電動轉向設備的製作方法

2023-10-22 15:46:47 4

專利名稱：電動轉向設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括用於根據轉向盤的轉動操作向可轉向車輪施加轉向力 的電動機的電動轉向設備，具體涉及這種電動轉向設備的供電設備。
背景技術：
上述類型的常規電動轉向設備包括用於對轉向盤的轉動操作提供轉向 輔助力的電動機，並被設計為通過用於改變流經電動機的電流量的供電控 制來調節輔助力。這種電動轉向設備使用蓄電池作為電源。考慮到供電線會發生異常，在日本專利申請早期公開(kokai)號2004-17732中揭示的設備包括兩個 具有相同電壓的蓄電池，即，主蓄電池及副蓄電池。該設備被設置為使得 當連接至一個蓄電池的電源線發生異常時，通過進行切換來使用從另一蓄 電池供應的電力。但是，常規設備需要諸如切換開關之類的切換裝置以選擇性地使用從 兩個蓄電池供應的電力，由此導致成本的提高。此外，需要電動轉向設備 產生較大的驅動轉矩，因此近來已經考慮使用高壓型蓄電池。但是，當配 置使用高壓型蓄電池作為電源的系統時，就需要設置另一高壓型蓄電池作 為電力故障的後備。因此，顯著提高了用於電動轉向的電源成本，這是不 利的。發明內容為應對上述問題完成了本發明，本發明的目的在於以低成本提供一種 包括後備電源的供電設備。制裝置，其中，所述電動機根據轉向盤的轉向狀態來運轉以向可轉向車輪 施加轉向力，所述電動轉向設備的特徵在於，所述供電設備包括至少下述 兩個供電電路主供電電路，其包括用於供應具有第一電壓的電力的高壓 電池以及用於使所述高壓電池的所述電壓下降的降壓電路，並且供應所述 高壓電池的具有下降電壓的電力；以及副供電電路，其包括用於供應具有 比所述第一 電壓低的第二電壓的電力的低壓電池以及用於使所述低壓電池 的所述電壓上升的升壓電路，並且供應所述低壓電池的具有上升電壓的電 力，其中，所述主供電電路與所述副供電電路並聯連接，並且從所述副供 電電路輸出的所述上升電壓被設定為低於從所述主供電電路輸出的所述下 降電壓。在根據如上配置的本發明的電動轉向設備中，可以用高壓驅動電動 機，並可以將用於通常電負載的低壓蓄電池用作後備電源。此外，將主供 電電路的輸出電壓設定為高於作為後備電源的副供電電路的輸出電壓。因 此，在正常情況下(供電系統正常的情況下)，從主供電電路向電動機供 應高壓，並在主供電電路的輸出電壓變為低於副供電電路的輸出電壓時， 從副供電電路供應電力。因此，無需設置用於在多個供電電路之間進行切 換的切換電路。此外，在後備操作期間，在低壓電池的電壓被升壓電路升壓的同時從 低壓電池向電動機供應電力。因此，可以用高壓驅動電動機，由此可以獲 得足夠大的輔助力。本發明的另一特徵在於還設置了用於對所述供電設備的輸出電壓進行 監視的輸出電壓監視裝置；以及升壓控制裝置，當判定所監視的所述輸出 電壓已經變為低於預定電壓時，所述升壓控制裝置可工作以啟動所述副供 電電路的所述升壓電路的升壓工作。通過上述設置，可僅在需要後備工作時執行升壓操作，由此可以提高 升壓電路的耐用性，並由此降低電力消耗。本發明的另一特徵在於用於吸收由所述電動機產生的再生電力的主再 生吸收裝置被設置在所述主供電電路的所述降壓電路的輸出側。通過該配 置，當電動機產生再生電力時，主再生吸收裝置吸收該再生能量，由此沒有再生電流流經降壓電路，並可防止對降壓電路的損壞。本發明的另一特徵在於設置了開關裝置，當由所述主再生吸收裝置吸收的所述再生電力的電壓超過基準電壓時，所述開關裝置可工作以關斷所述副供電電路的供電線路，以使得所述再生電力流入所述副供電電路，從而使所述再生電力被所述副供電電路吸收。通過該設置，即使當主再生吸收裝置發生故障並變為不能吸收再生電力時，也可使再生能量流向副供電電路，並可以保護主供電電路的降壓電路。本發明的另一特徵在於所述升壓電路包括串聯設置在副供電線路中的 升壓線圈；用於選擇性地將所述升壓線圈在負載側接地的第一開關器件、 起寄生二極體作用並串聯設置在所述副供電線路中以相對於所述第一開關 器件連接至所述副供電線路的結點位於所述負載側的第二開關器件；用於 對所述第一和第二開關器件的開關工作進行控制的開關控制裝置；以及用 於對所述供電設備的輸出電壓進行監視的電壓監視裝置。所述開關控制裝 置具有用於通過與所述第一開關器件的開關工作同步地將所述第二開關器 件接通或關斷來使所述輸出電壓升壓至目標電壓的同步升壓模式，以及用 於通過在將所述第二開關器件維持在關斷狀態時將所述第一開關器件接通 和關斷來使所述輸出電壓升壓至目標電壓的異步升壓模式。