CN102232031B - 电动动力转向装置 - Google Patents

电动动力转向装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102232031B
CN102232031B CN2009801483938A CN200980148393A CN102232031B CN 102232031 B CN102232031 B CN 102232031B CN 2009801483938 A CN2009801483938 A CN 2009801483938A CN 200980148393 A CN200980148393 A CN 200980148393A CN 102232031 B CN102232031 B CN 102232031B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
electro
power
reverse input
auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009801483938A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102232031A (zh
Inventor
藤本雅树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN102232031A publication Critical patent/CN102232031A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102232031B publication Critical patent/CN102232031B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0469—End-of-stroke control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及电动动力转向装置。辅助控制部(61)检测产生马达电流im的扭矩的方向与转向速度ωx的旋转方向不一致的电动马达的发电状态(S12)，并计算在连续地检测出该发电状态的期间中的发电能量相当量E(S15)。在发电能量相当量E超过了判断基准值E0的情况下(S16：是)，判断为是从轮胎向转向机构作用有大的反向输入的反向输入状态。由此，能够排除不对转向机构给与影响的小的反向输入状态，而高精度地检测可能对转向机构给与影响的大的反向输入。

Description

电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及通过电动马达的驱动来辅助驾驶者的转向操作的电动动力转向装置。
背景技术
以往，电动动力转向装置作为通过将电动马达的输出扭矩传递给转向机构的转向轴或齿条杆等来辅助驾驶者的转向操作的装置而被公知。在车辆的行驶中，当例如在轮胎与路缘石碰撞的情况等从轮胎向转向机构输入大的力时，车轮转向并且在齿条杆上作用大的轴向拉力。由此，齿条杆在轴向上移动，并且被连接在齿条杆上的转向轴旋转。将如上述这样地从轮胎向转向机构作用反向输入而车轮被转向的状态称为反向输入状态。在反向输入大的情况下，设置在齿条杆的顶端的齿条末端部件与被形成在齿条壳体上的止动部碰撞，并向转向机构作用冲击力。
因此，例如在日本专利文献特开平6-8839号公报所提出的电动动力转向装置中，被构成为将电动马达的旋转力经由离合器来传递给转向机构，并在检测出反向输入状态时使离合器分离，以使电动马达的惯性扭矩不传递给转向机构。该反向输入状态的检测通过由转向速度传感器检测出的转向速度和预先设定的设定值的比较来进行。即，在转向速度为设定值以上的情况下判断为反向输入状态。
发明内容
但是，当仅基于转向速度进行反向输入状态的判断时，例如，在车辆通过了像车辙等很浅的沟时转向速度会超过设定值，即使是这种情况，缓和施加到转向机构的冲击力的控制也会不必要地被执行。因此，无法判断如在轮胎与路缘石碰撞的情况这样作用有可能使转向机构受影响(需要冲击缓和)的大的反向输入的状态和作用有不会使转向机构作用受影响(不需要冲击缓和)的小的反向输入的状态。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于排除不会使转向机构受影响的小的反向输入状态，而高精度地检测可能使转向机构受影响的大的反向输入状态。
