CN1704300A - 电动动力转向装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动动力转向装置，包括：承受方向盘(1)的操纵扭矩，操纵车轮(8)的转向机构；对该机构施加操纵辅助力的电机(7)；根据操纵状态对流通电机(7)的电流进行控制的控制器(3)；保持控制器(3)的状态的存储装置(107)；IG(101)变更为断开状态时将控制器(3)的状态存储在储存装置(107)内，同时根据IG(101)变更为接通状态时存储的控制器(3)的状态及IG(101)断开期间的经过状态，求出控制器(3)或电机(7)的过热状态的经过以设定对于电机(7)的电流限制值的初期值的初期值设定装置(108)。采用本发明，能减轻IG(点火开关)(101)变更为断开状态时的蓄电池负担，电机起动时能高效地驱动电机(7)。

Description

电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及具有对方向盘的转动操作给予助推力的电动马达(也简称电机)的车辆的电动动力转向装置，尤其是涉及对电机中流动的电流进行限制，防止电机和对该电机进行驱动控制的ECU(ELECTRONIC CONTROL UNIT：电子控制装置)过热的电动动力转向装置。
背景技术
比如，专利文献1(专利第2892899号公报，图1，段落0006，0007)揭示了一种一边对电动动力转向装置中使用的电动机(即电动马达)温升进行监视、一边对电动机进行控制的以往技术的电动机控制装置。
专利文献1中揭示了一种电动机控制装置，该电动机控制装置包括：具有随着外部的电源接通动作使电动机接通电源、同时设定对于电动机的各种控制信息的控制部，将自我供给该控制部的电源进行自我保持的电源自我保持装置；通过电动机中流动的电流值来推测电动机的温升的温度推测装置；遮断了对电动机的电源供给后，根据推测得到的温升对至遮断自我保持着的电源所需的时间进行运算的遮断时间运算装置；经过了运算得到的遮断时间后向电源自我保持装置输出电源遮断指令的电源遮断装置。
专利文献1中记载有，电机(电动机)电源遮断后，保持电动机控制装置的电源直到电机的温升下降至允许值以下为止，通过维持装置中设定的控制信息，实现过热保护、改善再起动性。
另外，专利文献2(专利第3405292号公报，图2，段落0004，0005)中揭示了一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置包括：对于方向盘的转动操作给予助推力的电动马达；根据方向盘的操纵状态决定助推电流值的助推电流值决定装置；当根据电动马达的通电状态不断更新的表示电动马达的加热状态的值比电动机电流限制判断值大时，减小电流限制值地更新该电流限制值，同时通过该电流限制值对助推电流值进行限制，以决定最终助推电流值的最终助推电流值决定装置；不用供给电力就可保持数据的存储装置；点火开关从接通状态变更为断开状态时，将表示电动马达过热状态的值与上述马达电流限制判断值的最大值的比率作为有关电流限制值的数据存储在存储装置内，同时，点火开关从断开状态变更为接通状态时，将与储存的有关电流限制值的数据相对应的值设定为表示电动马达过热状态的值的初期值的初期值设定装置；使与最终助推电流值相对应的电流流向电动马达的马达通电装置。
专利文献2指出，点火开关从接通状态变为断开状态时，不用增加蓄电池负担就可保持有关电流限制值的数据，同时点火开关成为接通状态时读取保持着的数据并进行加工，将其作为根据电动马达的通电状态不断更新的表示电动马达过热状态的值的初期值，故即使点火开关从接通状态一度变为断开状态，然后在短时间内变更为接通状态的场合，电流限制值也可成为合适的值，可防止驱动电路和电动马达的过热。
但是，在专利文献1所示的电动机控制装置或专利文献2所示的车辆电动动力转向装置中，即使点火开关变更为断开状态后，从车辆的蓄电池继续向电气控制装置供给电源，直到电机(电动机)的温升降低至允许值以下。
因此，存在点火开关从接通状态变更为断开状态时蓄电池负担大的问题。
