机构20具有与方向盘21连结的转向轴22、以及沿着车宽度方向(图1中的左右方向)延伸的转向轴23。转向轴22从方向盘21侧开始依次连结柱轴22a、中间轴22b以及小齿轮轴22c而成。小齿轮轴22c的小齿轮齿与转向轴23的齿条齿23a啮合。在转向轴23的两端，分别经由转向横拉杆24、24连结有左右的转向轮25、25。伴随着方向盘21的旋转操作，转向轴23直线运动，从而转向轮25、25的转向角θw被变更。
转向操纵辅助机构30具备辅助力(转向操纵辅助力)的产生源亦即马达31。作为马达31，例如可采用三相(U，V，W)的无刷马达。马达31经由减速机构32与柱轴22a连结。减速机构32对马达31的旋转进行减速，并将该减速后的旋转力传递至柱轴22a。即，通过马达31的转矩作为辅助力赋予给转向轴22，来辅助驾驶员的方向盘21的操作。
ECU40基于设置于车辆的各种传感器的检测结果来控制马达31。作为传感器，例如可举出车速传感器51、转矩传感器52以及旋转角传感器53。车速传感器51检测车速V。转矩传感器52设置于柱轴22a，检测对转向轴22赋予的转向操纵转矩τ。旋转角传感器53设置于马达31，检测马达31的旋转角θm。
接下来，对ECU40的结构进行说明。如图2所示，ECU40具有电源电路41、微型计算机42、预驱动器43以及逆变器44。
电源电路41经由电源线61与车载的电池62连接。电源电路41将电池62的电压(例如，作为初始电压或标称电压的12V)转换为适合微型计算机42的动作的规定的电压(例如5V)，并将该转换后的电压供给至微型计算机42。另外，电源电路41具有由电解电容器等构成的备用电路41a。备用电路41a是用于在停止从电池62向电源电路41的电力供给的情况下，将针对微型计算机42的电力供给保持设定时间的电路。另外，在ECU40的外部，在电源线61上设置有电源开关63。通过电源开关63的操作接通和断开电源线61的导通。
例如在电源开关63被从断开切换为接通时，微型计算机42进行预驱动器43的初始设定。此外，微型计算机42执行通过马达31的驱动控制使辅助力产生的辅助控制。微型计算机42基于转向操纵转矩τ以及车速V运算应使马达31产生的目标辅助转矩。微型计算机42运算与目标辅助转矩相应的电流指令值，并执行使对马达31供给的实际的电流的值跟随电流指令值的电流反馈控制，从而生成针对预驱动器43的指令信号S1(PWM信号)。微型计算机42使用通过旋转角传感器53检测出的马达31的旋转角θm来控制针对马达31的通电。另外，对马达31供给的实际的电流值通过设置于逆变器44与马达31之间的供电路径的电流传感器64来检测。
作为针对逆变器44的异常检测功能，微型计算机42通过电流传感器64监视马达31的电流值Im，并基于该电流值Im检测逆变器44的异常。微型计算机42在例如尽管生成了针对预驱动器43的指令信号S1，但从逆变器44向马达31的供电未进行的情况下，也判定为在逆变器44中发生了一些异常。微型计算机42在判定为在逆变器44中发生了异常时，作为故障安全，停止针对预驱动器43的指令信号S1的生成。这是因为在逆变器44中发生了异常的情况下，存在无法稳定地驱动马达31的可能。
预驱动器43经由电源线65与电池62连接。准确来说，在电源线61上的电源开关63与电源电路41之间设置有连接点P1。电源线65连接在连接点P1与预驱动器43之间。预驱动器43被微型计算机42初始设定。预驱动器43能够通过初始设定而动作。设定内容是预驱动器43动作所需要的项目，例如可举出预驱动器43的驱动电压、或各种功能的接通断开等。预驱动器43基于由微型计算机42生成的指令信号S1，生成用于使逆变器44动作的驱动信号S2。
另外，预驱动器43具有电压监视电路43a。电压监视电路43a监视电池62的电压。预驱动器43在通过电压监视电路43a检测出电池62的电压的降低时，通过将自身的状态(设定内容)重置为进行初始设定前的初始状态来停止动作(驱动信号S2的生成)。在这里，所谓的预驱动器43的初始状态是指未设定预驱动器43动作所需要的项目，例如预驱动器43的驱动电压、或各种功能的接通断开等的状态。电压监视电路43a在如如下式(A)所示，电池62的电压Vb小于阈值电压Vth时，判定为电池62的电压降低。阈值电压Vth例如基于为了使逆变器44适当地动作所需的电压来设定。