當所述供電設 備的所述輸出電壓等於或高於預定電壓時，選擇所述異步升壓模式。當所 述供電設備的所述輸出電壓變為低於所述預定電壓時，將控制模式從所述 異步升壓模式切換至所述同步升壓模式。通過該配置，當供電設備的輸出電壓等於或大於預定電壓時，以異步 升壓模式來控制副供電電路的升壓電路，使得第二開關器件保持在關斷狀 態。因此，從主供電電路的輸出不會流入副供電電路，並被可靠地供應至 電動機。當主供電電路的輸出電路下降且供電設備的輸出電壓變的低於預定電 壓時，以同步升壓模式控制副供電電路的升壓電路，使得與第一開關器件 同步地接通和關斷第二開關器件。因此，可以良好地執行將輸出電壓升壓 至目標電壓的控制，並可以獲得穩定的升壓電壓。此外，即使在電動機產生再生電力的情況下，因為第二開關器件被接通和關斷，故可以將再生電 力從副供電電路供應至低壓電池使得低壓電池吸收再生電力。注意，描述"與第一開關器件的開關工作同步地將第二開關器件接通 和關斷"意指將兩個開關器件以相互關聯的方式進行操作，而不一定是將 第一和第二器件同時接通和關斷。例如，反覆進行將第二開關器件關斷並 將第一開關器件接通的操作以將電流供應至升壓線圈並在升壓線圈中蓄積 電力，然後將第一開關器件關斷並將第二開關器件接通以輸出蓄積在升壓 線圈中的電力。本發明的另一特徵在於在所述同步升壓模式中執行所述升壓控制時檢 測到流向所述副供電電路的電流，並且所述電流持續預定時間段時，將所 述控制模式從所述同步升壓模式切換至所述異步升壓模式。通過上述配置，即使在其輸出電壓已經下降的主供電電路恢復至正常 狀態且其輸出電壓超過副供電電路的輸出電壓的情況下，在預定時間之 後，也可將控制模式切換至異步升壓模式以關斷第二開關器件。因此，電 力並未持續地從主供電電路向副供電電路流動，由此可以保護電池及電路 免於故障。此外，因為來自電動機的再生電力是臨時的，故向副供電電路 的電力流動在預定時間內會停止，並可維持同步升壓模式。在此情況下，例如可基於第一開關器件的佔空比來估計流至副供電電 路的電力。即，當電力流向副供電電路時，供電設備的輸出電壓升高。因 此，限制或停止升壓電路的升壓操作，並由此改變第一開關器件的佔空 比。因此，可以簡單地基於第一開關器件的佔空比來檢測流向副供電電路 的電力。此外，可以考慮第二開關器件的佔空比來估計流向副供電電路的 電力。此外，當供電設備的監視輸出電壓超過預定電壓時(例如，升壓電路 的目標升壓電壓或者比目標升壓電壓高預定電壓的設定電壓)，可以判定 電力已經流向副供電電路。本發明的另一特徵在於設置了用於對所述低壓電池的電壓下降進行檢 測的低壓電池電壓檢測裝置，其中，當檢測到所述低壓電池的電壓下降 時，將所述高壓電池的電力經由所述主供電電路充入所述低壓電池。通過上述配置，能夠對低壓電池進行充電，並即使在充電系統異常時 也可維持預定電壓。注意，在此情況下，為了防止因過電流導致副供電電路的升壓電路中 斷，可以在副供電電路中設置開關器件，並進行控制使得該開關器件接通 時段受到限制。具體而言，當使用升壓電路的第二開關器件作為該開關器 件時，可以抑制成本的升高。


圖1是示出根據本發明的一種模式的電動轉向設備的整體結構的視圖。圖2是根據該模式的供電設備的示意性電路圖。圖3是示出在同步升壓模式下供應至第一及第二開關器件的控制信號的說明圖。圖4是示出根據第一實施例的供電控制例程的流程圖。圖5是示出根據第二實施例的供電控制例程的流程圖。圖6是示出根據第三實施例的供電控制例程的流程圖。圖7是示出根據第三實施例的供電控制例程的改變示例的流程圖。圖8是示出根據第四實施例的供電控制例程的流程圖。圖9是示出低壓電池充電控制例程的流程圖。圖IO是示出輔助控制例程的流程圖。圖11是示出輔助電流表的說明圖。圖12是示出降壓電路控制例程的流程圖。
具體實施方式
將參考附圖描述根據本發明的一種模式的電動轉向設備。圖1示意性地示出根據本發明的一種模式的電動轉向設備。該電動轉向設備主要由用於向可轉向車輪傳遞轉向輔助力的轉向輔助機構10、用於對轉向輔助機構IO的電動機15進行驅動及控制的輔助控制設備30、以及供電設備40構成。轉向輔助機構IO通過齒條齒輪機構13將因對轉向盤11的轉動操作引起的轉向軸12繞其軸線的旋轉轉換為齒條杆14沿其軸線的運動，由此根 據齒條杆14的軸向運動來使左右前輪FW1及FW2進行轉向。電動機15 裝配至齒條杆14。電動機15通過其旋轉經由滾珠絲槓機構16軸向地驅動 齒條杆14，由此以對轉向盤11的轉動操作提供輔助力。轉角傳感器17安 裝至電動機15，且轉向轉矩傳感器20裝配至轉向軸12的下端部。由分解器構成的轉角傳感器17對電動機15的轉角進行檢測，並輸出 表示檢測到的轉角的檢測信號。