另外，在电机(电动机)温度高的情况下，将点火开关从接通状态变更为断开状态时，将表示电机过热状态的值作为有关电流限制值的数据存储在存储装置中。
因此，在电机的温度充分下降至允许值以下后，即使再将点火开关从断开状态变更为接通状态时，也可将基于电机高温时存储的有关电流限制值的数据的值作为电流限制值的初期值，使与该初期值对应的电流流向电机。
因此，点火开关的断开状态可持续长久，电机温度充分下降，即使可使点火开关接通时的电流限制值的初期值增大的场合(即，可使点火开关接通时的电机电流增大的场合)，电流限制值的初期值还是存储的低值。
因此，电机(电动机)的起动特性受到限制，存在不能以合适的电流限制值的初期值高效地驱动的问题。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能减轻点火开关变更为断开状态时的蓄电池负担，能缓和电机的起动特性的限制，能高效地驱动电机的电动动力转向装置。
本发明内容
本发明的电动动力转向装置，包括：承受方向盘的操纵扭矩，操纵车轮的转向机构；对所述转向机构施加操纵辅助力的电机；根据操纵状态对流通所述电机的电流进行控制的控制器；保持所述控制器的状态的存储装置；以及初期值设定装置，其在点火开关从接通状态变更为断开状态时，将所述控制器的状态存储在所述储存装置内，同时根据所述点火开关从断开状态变更为接通状态时存储在所述存储装置内的控制器的状态及所述点火开关断开期间的经过状态，求出所述控制器或所述电机的过热状态的经过以设定相对于电机的电流限制值的初期值。
根据本发明，点火开关变更为断开状态时，即使电机的温升没有下降至允许值以下，也可切断蓄电池对控制器的电源供给，可减轻点火开关变更为断开状态时的蓄电池的负担。
另外，根据本发明，即使点火开关从接通状态一度变为断开状态，然后在短时间内变更为接通状态的场合，或即使电机的温度充分下降至允许值以下后，再次将点火开关从断开状态变更为接通状态的场合，也能以合适的电流限制值的初期设定值高效地驱动电机。
附图的简单说明
图1是表示本发明的实施形态1的电动动力转向装置的整体构成的图。
图2是表示实施形态1的电动动力转向装置的控制器3的构成的方框图。
图3是用于说明实施形态1的电动动力转向装置的动作的流程图。
图4是表示实施形态1的电动动力转向装置的扭矩(操纵扭矩)与电机电流的基本关系的图。
图5是表示车辆内的控制器布线的方框图。
图6是表示电容的放电电压与断开状态的时间的关系的图。
图7是表示实施形态4的电动动力转向装置的温度变化情况的图。
图8是表示实施形态6的电动动力转向装置中，将点火开关断开状态的时间与初期值的关系用1次函数式表示的场合的图。
图9是表示实施形态6的电动动力转向装置中，将点火开关断开状态的时间与初期值的关系用指数函数表示的场合的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施形态进行说明。各图中同一或相当的部分标上同一符号。
实施形态1
图1是表示本发明的实施形态1的电动动力转向装置的整体构成的图。
图中，1是方向盘，2是转向轴，3是对电机进行驱动控制的ECU(ELECTRONIC CONTROL UNIT)即控制器，4是蓄电池，5是扭矩传感器，6是减速机，7是电机(电动机)，8是车轮(前轮)。
由方向盘1、转向轴2、扭矩传感器5、减速机6等构成承受方向盘1的操纵扭矩并对车轮(前轮)8进行操纵的转向机构。
另外，图2是表示图1所示的实施形态1的电动动力转向装置的控制器3的构成的方框图。
图中，101是点火开关，102是由扭矩传感器5检测的扭矩，103是车载LAN，104是CPU，105是向CPU供给5V电源的5V电源，106是电机驱动控制电路。
107是用于保持控制器3的状态的存储装置即EEPROM(electrically erasableand programmable read only memory：可电气删除的可编程ROM)，如后所述，将对与操纵状态相对应的电机电流实施电流限制的电流限制值、与操纵状态对应地流通马达的电流的累积值、与操纵状态对应地流通电机的电流的平均值等作为控制器3的状态保持于该存储装置(EEPROM)107中。