Vb＜Vth (A)
预驱动器43在判定为电池62的电压降低时，生成表示该意思的异常检测信号S3，并将该生成的异常检测信号S3发送至微型计算机42。异常检测信号S3中包含有表示检测出电池62的电压降低、以及预驱动器43重置而返回到初始状态的信息。
逆变器44经由引入线66与电池62连接。准确来说，在电源线61上的电池62与电源开关63之间设置有连接点P2。引入线66连接在连接点P2与逆变器44之间。逆变器44将串联连接的2个开关元件作为基本单位亦即臂，并将对应于三相的各相的3个臂并联连接而成。作为开关元件，例如使用场效应型晶体管(FET)。
通过各相的开关元件基于由预驱动器43生成的驱动信号S2进行开关动作，逆变器44将从电池62供给的直流电力转换为三相交流电力。通过逆变器44对马达31供给与指令信号S1相应的电流，马达31产生与目标辅助转矩相应的转矩。马达31的转矩被作为辅助驾驶员的转向操纵的辅助力，经由减速机构32赋予给车辆的转向操纵机构(在这里，为柱轴22a)。
接下来，对检测出电池62的电压降低时的微型计算机42的动作进行说明。在这里，假定在进行了针对马达31的通电控制的情况下，电池62的电压产生瞬时中断的状况。在瞬时中断时，通过备用电路41a继续对微型计算机42的电力供给。预驱动器43生成异常检测信号S3并停止动作。
如图3的流程图所示，微型计算机42在接收到由预驱动器43生成的异常检测信号S3时(步骤S101)，使针对逆变器44的异常检测功能无效(步骤S102)。这是为了抑制微型计算机42将伴随预驱动器43的动作停止的逆变器44的动作停止(对马达31的供电停止)误检测为异常。
之后，微型计算机42为了重新进行预驱动器43的初始设定，对预驱动器43发送初始设定指令S0(步骤S103)。初始设定指令S0是用于进行预驱动器43的初始设定的信号，包含有预驱动器43动作所需要的设定信息。
接下来，微型计算机42判定是否接收到来自预驱动器43的异常检测信号S3(步骤S104)。微型计算机42在接收到异常检测信号S3时(在步骤S104中为“是”)，执行规定的异常报告(步骤S105)。这是因为尽管重新进行预驱动器43的初始设定但预驱动器43依然是停止动作的状态、存在电池62的电压降低不是暂时现象的可能、或者存在在预驱动器43本身、其周边电路发生异常(例如电源线65的断线)的可能。作为异常报告动作，微型计算机42例如使车室内的警告灯点亮、或通过扬声器发出警告音。由此，向驾驶员报告异常。另外，由于在该情况下停止了对马达31的供电，所以不进行转向操纵的辅助。
微型计算机42在之前的步骤S104中，未接收到异常检测信号S3时(在步骤S104中为“否”)，使针对逆变器44的异常检测功能有效(步骤S106)。这是因为考虑到由于从瞬时中断复原而电池62的电压恢复，并且重新进行预驱动器43的初始设定，所以预驱动器43开始正常动作。由于预驱动器43开始正常动作，所以重新开始对马达31的供电，进而重新开始转向操纵的辅助。
接下来，对检测出电池62的电压降低时的预驱动器43的动作进行说明。在这里，也假定在进行了针对马达31的通电控制的情况下，电池62的电压发生瞬时中断的状况。
如图4的流程图所示，预驱动器43在检测出电池62的电压降低时(步骤S201)，将异常检测信号S3发送至微型计算机42(步骤S202)，并将自身的状态重置为进行初始设定前的初始状态(步骤S203)。由此，预驱动器43停止动作，即，驱动信号S2的生成。
接下来，在预驱动器43中，在接收到来自微型计算机42的初始设定指令S0时(步骤S204)，进行基于该接收到的初始设定指令S0的再次的初始设定(步骤S205)。由此，预驱动器43再次起动(开始动作)。