轉向轉矩傳感器20由夾置在轉向軸12中 且其上下端部連接至轉向軸12的扭杆21、以及分別裝配至扭杆21的上下 端部的分解器22及23構成。分解器22及23分別對扭杆21的上下端部的 轉角進行檢測，並分別輸出表示檢測到的轉角的檢測信號。該輔助控制設備基於來自轉角傳感器17、轉向轉矩傳感器20以及用 於檢測車速的車速傳感器28的檢測信號來對供應至電動機15的電流量進 行調節，由此控制輔助力。該輔助控制設備由其主要部分由微型計算機構 成的輔助控制用電子控制設備31、以及用於根據來自輔助控制用電子控制 設備31的電動機控制信號來驅動電動機15的電動機驅動電路32構成。在本實施例中，使用三相無電刷電動機作為電動機15，並且起電動機 驅動電路32作用的逆變器電路向電動機供應三相驅動電流。但是，可以 採用各種不同的電動機及驅動電路，例如，可以使用H橋接電路來驅動並 控制兩相無電刷電動機。如圖2所示，供電設備40主要由主供電電路50、起後備電源作用的 副供電電路60、輔助供電電路80以及供電控制設備90構成。主供電電路50包括產生第一電壓V1H (在本實施例中，V1H=288V) 的高壓電池51;通過電力控制單元52使得主供電線53接通和關斷的繼電 器54;將高壓蓄電池電壓V1H降壓至第一降壓電壓V1L (在本實施例 中，V1L=48V)的降壓電路55 (DC-DC轉換器)；以及設置在降壓電路 55的次級側並對在電動機15產生的再生電力進行吸收的再生吸收電路 56。再生吸收電路56形成用於通過阻抗器件57及吸收開關器件SW3將降壓電路55的次級側接地由此釋放再生電力的電路。通過來自供電控制設備90的信號來接通和關斷該吸收開關器件SW3。此外，副供電電路60包括產生第二電壓V2L (在本實施例中， V2L=12V)的低壓蓄電池61;當啟動輔助控制時關斷副供電線63的繼電 器64;以及將低壓電池電壓V2L升壓至第二升壓電壓V2H (在本實施例 中，V2H-33V)的升壓電路70。升壓電路70包括串聯設置在副供電線63中的升壓線圈71;在升壓線 圈71的次級側從副供電線63分支的接地線中所設置的第一開關器件 SW1;串聯設置在副供電線63中以相對於第一開關器件SW1連接至副供 電線63的節點、位於負載側(電源側)的第二開關器件SW2;以及將第 二開關器件SW2的輸入及輸出端短接的二極體72。使用FET作為兩個開關器件SW1及SW2。具體而言，使用起寄生二 極管作用的FET作為第二開關器件SW2。 g卩，即使當第二開關器件SW2 處於關斷狀態時，雖然第二開關器件SW2不允許反向電流的流動，但其 允許正向(供電方向)電流的流動。當第二開關器件SW2處於接通狀態 時，SW2允許在兩個方向上的電流的流動。使第二開關器件SW2短路的二極體72被設置為使得二極體72的陰極 位於電力輸出側而二極體72的陽極位於朝向低壓電池一側。該二極體72 被設置為補充第二開關器件SW2的供電能力。第一開關器件SW1響應於來自供電控制設備90的脈衝信號以高速接 通和關斷，使得從升壓線圈71輸出作為目標電壓的第二升壓電壓V2H。 在本實施例中，採用兩種升壓模式；即，在升壓操作期間將第二開關器件 SW2維持在關斷狀態的異步升壓模式，以及與第一開關器件SW1的開關 操作同步地接通和關斷第二開關器件SW2的同步升壓模式。在同步升壓模式中，如圖3所示，以相互關聯的方式以相同的周期將 開關器件SW1及SW2接通和關斷。即，關斷第二開關器件SW2並接通第 一開關器件SW1以在較短時間段向升壓線圈71供電，由此在升壓線圈71 中蓄積電力。隨後，關斷第一開關器件SW1並接通第二開關器件SW2以 輸出蓄積在升壓線圈71中的電力。注意，當第一開關器件SW1關斷時，並不一定需要接通第二開關器件SW2。可以用不同方式來接通和關斷這些開關器件，只要其能夠彼此配 合以執行一系列操作(即，向升壓線圈71供電以產生電力，以及向負載 側放電)即可。主供電電路50及副供電電路60的各個供電線53及63的輸出端連接 至導向電動機驅動電路32的輸出電線100。在供電設備40的輸出電線 100中設置用於去除供電噪音的電容器101。輔助供電電路80向輔助控制設備30及副供電線63供應低壓(12V) 輔助電力。輔助供電電路80包括用於將高壓蓄電池51的電壓轉換為低壓 的降壓電路81。其主要部分由微型計算機構成的供電控制設備90對供電設備40的輸 出電線100的電壓(輸出電壓Vout)、高壓電池51的電壓VHx以及低壓 電池61的電壓VLx進行監視；並根據監視電壓對開關器件SW1、 SW2及 SW3的開關操作進行控制。