存储装置(EEPROM)107不用电力供给就可保持控制器3的状态。
存储装置除了EEPROM以外，也可是静态RAM、闪存，只要是点火开关断开能暂时进行存储的媒体，什么形式都可以。
另外，108是组装在CPU104内的初期值设定装置。
如后所述，该初期值设定装置108，在点火开关101从接通状态变更为断开状态时将控制器3的状态存储在存储装置(EEPROM)107内，同时根据点火开关101从断开状态变更为接通状态时存储在存储装置(EEPROM)107内的控制器3的状态及点火开关101断开期间的经过状态(比如，点火开关101断开期间的经过时间)，求出控制器3或电机7的过热状态的经过以设定相对于电机7的电流限制值的初期值。
Tr1～Tr6是通过电机驱动控制电路106对流通电机5的电流进行接通/断开控制的开关元件。
图3是用于说明本实施形态的电动动力转向装置的动作的流程图。
顺着图3对本实施形态的电动动力转向装置的动作进行说明。
电动动力转向装置起动时，首先，在处理步骤S1中，对点火开关101是否从断开状态变更为接通状态进行判断。
若判断结果为YES(即，点火开关101为接通状态)，则在处理步骤S2中，利用处理步骤S2读取(EEPROM)107存储的控制器3的状态，在处理步骤S3中根据读出的控制器3的状态及点火开关101断开期间的经过状态，设定与电机7的过热状态相对应的电流限制值的初期值。
若在处理步骤S1中对点火开关101是否从断开状态变更为接通状态的判断结果为NO(即，点火开关101为断开状态)，进入下一处理步骤S4。
处理步骤S4是电动动力转向装置的动作停止时的处理，在处理步骤S4中，对点火开关101是否从接通状态变更为断开状态进行判断，若判断结果为YES(即，点火开关101为断开状态)，则判断电动动力转向装置停止。
在处理步骤S5中，将控制器3的状态写入存储装置(EEPROM)107，使电动动力转向装置停止。
若在处理步骤S4中对点火开关101是否从接通状态变更为断开状态的判断结果为NO(即，点火开关101为接通状态)，进入处理步骤S6以后的作为电动动力转向装置的动作。
图4是表示电动动力转向装置正在动作时的扭矩(即操纵扭矩)与电机电流的基本关系的图。
对于电动动力转向装置的扭矩(操纵扭矩)的电机电流值的基本特性事先如图4那样决定。
为此，在处理步骤S6中，取出与操纵扭矩对应的电机7的基本电流值，在处理步骤S7中，为了对转向系统的损失等进行补偿，将修正量对基本电流值进行加减，以决定实际流通电机7的目标电流值It。
这里，根据重复“停止中转向”等电动动力转向装置的使用状况，有可能导致控制器3或电机7等烧坏。
“停止中转向”是指车辆停止状态下操纵方向盘，进行这样的方向盘操作会使流过电机7的电流最大，导致电机7的发热最大。
因此，在处理步骤S8中，对目标电流值It施加由电动动力转向系统的过热状态决定的电流限制值的限制，决定最终电机电流值If，CPU104向电机驱动控制电路106发出指示。
电机7由电机驱动控制电路106驱动，进行操纵助推。
另外，如处理步骤S10所示，电流限制值根据对电机7的电流流通情况不断更新。
如上所述，本发明的电动动力转向装置，包括：承受方向盘1的操纵扭矩，操纵车轮8的转向机构；对该转向机构施加操纵辅助力的电机7；根据操纵状态对流通电机7的电流进行控制的控制器3；保持控制器3的状态的存储装置(EEPROM)107；点火开关101从接通状态变更为断开状态时将控制器3的状态存储在储存装置107内，同时根据点火开关101从断开状态变更为接通状态时存储在存储装置(EEPROM)107内的控制器3的状态及点火开关101断开期间的经过状态，求出控制器3或电机7的过热状态的经过以设定相对于电机7的电流限制值的初期值的初期值设定装置108。
这样，本实施形态中，点火开关101从接通状态变更为断开状态的场合，将控制器3的状态写入存储装置107内，使电动动力转向装置停止。
因此，即使马达的温升没有下降至允许值以下，也可切断车辆的蓄电池对进行驱动控制的ECU(即控制器3)的电源供给，故可减轻点火开关101断开状态时蓄电池的负担。