为了实现上述目的，本发明的特征在于，一种电动动力转向装置，通过设置在转向机构的电动马达的驱动来辅助驾驶者的转向操作，包括：马达输出检测单元，检测所述电动马达的输出；旋转状态检测单元，检测所述转向机构的旋转状态；发电状态检测单元，基于所述马达输出检测单元和所述旋转状态检测单元的检测结果，来检测所述电动马达产生扭矩的方向和所述转向机构的旋转方向为不一致的所述电动马达的发电状态；发电能量计算单元，计算在连续地检测出所述发电状态的期间中由所述电动马达产生的发电能量相当量；反向输入检测单元，当所述计算出的发电能量相当量比判断基准值变大了时，判断为从轮胎向所述转向机构作用反向输入的反向输入状态；以及反向输入旋转抑制单元，在通过所述反向输入检测单元检测出反向输入状态时，抑制基于所述反向输入的所述转向机构的旋转。
该情况下，所述旋转状态检测单元可以检测所述电动马达的旋转速度或者转向轴的旋转速度。
在本发明中，马达输出检测单元检测出电动马达的输出，旋转状态检测单元检测出转向机构的旋转状态。转向机构的旋转状态是指与设置在转向机构的转向操作一起旋转的部件的旋转状态。因此，通过检测电动马达的旋转速度、或者转向轴的旋转速度，能够简单地检测出转向机构的旋转状态。
在从轮胎作用反向输入而转向轮被转向的情况下，转向机构(转向轴)急剧旋转，由于该旋转运动能量电动马达旋转。此时，电动马达为在抑制转向机构的旋转的方向上电流流过马达绕组的发电状态。因此，使电动马达产生扭矩的方向和转向机构的旋转方向为不一致(相反方向)。另外，在如轮胎撞击了路缘的情况那样而作用较大的反向输入的情况下，在电动马达的一次的连续的发电期间中产生的发电能量的量较多。因此，在本发明中，具有发电状态检测单元、发电能量计算单元、反向输入检测单元，通过捕捉到这样的情况，能够精度好地判断有可能对转向机构给与影响的某些较大的反向输入状态。
发电状态检测单元基于马达输入检测单元和旋转状态检测单元的检测结果，检测使电动马达产生扭矩的方向与转向机构的旋转方向为不一致的电动马达的发电状态。发电能量计算单元计算在连续地检测出发电状态的期间中由电动马达产生的发电能量相当量。并且，当由发电能量计算单元计算出的发电能量相当量比判断基准值变大了时，反向输入检测单元判断为从轮胎向转向机构作用反向输入的反向输入状态。因此，排除不对转向机构给与影响的较小的反向输入状态，能够精度好地检测出有可能对转向机构给与影响的某些较大的反向输入状态。
如上所述，当检测出反向输入状态时，反向输入旋转抑制单元抑制由于反向输入而产生的转向机构的旋转。因此，能够缓和对转向机构产生的冲击。
本发明的其他特征在于，所述电动输出检测单元是检测流过所述电动马达的电流的马达电流检测单元，所述发电状态检测单元检测所述电动马达由于所述马达电流检测单元检测出的电流而产生扭矩的方向以及通过上所述旋转速度检测单元检测出的所述转向机构的旋转方向为不一致的所述电动马达的发电状态，所述发电能量计算单元将在所述发电状态连续地检测的期间内、由所述马达电流检测单元检测出的电流和由所述旋转状态检测单元检测出的旋转速度的积进行时间积分而得的值计算为所述发电能量相当量。
在本发明中，通过马达电流检测单元检测出流过电动马达的电流，由此能够判断使电动马达产生扭矩的方向。因此，能够简单地检测出电动马达的发电状态。发电能量计算单元将在所述发电状态连续地检测的期间内、由所述马达电流检测单元检测出的电流和由所述旋转状态检测单元检测出的旋转速度的积进行时间积分而得的值计算为所述发电能量相当量。因此，能够恰当地计算出发电能量相当量。另外，发电能量相当量不需要设为与发电能量相等的值，由于是与用于判断反向输入状态的判断基准值进行比较的值，因此只要伴随发电能量的量的增减而增减的值即可。
本发明的又一特征是所述反向输入旋转抑制单元控制所述电动马达的驱动电路，并使所述电动马达的相间短路，来对所述电动马达发挥制动作用。
由此，短路电流流到马达绕组而使使得转子的旋转停止的制动力发挥作用，因此能够降低转向机构的旋转速度。因此，能够缓和当齿条杆到达了冲程末端位置时、即在齿条末端部件撞击了止动部时产生的撞击。因此，能够提高转向机构、特别是转向轴的耐用性。另外，由于不进行基于电动马达的通常的转向辅助用的通电，因此当齿条末端部件撞击到止动部时，即使转向轴的扭杆由于盘惯性力而扭动，也不会产生因此向撞击方向的转向辅助扭矩。即使如此，也能够降低作用在转向轴上的扭矩。