注意，儘管未示出，但供電控制設備90經由 調節器從低壓電池61接收電力。供電控制設備90及升壓電路70構成本發明的升壓電路。下面，將描述用於控制向電動機15的電力供應的處理，由供電控制 設備90來執行該處理。圖4示出了根據第一實施例的供電控制例程。該供電控制例程以控制 程序的形式存儲在供電控制設備90的ROM中，並以較短的間隔重複執 行。在由於接通了未示出的點火開關而導致繼電器54及64接通之後啟動 該供電控制例程。首先，在步驟Sl，檢測輸出電壓Vout，並對檢測得到的電壓是否高 於再生判定電壓VK1 (例如，50V)進行判定。執行該判定處理以判定是 否從電動機15產生再生電力。再生判定電壓VK1被設定為當產生了再生 電力時，輸出電壓Vout超過再生判定電壓VK1。當未產生再生電力時(Sh否)，在步驟Sl後續的步驟S2對輸出電 壓Vout是否低於副供電電路60的額定輸出電壓V2H (目標電壓33V)進行判定(S2)。當主供電電路50正常工作時，輸出電壓Vout等於主供 電電路50的額定輸出電壓V1L (48V)，由此做出"否"的判定。在此情 況下，因為正常地從主供電電路50向電動機驅動電路32供應電力，故無 需從副供電電路60進行電力供應。因此，將第一開關器件SW1及第二開 關器件SW2兩者都關斷(S3)。因此，不執行升壓電路70的升壓操作。 此外，因為關斷了第二開關器件SW2，故防止了主供電電路50的輸出流 入副供電電路60。此外，當在步驟S2做出"是"的判定時；BP，當輸出電壓Vout變為 低於V2H (目標電壓33V)時，使第一開關器件SW1執行開關操作以通 過升壓線圈71對低壓電池61的電壓進行升壓(S4)。在此情況下，在副 供電電路60中，在將目標升壓電壓設定為V2H的情況下執行升壓操作。 即，控制第一開關器件SW1的脈衝供應時間比率(佔空比)，使得輸出 電壓Vout變為目標電壓V2H (33V)。在這裡，輸出電壓Vout與目標電 壓V2H之間的差異越大，設定佔空比越大。因此，自動使用從副供電電路 60供應的電力作為供電設備40的輸出。因此，當主供電電路50的輸出電壓己經下降時，使用從副供電電路 60供應的電力。當隨後主供電電路50的輸出電壓提高並超過副供電電路 60的輸出電壓時，再次使用從主供電電路50供應的電力。以此方式，自動地將電力從輸出電壓更高的主供電電路50或副供電 電路60向電動機驅動電路32供應。當電動機15在重複執行供電轉換控制中間產生再生電動勢且電壓超 過再生判定電壓VK1時，在步驟Sl作出"是"的判定，並將吸收開關器' 件SW3接通和關斷(S5)。在此情況下，根據檢測到的輸出電壓Vout來 調節吸收開關器件SW3的佔空比。即，輸出電壓Vout越高，吸收開關器 件SW3的設定佔空比就越高。注意，此時，保持開關器件SW1及SW2的 關斷。因此，來自電動機15的再生電力流入主供電電路50的再生吸收電路 56，並通過吸收開關器件SW3被大地吸收。 因此可以保護降壓電路55。如上所述，根據第一實施例的供電控制例程，有利地使用來自主供電電路50的電力，並當主供電電路50的輸出電壓例如因高壓電池51的劣化 而下降並變為等於或低於副供電電路60的額定輸出電壓時，自動地從副 供電電路60向電動機驅動電路32供應電力。因此，在正常狀態下，可通過電動機15的高壓驅動來產生足夠大的 轉向輔助力；並當主供電電路50的輸出電壓下降時，使用由其他電負載 共用的低壓電池61來驅動電動機15。因此，無需設置作為後備的專用電 池。此外，因為在其電壓升壓的情況下從低壓電池向電動機驅動電路32 供應電力，故即使在後備供電時，也可產生較大的轉向輔助力。此外，自動選擇輸出主供電電路50或副供電電路60中電壓較高的任 一者。因此，無需諸如切換開關之類的切換設備，由此不會提高成本。注意，在第一實施例的供電控制例程中， 一直保持第二開關器件SW2 關斷。因此，升壓電路可以被設置為使得僅使用二極體72而不使用第二 開關器件SW2。下面，將描述根據第二實施例的供電控制例程，由供電控制設備90 執行該處理。該第二實施例的控制例程與第一實施例的控制例程的差別在 於對吸收再生電力的處理。硬體設置與圖l及圖2示出的相同。圖5示出了根據第二實施例的供電控制例程。該供電控制例程以控制 程序的形式存儲在供電控制設備90的ROM中，並以較短間隔重複執行。因為步驟Sll至S14的處理與圖4所示第一實施例的步驟Sl至S4的 處理相同，故將僅簡要描述步驟S11至S14的處理。當在步驟Sll判定所檢測的輸出電壓Vout不高於再生判定電壓VK1 (例如，50V)時，供電控制設備90判定未產生再生電力，並進行至步驟 S12以判定輸出電壓Vout是否低於副供電電路60的額定輸出電壓V2H(目標電壓33V)。