另外，点火开关101从断开状态变为接通状态时读取存储装置107保持着的数据并进行加工，将其作为根据过热状态不断更新的电流限制值的初期值。
因此，即使点火开关101从接通状态一度变为断开状态，然后在短时间内变更为接通状态的场合，或即使电机7的温度充分下降至允许值以下后，再次将点火开关101从断开状态变为接通状态的场合，也能以合适的电流限制值的初期值使电机动作，故能高效地驱动电机。
实施形态2
本实施形态中，对点火开关101从接通状态变更为断开状态时存储在存储装置(EEPROM)107中的“控制器的状态”的具体例子进行说明。
作为存储在存储装置(EEPROM)107中的数据(即控制器的状态)，比如也可是点火开关101从接通状态变为断开状态时的电流限制值。
在点火开关101从接通状态变为断开状态时将该电流限制值写入存储装置(EEPROM)107内。
然后，点火开关101变为接通状态时，初期值设定装置108根据储存在存储装置(EEPROM)107内的控制器3的状态即电流限制值及点火开关101在断开期间的经过状态(比如断开时间)，求出控制器3或电机7的过热状态的经过以设定相对于电机7的电流限制值的初期值。
另外，作为储存在存储装置(EEPROM)107内的数据(即控制器的状态)，比如也可是与操纵状态对应地流通电机7的电机电流的累积值。
因实际有散热作用，故即使对电机电流进行累积，如电机7的发热量小，则电机温度也不上升，成为热量出入平衡的状态。
为此，对电机电流设定某一规定值(比如，能取得热量出入平衡的规定电流值)，当电机电流超过了该设定的规定值，则对电机电流进行加减，在点火开关101从接通状态变为断开状态时将加减后的电机电流的累积值写入存储装置(EEPROM)107内。
然后，点火开关101变为接通状态时，根据储存在存储装置(EEPROM)107内的累积值及点火开关101在断开期间的经过状态(比如断开时间)，求出控制器3或电机7的过热状态的经过，设定相对于电机7的电流限制值的初期值。
另外也可求出流通的电机电流的平均值，将该电流平均值作为“控制器的状态”。
该场合，点火开关101从接通状态变为断开状态时，将电机电流的平均值作为“控制器的状态”写入存储装置(EEPROM)107内。
然后，点火开关101变为接通状态时，根据储存在存储装置(EEPROM)107内的电机电流平均值及点火开关101在断开期间的经过状态(比如断开时间)，求出控制器3或电机7的过热状态的经过，设定相对于电机7的电流限制值的初期值。
另外，也可将控制器3的内部，尤其是发热部分(比如电机驱动部分的开关元件Tr1～Tr6附加)的温度数据作为“控制器的状态”。
该场合，点火开关101从接通状态变为断开状态时，将控制器3的内部，尤其是发热部分的温度数据作为“控制器的状态”写入存储装置(EEPROM)107内。
然后，根据储存在存储装置(EEPROM)107内的温度数据及点火开关101在断开期间的经过状态(比如断开时间)，求出控制器3或电机7的过热状态的经过，设定相对于电机7的电流限制值的初期值。
实施形态3
本实施形态中，对点火开关101断开期间的“经过状态”的具体检测方法进行说明。
比如，点火开关101断开期间的“经过状态”也可是点火开关断开状态的经过时间。
该场合，点火开关101的断开状态的经过时间可按照以下方法求得。即，将点火开关101从接通状态变为断开状态时的时刻T1(第1时刻)储存在存储装置(EEPROM)107内，然后将点火开关101变为接通状态时的时刻作为T2(第2时刻)时，点火开关的断开状态的经过时间ΔT3为
ΔT3＝T2-T1
即，该场合，点火开关101断开期间的“经过状态”，是由点火开关101从接通状态变为断开状态时的第1时刻T1和点火开关101从断开状态变为接通状态时的第2时刻T2确定的点火开关断开状态的经过时间。
另外，图5是表示车辆内的各种控制器布线的布线方框图。
图中，201是即使切断点火开关101也进行动作的设备(无密钥进入系统キ一レスエントリシステム)的控制器(无密钥进入系统控制器)。另外，202及203是一旦切断点火开关101就停止动作的控制器。