接下来，预驱动器43判定是否检测出电池62的电压降低(步骤S206)。预驱动器43在检测出电池62的电压降低时(在步骤S206中为“是”)，认为存在电池62的电压降低不是暂时性的可能，而确定电池62的电压的异常(步骤S207)，并将异常检测信号S3发送至微型计算机42(步骤S208)。之后，预驱动器43再次将自身的状态重置为初始状态(步骤S209)，并结束处理。由此，预驱动器43停止动作，即，驱动信号S2的生成。
与此相对，预驱动器43在之前的步骤S206中，未检测出电池62的电压降低时(在步骤S206中为“否”)，重新开始动作(步骤S210)，并结束处理。即，预驱动器43基于由微型计算机42生成的指令信号S1，重新开始针对逆变器44的驱动信号S2的生成。由此，再次开始对马达31的供电。
因此，根据本实施方式，能够得到以下的效果。
(1)预驱动器43在检测出电池62的电压的降低时，将异常检测信号S3发送至微型计算机42，并且将自身的状态重置为进行初始设定前的初始状态来停止动作。微型计算机42在接收到来自预驱动器43的异常检测信号S3时，重新进行预驱动器43的初始设定。预驱动器43在完成了自身的重新初始设定之后，在未检测出电池62的电压的降低时，重新开始动作。即，预驱动器43基于来自微型计算机42的指令信号S1再次开始生成针对逆变器44的驱动信号S2。因此，在ECU40具有针对电池62的电压的降低停止自身的动作的预驱动器43的情况下，能够在电池62的电压从暂时的降低恢复时，使马达31再次动作。
(2)微型计算机42在接收到来自预驱动器43的异常检测信号S3时，使针对逆变器44的异常检测功能(从逆变器44向马达31供给的电流值Im的监视功能)无效。微型计算机42在发送出初始设定指令S0后，未接收到异常检测信号S3时，使针对逆变器44的异常检测功能有效。因此，能够抑制微型计算机42将由电池62的电压的暂时降低引起的逆变器44的动作停止(向马达31的供电停止)误判定为逆变器44的异常。
由于在预驱动器43检测出电池62的电压降低时，预驱动器43停止驱动信号S2的生成，所以逆变器44的动作也停止。因此，在微型计算机42的异常检测功能被有效化的情况下，存在微型计算机42基于尽管生成指令信号S1但未向马达31供电的情况，误判定为逆变器44发生了异常，并作为故障安全，停止辅助控制的执行(指令信号S1的生成)的可能。在该情况下，即使在电池62的电压恢复的情况下，微型计算机42也不重新开始辅助控制的执行。因此，由于在通过预驱动器43生成异常检测信号S3的状况的情况下，也考虑是瞬时中断等暂时的电压降低的情况，所以优选使微型计算机42的异常检测功能暂时无效。
(3)微型计算机42在尽管通过初始设定指令S0的发送重新进行预驱动器43的初始设定，但仍接收到异常检测信号S3时，执行规定的异常报告动作。通过异常报告动作将发生了异常的情况传递给驾驶员，从而能够敦促驾驶员采取一些应对。
(4)在电池62的电压Vb低于阈值电压Vth时，预驱动器43检测出电池62的电压降低。这样，预驱动器43能够以阈值电压Vth为基准适当地检测电池62的电压降低。
(5)在从瞬时中断等暂时的电压降低复原后，向EPS10请求重新开始马达31的驱动来产生辅助力。根据本实施方式的ECU40，在电池62的电压从暂时的降低复原时，能够使马达31再次动作。因此，ECU40适用于EPS10。
此外，本实施方式也可以如以下那样变更来实施。在图4的流程图中的步骤S205中重新进行初始设定后检测出电池62的电压降低时(在步骤S206中为“是”)，预驱动器43立即确定了电池62的电压的异常，但也可以如下所示。例如，预驱动器43以执行图4的步骤S206的判定处理的时刻为基准，在电池62的电压降低持续规定的阈值时间时，确定电池62的电压的异常。
在图4的流程图中的步骤S205中重新进行初始设定后，未检测出电池62的电压的降低时(在步骤S206中为“否”)，预驱动器43立即重新开始动作，但也可以如下所示。例如，在以执行图4的步骤S206的判定处理的时刻为基准，在规定的阈值时间内未检测出电池62的电压降低时，预驱动器43重新开始动作。