當主供電電路50正常工作時，做出"否"的判定。 在此情況下，因為無需從副供電電路60進行電力供應，故在步驟S13將 第一開關器件SW1及第二開關器件SW2兩者均關斷，由此不執行升壓操 作。此外，還關斷主供電電路50的吸收開關器件SW3。此外，當在步驟S12做出"是"的判定時，即，當輸出電壓Vout變的低於V2H (目標電壓33V)時，使第一開關器件SW1進行開關操作以 通過升壓線圈71對低壓電池61的電壓進行升壓(S14)，並將升壓電壓 從副供電電路60供應至電動機驅動電路32。當電動機15在重複執行供電轉換控制中間產生再生電動勢並且輸出 電壓Vout超過再生判定電壓VK1時，在步驟Sll做出"是"的判定，並 執行步驟S15的判定處理。在該步驟S15，對輸出電壓Vout是否高於吸收 輔助判定電壓VK2 (VK2>VK1:例如，VK2=55V)進行判定。當輸出電壓Vout等於或低於吸收輔助判定電壓VK2時，接通和關斷 吸收開關器件SW3以向大地釋放再生電力(S16)。在此情況下，在副供 電電路60中，保持第一開關器件SW1及第二開關器件SW2關斷，由此不 執行升壓操作。此外，當在步驟S15判定輸出電壓Vout高於吸收輔助判定電壓VK2 時，再生吸收電路56可能存在故障(例如，吸收開關器件SW3可能發生 故障)。因此，不僅向吸收開關器件SW3，還向開關器件SW2輸出接通 信號，使得副供電電路60吸收再生電力(S17)。在此情況下，即使主供 電電路50的再生吸收電路56已經發生線路中斷故障或發生吸收開關器件 SW3的故障，也可以通過接通第二開關器件SW2，來關斷副供電電路60 的副供電線63，由此使再生電力流向低壓電池61以進行蓄積。如上所述，除了實現第一實施例的效果之外，第二實施例的供電控制 例程即使在主供電電路50的再生吸收電路56發生故障時也能夠使副供電 電路60吸收再生電力，由此防止供電設備40的電路故障，例如，降壓電 路55的故障。下面，將描述根據第三實施例的供電控制例程，由供電控制設備90 來執行該處理。圖6示出了根據第三實施例的供電控制例程。該供電控制例程以控制 程序的形式存儲在供電控制設備90的ROM中，並以較短間隔重複執行。在由於接通了未示出的點火開關而接通繼電器54及64之後啟動該供 電控制例程。當啟動本供電控制例程時，在步驟S21，首先檢測輸出電壓Vout，並對檢測電壓是否高於再生判定電壓VK1 (例如，50V)進行判定。當檢測電壓高於再生判定電壓VK1時，供電控制設備90判定電動機15正在產生 再生電力，並將第二開關器件SW2接通以使再生電力流向低壓電池61以 進行蓄積(S22)。此外，當供電控制設備90己經在步驟S21做出"否"的判定時， 即，已經判定電動機15並未產生再生電力時，供電控制設備90檢査表示 正以同步升壓模式執行控制的標誌F (S23)。當F的值為1時，執行同步 升壓模式控制(S25)。當F的值不為1時，執行異步升壓模式控制 (S24)。在這裡，將描述同步升壓模式控制及異步升壓模式控制。在本控制例程中，無論執行同步升壓模式控制或異步升壓模式控制， 均一直監視輸出電壓Vout，並在輸出電壓Vout低於基準電壓(在本示例 中，副供電電路的目標電壓V2H)時，通過以預定間隔接通和關斷第一開 關器件SW1來調節第一開關器件SW1的佔空比，使得升壓電路70的輸出 電壓Vout變為等於目標電壓V2H。即，執行PWM控制以在輸出電壓 Vout與目標電壓V2H之間存在差異時提高負荷比。在同步升壓模式控制期間，與第一開關器件SW1同步地接通和關斷 第二開關器件SW2。例如，如圖3所示，關斷第二開關器件SW2並接通第一開關器件 SW1，以在較短時段向升壓線圈71供電以在升壓線圈71中蓄積電力。隨 後，關斷第一開關器件SW1並接通第二開關器件SW2以輸出蓄積在升壓 線圈71中的電力。以此方式，升壓線圈71通過兩個開關器件SW1及 SW2的同步開關操作來執行升壓操作。此外，在異步升壓模式控制期間，關斷第二開關器件SW2。在此情況 下，因為第二開關器件SW2起寄生二極體的作用，故第二開關器件SW2 可僅向輸出側(向電動機驅動電路)供電。因此，通過將第一開關器件 SW1接通和關斷，可以輸出從低壓電池供應的並具有升壓電壓的電力。此 外，可以一直防止電力從主供電電路50向副供電電路60流動。在兩種模式的升壓控制中， 一直監視輸出電壓Vout，並在輸出電壓 Vout低於目標電壓V2H時，實際上不執行升壓操作，並將第一開關器件SW1保持在關斷狀態。在本控制例程的啟動階段，將標誌F設定為0。