上述时刻T1(第1时刻)及时刻T2(第2时刻)可从即使点火开关101切断也进行动作的无密钥进入系统控制器201得到。
该时刻数据也可通过车载LAN103从无密钥进入系统控制器201发送给图2所示的控制器3。
作为即使切断点火开关101也进行动作的设备的例子，可以列举音响、时钟、网关控制器、服务器控制器等。
另外，也可从导航系统所使用的GPS信号取得这些时刻数据，同样也可从电波时钟的信号取得这些时刻数据。
从GPS信号和电波时钟信号取得时刻数据的场合，接收到的这些信号平时通过车载LAN103输入CPU104，构成为由该CPU104对点火开关101进行接通或断开的时刻进行检测。
实施形态4
上述实施形态中，作为点火开关101断开期间的经过状态，是得到点火开关101从接通状态变为断开状态时的第1时刻T1和点火开关101从断开状态变为接通状态时的第2时刻T2，求出由第1时刻T1和第2时刻T2确定的点火开关断开状态的经过时间。
但是，本实施形态中，是对点火开关101从接通状态变为断开状态，然后变为接通状态时的时间进行直接计测的。
具体地说，事先配置随着点火开关101的接通积蓄电荷，随着点火开关101的断开进行放电的电容。
即，将电容配置成，先在点火开关101接通状态时进行充电，到点火开关101断开状态时开始放电。
电容的放电电压如图6所示，随着点火开关101的断开时间而不断下降。
因此，通过测量该放电电压，就可对点火开关101断开的时间进行计测。
另外，放电电压下降的曲线随电容的容量而异，故电容的容量只要设定成可计测转向系统进行冷却的时间即可。
另外，点火开关101断开期间的经过状态即点火开关断开状态的经过时间也可进行如下推测。
首先，对电动动力转向装置内的最发热的场所比如马达驱动部分的开关元件Tr1～Tr6附加的温度数据(即高温部分的温度数据)TH与不太发热的场所比如元件不密集的部位的温度(即周围温度)TL之差进行计测。
图7是表示该温度变化的图，当点火开关101进入断开状态，则没有了发热因素，TH开始下降，逐渐接近TL。
因此，求出TH与TL的差ΔTemp，通过该差(ΔTemp)，可推测点火开关101断开状态的时间。
这里，测量温度的部位不仅是控制器3的内部，只要是与电动动力转向装置相关的部分即可，也可是电机7。
实施形态5
电动动力转向装置冷却的程度因点火开关101断开状态中的环境温度而变化，初期值设定装置需要根据环境温度修正对于电机7的电流限制值的初期值。
为此，本实施形态中，事先设置根据环境温度变化的系数Ktmp。比如，事先设定为常温时Ktmp＝100％，低温时Ktmp＜100％，高温时Ktmp＞100％。
通过将上述系数Ktmp乘以点火开关101的断开状态的时间求得断开状态的时间，就可对环境温度的影响进行修正。
可以考虑将该环境温度作为点火开关101从断开状态变为接通状态时的温度的场合，或将点火开关101从接通状态变为断开状态时的温度事先进行存储，将该环境温度作为该事先存储的温度的场合。
另外，也可考虑使用点火开关101从接通状态变为断开状态时的环境温度与点火开关101从断开状态变为接通状态时的环境温度的差。
实施形态6
初期设定装置的决定初期值的方法，作为存储的控制器的状态，以存储了电流平均值的场合为例进行说明。
通过与计测存储的电流平均值所得到的点火开关101的断开状态的时间的1次函数的关系可求出初期值。
图8是将点火开关101的断开状态的时间与初期设定装置所设定的初期值的关系用1次函数式表示的场合。
从存储的电流平均值求出1次函数式的曲线，从横轴的断开状态的时间求出纵轴的断开状态的时间。
另外，图9是将点火开关101断开状态的时间与初期设定装置所设定的初期值的关系用具有1阶滞后的曲线表示的场合。
从存储的电流平均值求出具有1阶滞后的曲线，从横轴的断开状态的时间求出纵轴的断开状态的时间。
使用具有1阶滞后的曲线能设定更与实体相适应的电流限制值的初期值。