本发明的又一特征在于，包括：升压电路，使车载电源的输出电压升压并向所述电动马达的驱动电路提供电源；副电源，相对于所述升压电路与所述电动马达的驱动电路并列地连接，并被所述升压电路充电，并且将储蓄的电能放电来辅助对所述电动马达的驱动电路的电源供给；以及再生控制单元，控制所述电动马达的驱动电路，使所述副电源吸收在所述电动马达产生的发电能量。
在本发明中，由于具有使车载电源的输出电压升压并向所述电动马达的驱动电路提供电源的升压电路，因此能够以较大功率驱动电动马达。另外，在升压电路上也连接副电源。副电源通过升压电路的输出被充电，并将蓄电而得的电能释放来辅助对电动马达的驱动电路的电源供应。即，当在电动马达的驱动电路中消耗大功率时，能够通过副电源来辅助电源供应。因此，即使不使车载电源装置的容量增大，也能够实现电动动力转向装置的较大输出。
在由电动马达进行了发电的情况下，需要释放该发电能量。特别是在通过电动马达的相间短路来发挥制动作用的情况下，发电能量通过电动马达和驱动电路中的元件作为热量而被消耗。因此，从防止电动马达和驱动电路的过热的必要性方面，而对基于相间短路的制动器施加限制。因此，在本发明中，使副电源吸收(使再生)被积蓄在电动马达中的发电能量，由此来抑制发热。例如，在作用反向输入时，通过相间短路来发挥制动作用，之后，使副电源吸收蓄积在电动马达中的发电能量。由此，能够防止电动马达和驱动电路的过热，并能够使制动器作用在电动马达上。另外，与在使车载电源吸收(再生)由电动马达产生的发电能量的情况相比，不对升压电路施加负载就可以完成。
本发明的又一特征是包括：充电限制单元，将所述副电源的充电率限制在上限充电率以下；以及上限充电率改变单元，在由反向输入检测单元判断为反向输入状态的情况下，使所述上限充电率增大。
在本发明中，充电限制单元将副电源充电率限制在上限充电率以下来防止副电源的过度充电。如上所述，当施加上限充电率的限制时，在反向输入作用在转向机构时，完全不能是副电源充分地吸收由电动马达产生的发电能量。即，使副电源吸收的发电能量完全被限制在少量。因此，在本发明中，当由反向输入检测单元判断为是反向输入时，上限充电率改变单元使上限充电率增大。因此，能够由副电源吸收的电容量增加，能够使副电源充分吸收由电动马达产生的发电能量。其结果是，能够对电动马达给与充分的制动力。
附图说明
图1是本发明实施方式涉及的电动动力转向装置的简要结构图；
图2是示出辅助控制部实施的主例程的流程图；
图3是示出反向输入判断子例程的流程图；
图4是示出转向辅助控制子例程的流程图；
图5是示出反向输入旋转抑制控制子例程的流程图；
图6是示出电源控制部实施的主例程的流程图；
图7是示出通常充放电控制子例程的流程图；
图8是示出反向输入时充电控制子例程的流程图；
图9是示出在反向输入时的轴扭矩、马达扭矩、轴转速的推移的曲线图；
图10是示出基本辅助扭矩表的特性图；
图11是示出在反向输入时的轴扭矩分量的推移的曲线图；
图12是示出作为变形例的反向输入旋转抑制控制子例程的流程图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的一个实施方式涉及的电动动力转向装置。图1示出了该实施方式涉及的车辆的电动动力转向装置的简要结构。
作为主要部分，该电动动力转向装置包括：转向机构10，通过转向盘11的转向操作使作为转向轮的左前轮Wfl和右前轮Wfr转向；电动马达20，被组装到转向机构10，并产生转向辅助扭矩；马达驱动电路30，用于驱动电动马达20；升压电路40，将主电源100的输出电压升压，并将该升压后的电压作为电源供应给马达驱动电路30；副电源50，与升压电路40和马达驱动电路30之间的电源供应电路并联连接；以及电子控制装置60，控制电动马达20和升压电路40的动作。
转向机构10通过齿条小齿轮机构13将与转向盘11的转动操作连动的转向轴12的绕轴线的旋转转换为齿条杆14的左右方向的冲程运动，通过该齿条杆14的冲程运动使作为转向轮的左前轮Wfl和右前轮Wfr转向。转向轴12包括：主轴12a，在该主轴12a的上端连接有转向盘11；小齿轮轴12c，与齿条小齿轮机构13连接；以及中间轴12b，将主轴12a和小齿轮轴12c经由万向联轴节12d、12e来连接。