因此，在步驟S23做 出"否"的判定，並在步驟S24選擇異步升壓模式控制。隨後，對主供電 電路50的輸出電壓Vout是否低於基準電壓VR1 (在此示例中，30V)進 行判定(S26)。當輸出電壓Vout不低於基準電壓時，結束當前對本例程 的執行。當在重複執行本例程期間主供電電路50的輸出電壓Vout下降並 變為低於VR1時，將標誌F設定為1，並結束當前對本例程的執行 (S27)。當在步驟S27將標誌F設定為1時，在下一次執行本例程期間在步驟 S23做出"是"的判定，並將異步升壓模式控制切換為同步升壓模式控制 (S25)。在該同步升壓模式控制中，與第一開關器件SW1同步地接通和 關斷第二開關器件SW2。在此情況下，當輸出電壓Vout低於副供電電路 60的目標電壓V2H時，通過將開關器件SW1及SW2接通和關斷來調節 開關器件SW1及SW2的佔空比，使得升壓電路70的輸出電壓Vout變為 等於目標電壓V2H。在該同步升壓模式控制中，為了防止主供電電路50的電力持續流入 副供電電路60 (這將會因主供電電路50的輸出電壓恢復到原水平而發 生)，如下所述判定主供電電路50的輸出電壓的恢復。首先，對第一開關器件SW1的佔空比Dl是否小於基準佔空比DR1 以及第二開關器件SW2的佔空比D2是否大於基準佔空比DR2進行判 定。在同步升壓模式控制期間，對第一開關器件SW1及第二開關器件 SW2的佔空比進行控制使得輸出電壓Vout變為等於目標電壓V2H。但 是，當主供電電路50的輸出電壓恢復原水平時，因為向升壓線圈71供電 的時間變短，故第一開關器件SW1的佔空比變小。此外，因為以下原因第二開關器件SW2的佔空比增大。當輸出電壓 Vout因升壓控制變為過多地大於目標電壓V2H時，增大第二開關器件 SW2的佔空比以使副供電電路恢復具有升壓電壓的電力。當在步驟S28及S29兩者均做出"是"的判定時，可以判定主供電電 路50的輸出電壓恢復並變為高於升壓電路70的目標電壓V2，或者電動機15產生再生電力。因為電動機15產生再生能量是臨時的，故再生電力被低壓電池61吸收。為此，在以下步驟，將同步升壓模式持續達到吸收再生電力所需的時間，然後將同步升壓模式切換為異步升壓模式。艮P，在步驟S30用於計時的計時器遞增，並對計時器值Tx是否己經 超過基準時間T0進行判定(S31)。當在基準時間TO期間持續滿足步驟 S28及S29的佔空比條件時(S31:是)，就判定主供電電路50的輸出電 壓已經恢復至升壓電路70的目標電壓或更高的水平。在此情況下，將標 志F設定為0，並結束當前對本控制例程的執行(S32)。由此，將控制模 式從同步升壓模式轉換至異步升壓模式。此外，當在步驟S28及S29中任一者做出"否"的判定時，將計時器 值Tx清零，並結束當前對本控制例程的執行(S32)。由此，持續同步升 壓模式。根據上述供電控制例程，當主供電電路50的輸出電壓正常時，副供 電電路以異步升壓模式執行升壓控制。因此，防止了電力從主供電電路50 流入副供電電路60。當主供電電路50的輸出電壓下降時，副供電電路60 以同步升壓模式執行升壓控制。在此情況下，因為通過與第一開關器件 SW1同步地將第二開關器件SW2接通和關斷來執行升壓，故可以很好地 執行升壓至目標電壓的控制，可能夠獲得穩定的升壓電壓。此外，當以同步升壓模式執行升壓控制期間主供電電路50的輸出電 壓恢復並變為高於副供電電路60的目標電壓時，將控制模式切換至異步 模式，由此防止電力從主供電電路50流入副供電電路60。因此，可以保 護電池51及61以及電路。此外，當在電動機15處產生再生電力時，再生能量可以通過副供電 電路60被低壓電池61吸收。無需多言，可以實現由第一及第二實施例獲得的效果。注意，在本實施例中，在步驟S28及S29基於第一開關器件SW1及 第二開關器件SW2的佔空比Dl及D2來判定主供電電路50的輸出電壓的 恢復(電力流入副供電電路60)。但是，可以僅基於第一開關器件SW1 的佔空比D1來執行上述判定。此外，替代執行步驟S28及S29，可以執行圖7所示的處理。即，當 供電設備40的輸出電壓Vout變為高於預定電壓VR2時(S34)，判定主 供電電路50的輸出電壓已經恢復或者電動機15已經產生再生電力，然後 啟動步驟S30的計時器計時操作。例如，將預定電壓VR2設定為升壓電路 70的目標升壓電壓或者略大於目標升壓電壓的預定電壓。下面，將描述根據第四實施例的供電控制例程，由供電控制設備90 來執行該處理。圖8示出了根據第四實施例的供電控制例程。該供電控制例程以控制 程序的形式存儲在供電控制設備90的ROM中，並以較短間隔重複執行。