但是，从存储的电流平均值求出曲线，自此基础上求出限制值的初期值的作业在一定程度上需要CPU负荷，在不可忽视CPU负荷的场合，可事先将点火开关101断开状态的经过时间与对于电机7的电流限制值的初期值的关系表格化，初期值设定装置利用该表格设定初期值即可。
产业上利用的可能性
本发明对实现能减轻点火开关变更为断开状态时的蓄电池负担、能缓和电机的起动特性的限制、能高效地驱动电机的电动动力转向装置是有用的。

Claims (14)

1.一种电动动力转向装置，包括：
承受方向盘的操纵扭矩，操纵车轮的转向机构；
对所述转向机构施加操纵辅助力的电机；
根据操纵状态对流通所述电机的电流进行控制的控制器；
保持所述控制器的状态的存储装置；以及
初期值设定装置，其在点火开关从接通状态变更为断开状态时将所述控制器的状态存储在所述储存装置内，同时根据所述点火开关从断开状态变更为接通状态时存储在所述存储装置内的控制器的状态及所述点火开关断开期间的经过状态，求出所述控制器或所述电机的过热状态的经过以设定对于所述电机的电流限制值的初期值。
2.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述存储装置所存储的控制器的状态是对与操纵状态相对应的电机电流施加电流限制的电流限制值。
3.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述存储装置所存储的控制器的状态是与操纵状态相对应地流通所述电机的电流的累积值。
4.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述存储装置所存储的控制器的状态是与操纵状态相对应地流通所述电机的电流的平均值。
5.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述经过状态，是由所述点火开关从接通状态变为断开状态时的第1时刻和所述点火开关1从断开状态变为接通状态时的第2时刻决定的所述点火开关断开状态的经过时间。
6.如权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述第1时刻及所述第2时刻从所述点火开关断开状态下也进行动作的设备得到。
7.如权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述第1时刻及所述第2时刻从导向系统所使用的GPS信号中得到。
8.如权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述第1时刻及所述第2时刻从电波时钟所使用的信号中得到。
9.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述经过状态是所述点火开关断开状态时的时间。
10.如权利要求9所述的电动动力转向装置，其特征在于，先在所述点火开关接通状态时对电容充电，在断开状态下放电，通过测量放电电压来计测所述点火开关断开状态时的时间。
11.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述初期值设定装置根据断开状态中的环境温度修正对于所述电机的电流限制值的初期值。
12.如权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述初期值设定装置利用1次函数式求出所述点火开关断开状态的经过时间与对于所述电机的电流限制值的初期值的关系。
13.如权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述初期值设定装置利用指数函数求出所述点火开关断开状态的经过时间与对于所述电机的电流限制值的初期值的关系。
14.如权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述初期值设定装置事先将所述点火开关断开状态的经过时间与对于所述电机的电流限制值的初期值的关系表格化。
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