在图3的流程图中的步骤S103中发送出初始设定指令S0后，接收到来自预驱动器43的异常检测信号S3时(在步骤S104中为“是”)，微型计算机42立即进行异常报告，但也可以如下所示。例如，在步骤S103中发送出初始设定指令S0后，接收到异常检测信号S3时(在步骤S104中为“是”)，微型计算机42将初始设定指令S0的发送(步骤S103)以及异常检测信号S3的接收判定(步骤S104)反复进行规定的阈值次数。在尽管预驱动器43的初始设定重新进行阈值次数，但仍接收到异常检测信号S3时，微型计算机42进行异常报告(步骤S105)。
作为微型计算机42，也可以采用在预驱动器43中确定出电池62的电压的异常时，不进行异常报告的结构。在该情况下，作为微型计算机42执行的处理，能够省略图3的流程图中的步骤S105的处理。即，在判定为步骤S104中接收到异常检测信号S3的意思时(在步骤S104中为“是”)，微型计算机42不进行异常报告就结束处理。
异常报告动作也可以与预驱动器43的重置无关地执行。在该情况下，也可以ECU40中的微型计算机42以外的部分进行异常报告动作。
作为微型计算机42，也可以采用省略针对逆变器44的异常检测功能的结构。在该情况下，作为微型计算机42执行的处理，能够省略图3的流程图中的步骤S102、S106的处理。即，微型计算机42在步骤S101中接收到来自预驱动器43的异常检测信号S3后，将处理移至步骤S103，并将初始设定指令S0发送至预驱动器43。另外，微型计算机42在步骤S104的判定处理中判定为未接收到异常检测信号S3的意思时(在步骤S104中为“否”)，保持原样结束处理。
在本实施方式中，作为ECU40的安装目的地，以将马达31的转矩传递至转向轴22(柱轴22a)的类型的转向操纵装置为例，但例如也可以是将马达的转矩传递至转向轴23的类型的转向操纵装置。
在本实施方式中，将转向操纵控制装置具体化为电动动力转向装置的ECU40，但也可以具体化为将方向盘与转向轮之间的动力传递分离的所谓的线控转向方式的转向操纵装置的控制装置。该类型的转向操纵装置具有对转向轴赋予的转向操纵反作用力的产生源亦即反作用力马达、以及使转向轮转向的转向力的产生源亦即转向马达。控制装置执行通过针对反作用力马达的通电控制产生转向操纵反作用力的反作用力控制。另外，控制装置执行通过针对转向马达的通电控制使转向轮转向的转向控制。

Claims (5)

1.一种转向操纵控制装置，根据转向操纵状态控制作为对车辆的转向操纵机构赋予的驱动力的产生源的马达，上述转向操纵控制装置具备：
转换电路，将从车载的直流电源供给的直流电力转换为向上述马达供给的交流电力；
驱动电路，能够通过进行初始设定而动作，并生成驱动上述转换电路的驱动信号；以及
控制电路，在进行了上述驱动电路的初始设定之后，根据转向操纵状态生成针对上述驱动电路的指令信号，
在检测出上述直流电源的电压降低时，上述驱动电路将异常检测信号发送至上述控制电路，并且通过将自身的状态重置为进行上述初始设定前的初始状态来停止上述驱动信号的生成，
在接收到上述异常检测信号时，上述控制电路再次执行上述驱动电路的初始设定。
2.根据权利要求1所述的转向操纵控制装置，其中，
上述控制电路具有异常检测功能和故障安全功能，上述异常检测功能是通过监视从上述转换电路向上述马达供给的电流来检测上述转换电路的异常，上述故障安全功能是在上述转换电路的异常被检测出时停止上述指令信号的生成，
上述控制电路以接收到上述异常检测信号为契机使上述异常检测功能无效，另一方面，以再次执行上述驱动电路的初始设定后未接收到上述异常检测信号为契机使上述异常检测功能有效。
3.根据权利要求1或2所述的转向操纵控制装置，其中，
在上述直流电源的电压低于阈值电压时，上述驱动电路检测出上述直流电源的电压降低。
4.根据权利要求1或2所述的转向操纵控制装置，其中，
在即使再次执行上述驱动电路的初始设定也接收到上述异常检测信号时，上述控制电路执行规定的报告动作以将直流电源的异常报告给驾驶员。
5.根据权利要求1或2所述的转向操纵控制装置，其中，
上述马达产生用于辅助车辆的转向操纵的辅助力作为上述驱动力。
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