在該供電控制例程中，替代第三實施例的控制例程的步驟S28至S33 的處理，執行步驟S40的處理。因為其餘步驟的處理操作與第三實施例的 相同，故以相同步驟標號來表示其餘步驟，並省去對其的重複描述。當輸出電壓Vout已經下降並且已經啟動同步升壓模式的升壓控制時 (S25)，執行步驟S40的處理。在步驟S40的處理中，向降壓電路55輸 出工作停止指令。因此，在該時間點之後，沒有從降壓電路55向電動機 15的電力供應，而從副供電電路60進行電力供應。在此情況下，在電動 機15處產生的再生電力並未流向降壓電路55，而是流向副供電電路60並 在此被吸收。由此可以保護降壓電路55。此外，即使當高壓電池51的電 壓隨後恢復，高壓電池51的電力不會流向低壓電池61。下面，將描述供電控制設備90在低壓電池61劣化且其輸出電壓變為 低於預定電壓時執行的充電控制。圖9示出了低壓電池充電控制例程，該供電控制例程以控制程序的形 式存儲在供電控制設備90的ROM中，並與上述任一供電控制例程並行地 以較短間隔重複執行。當在因為接通了未示出的點火開關而啟動該供電控制例程時，檢査標 志F的狀態(S41)。在啟動本控制例程時將標誌F設定為0，在禁止對低 壓蓄電池61的充電操作時標誌F被設定為1。因此，在進行至步驟S42之後，供電控制設備90讀取低壓蓄電池電 壓Vin (升壓電路70的輸入電壓)，並判定電池電壓Vin是否低於預先設定的充電基準電壓VR3 (例如，11V)。在低壓電池已經劣化且電池電壓 Vin已經變為低於充電基準電壓VR3時，供電控制設備90將升壓電路70 的第二開關SW2接通和關斷以通過副供電電路60將主供電電路50的 輸出電力供應至低壓電池61以對其進行充電(S43)。在此情況下，對第 二開關器件SW2執行PWM控制，同時將充電電壓設定為預定電壓(例 如，13V)。然後遞增用於測量充電時間的計時器(S44)。隨後，對計時器值Tb 是否已經超過充電基準時間TbO進行判定(S45)。當計時器值Tb尚未超 過充電基準時間TbO時，結束當前對本例程的執行。在對低壓電池61的充電已經啟動之後當充電時間己經達到充電基準 時間TbO時(S45:是)，將標誌F設定為1 (S46)。因此，在該時間點 之後，禁止對低壓蓄電池61進行充電。此外，當在對低壓電池61充電期 間電池電壓Vin已經變為等於或高於充電基準電壓VR3時，將計時器值 Tx清零(S47)。根據該低壓蓄電池充電控制例程，通過升壓電路70的第二開關器件 SW2的控制，可以將高壓電池51的電力通過副供電電路60充入低壓電池 61。此外，通過充電電壓控制和/或限制充電時間，可以保護升壓電路70 及降壓電路55免於過電流。下面，將描述用於輔助控制(即，對電動機15的控制)的處理。圖10是示出了由輔助控制用電子控制設備31執行的輔助控制例程。 該輔助控制例程以控制程序的形式存儲在輔助控制用電子控制設備31的 ROM中，並以較短間隔重複執行。首先，在步驟S51，輔助控制用電子控制設備31首先讀取通過車速傳 感器28檢測的車速V以及根據通過轉向轉矩傳感器20的分解器22及23 檢測的轉角之間的差異計算得到的轉向轉矩TR。隨後，輔助控制用電子 控制設備31通過參考圖11所示的輔助電流表來計算與車速V及轉向轉矩 TR對應的要求輔助電流ASI (S52)。輔助電流表存儲在輔助控制用電子 控制設備31的ROM中，並被設定為使得如圖11所示要求輔助電流ASI 隨著轉向轉矩TR增大而增大並在車速V下降時取較大的值。然後，輔助控制用電子控制設備31根據計算得到的要求輔助電流ASI 來控制電動機驅動電路32 (逆變器電路)(S53)。例如，輔助控制用電 子控制設備31產生三相脈衝序列信號(train signal)(其具有與要求輔助 電流ASI的大小大體成正比的脈寬)，並將該信號供應至逆變器的開關電 路(未示出)，由此將要求輔助電流ASI作為驅動電流供應至電動機15 以產生預定輔助轉矩。已經描述了本模式的電動轉向設備，但是，本發明並不限於上述模 式，在不脫離本發明目的的前提下可對其進行改變。例如，可以改變第一至第四實施例的供電控制，使得當髙壓電池51 的電壓下降時，停止降壓電路55的工作，並從副供電電路60供電。艮口，可以進行圖12所示的處理。監視高壓電池51的電壓VHin，並對 電池電壓VHin是否高於預設基準電壓VHR (例如，200V)進行判定 (S61)。當電池電壓VHin並不高於基準電壓VHR時，停止降壓電路55 的工作(S62)，並當電池電壓VHin高於基準電壓VHR時，使降壓電路 55工作(S63)。此外，在上述模式中，將二極體72設置在升壓電路70中以對第二開 關器件SW2形成旁路。但是，可以省去二極體72。此外，在副供電電路 60未進行對再生電力的吸收的情況下，可以省去第二開關器件SW2而僅 設置二極體72。此外，當主供電電路50的輸出電壓下降且副供電電路60供應電力 時，未示出的警報器(例如，燈或蜂鳴器)可以工作以提醒操作者更換電 池。可以任意地設定上述實施例中的電壓值(電池電壓、降壓電壓、升壓 電壓、基準電壓等)。
權利要求
1.一種電動轉向設備，包括從供電設備供應電力的電動機，以及用於對所述電動機的運轉進行控制的電動機控制裝置，其中，所述電動機根據轉向盤的轉向狀態來運轉以向可轉向車輪施加轉向力，所述電動轉向設備的特徵在於，所述供電設備包括至少下述兩個供電電路主供電電路，其包括用於供應具有第一電壓的電力的高壓電池以及用於使所述高壓電池的所述電壓下降的降壓電路，並且供應所述高壓電池的具有下降電壓的電力，以及副供電電路，其包括用於供應具有比所述第一電壓低的第二電壓的電力的低壓電池以及用於使所述低壓電池的所述電壓上升的升壓電路，並且供應所述低壓電池的具有上升電壓的電力，其中，所述主供電電路與所述副供電電路並聯連接，並且從所述副供電電路輸出的所述上升電壓被設定為低於從所述主供電電路輸出的所述下降電壓。
2. 根據權利要求1所述的電動轉向設備，還包括用於對所述供電設備的輸出電壓進行監視的輸出電壓監視裝置；以及 升壓控制裝置，當判定所監視的所述輸出電壓己經變為低於預定電壓時，所述升壓控制裝置可工作以啟動所述副供電電路的所述升壓電路的升壓工作。
3. 根據權利要求l或2所述的電動轉向設備，其中，用於吸收由所述電動機產生的再生電力的主再生吸收裝置被設置在所述主供電電路的所述 降壓電路的輸出側。
4. 根據權利要求3所述的電動轉向設備，還包括開關裝置，當由所述 主再生吸收裝置吸收的所述再生電力的電壓超過基準電壓時，所述開關裝 置可工作以關斷所述副供電電路的供電線路，以使得所述再生電力流入所 述副供電電路，從而使所述再生電力被所述副供電電路吸收。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的電動轉向設備，其中， 所述升壓電路包括串聯設置在副供電線路中的升壓線圈、用於選擇性地將所述升壓線圈在負載側接地的第一開關器件、起寄生二極體作用並串 聯設置在所述副供電線路中以相對於所述第一開關器件連接至所述副供電 線路的結點位於所述負載側的第二開關器件、用於對所述第一和第二開關 器件的開關工作進行控制的開關控制裝置、以及用於對所述供電設備的輸出電壓進行監視的電壓監視裝置；並且所述開關控制裝置具有用於通過與所述第一開關器件的開關工作同步 地將所述第二開關器件接通或關斷來使所述輸出電壓升壓至目標電壓的同 步升壓模式，以及用於通過在將所述第二開關器件維持在關斷狀態時將所 述第一開關器件接通和關斷來使所述輸出電壓升壓至目標電壓的異步升壓 模式，其中，當所述供電設備的所述輸出電壓等於或高於預定電壓時，選 擇所述異步升壓模式，而當所述供電設備的所述輸出電壓變為低於所述預 定電壓時，將控制模式從所述異步升壓模式切換至所述同步升壓模式。
6. 根據權利要求5所述的電動轉向設備，其中，在所述同步升壓模式 中執行所述升壓控制時檢測到流向所述副供電電路的電流，並且所述電流 持續預定時間段時，將所述控制模式從所述同步升壓模式切換至所述異步 升壓模式。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的電動轉向設備，還包括用於對 所述低壓電池的電壓下降進行檢測的低壓電池電壓檢測裝置，其中，當檢 測到所述低壓電池的電壓下降時，將所述高壓電池的電力經由所述主供電 電路充入所述低壓電池。
全文摘要
供電設備(40)具有供電電路，供電電路由包括高壓電池(51)和用於使高壓電池(51)的電壓下降的降壓電路(55)的主供電電路(50)以及包括低壓電池(61)和用於使低壓電池(61)的電壓升高的升壓電路(70)的副供電電路(60)形成。主供電電路(50)與副供電電路(60)並聯連接。將副供電電路(60)的輸出電壓設定為低於主供電電路(50)的輸出電壓。當主供電電路(50)的輸出電壓變為低於副供電電路(60)的目標電壓時，由升壓電路(70)升壓的電壓被供應至電動機驅動電路(32)。因此，可以低成本實現對電動轉向設備的供電後備。
文檔編號G05F1/00GK101258068SQ20068003259
公開日2008年9月3日 申請日期2006年5月9日 優先權日2005年7月6日
發明者山下正治, 山崎一平, 齋藤貴俊, 河西榮治, 藤田修司, 藤範洋一 申請人:豐田自動車株式會社