齿轮部14a被容纳在齿条壳体15内，齿条杆14的左右两端从齿条壳体15露出而与转向横拉杆16连接。左右的转向横拉杆16的另一端与被设置在左右前轮Wfl、Wfr的转向节17连接。在齿条杆14的与转向横拉杆16的连接部上设置有齿条末端部件18。另一方面，在齿条壳体15的两端形成止动部15a。通过齿条末端部件18和止动部15a的抵接，齿条杆14的左右的冲程移动范围被机械地限制。下面，将齿条杆14通过止动部15a而被限制移动的位置称为冲程末端。另外，将左前轮Wfl和右前轮Wfr仅称为转向轮W。
在转向轴12(主轴12a)上经由减速齿轮19安装有电动马达20。电动马达20例如使用三相无刷马达。电动马达20通过转子的旋转来经由减速齿轮19驱动转向轴12使得该转向轴绕其中心轴旋转，对转向盘11的转动操作赋予转向辅助扭矩。
在电动马达20上设置有转角传感器21。该转角传感器21被组装到电动马达20内，并输出与电动马达20的转子的旋转角度位置相应的检测信号。该转角传感器21的检测信号被用于电动马达20的转角和转角速度的计算。另一方面，由于该电动马达20的转角与转向盘11的转向角成比例，因此也共同地被用作转向盘11的转向角。另外，由于对电动马达20的转角进行时间微分而得的转角速度与转向盘11的转向角速度成比例，因此也共同地被用作转向盘11的转向速度。以下，将通过转角传感器21的输出信号而检测的转向盘11的转向角的值称为转向角θx，将对该转向角θx进行时间微分得到的转向速度的值称为转向速度ωx。转向角θx通过正负值来分别表示相对于转向盘11的中立位置的右方向和左方向的转角。在本实施方式中，将转向盘11的中立位置设为“0”，以正值表示朝向相对于中立位置的右方向的转角，以负值表示朝向相对于中立位置的左方向的转角。另外，作为转向速度ωx，用正值表示转向盘11向右方向旋转时的转向速度，用负值表示转向盘11向左方向旋转时的转向速度。该转向速度与转向轴12的旋转速度成比例，相当于本发明中的转向机构的旋转速度。另外，转向角的大小以及转向速度的大小用其绝对值来表示。
在转向轴12(主轴12a)上，在转向盘11和减速齿轮19之间设置有转向扭矩传感器22。转向扭矩传感器22检测作用在被安装于转向轴12(主轴12a)的扭杆(省略图示)上的扭力来作为赋予给转向盘11的转向扭矩Tx。例如，在扭杆的轴向的两端设置分解器，基于通过这两个分解器检测的旋转角度的差来检测转向扭矩Tx。
另外，作为转向扭矩Tx，用正值表示在转向轴12上作用在右旋转方向上的扭矩(扭杆的上部相对于下部相对为右旋转位置的扭动状态下的扭矩)，用负值表示作用在左旋转方向上的扭矩(扭杆的上部相对于下部相对为左旋转位置的扭动状态的扭矩)。另外，转向扭矩的大小用其绝对值来表示。
马达驱动电路30通过由MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)构成的六个开关元件SW1～SW6而构成了三相逆变电路。具体地说，采用了以下的构成：将上臂电路和下臂电路串联连接，所述上臂电路并列设置有第一开关元件SW1、第二开关元件SW2、以及第三开关元件SW3，所述下臂电路并列地设置有第四开关元件SW4、第五开关元件SW5、以及第六开关元件SW6，从上下臂电路之间引出针对电动马达20的供电线37。
在马达驱动电路30上设置有检测流向电动马达20的电流的马达电流传感器38。该马达电流传感器38分别检测流向各相(U相、V相、W相)的电流，并将与该检测出的电流值对应的检测信号输出给电子控制装置60的辅助控制部61。以下，将通过马达电流传感器38测定的电流值称为马达电流im。作为马达电流im，用正值表示流动以使得电动马达20产生右方向的转向扭矩的电流，用负值表示流动以使得电动马达20产生左方向的转向扭矩的电流。另外，马达电流的大小用其绝对值来表示。
马达驱动电路30的各开关元件SW1～SW6各自的栅极与电子控制装置60连接，并通过从电子控制装置60输出的PWM控制信号来控制占空比。由此，电动马达20的驱动电压被调整为目标电压。另外，如在图中以电路符号所示那样地，在构成开关元件SW1～SW6的MOSFET中的构造上寄生有二极管。
接着，对电动动力转向装置的电源供应***进行说明。电动动力转向装置从作为车载电源的主电源100被供应电源。主电源100构成为并联地连接额定输出电压12V的作为一般的车载电池的主电池101以及通过发动机的旋转而发电的额定输出电压14V的交流发电机102。在主电池101的电源端子(+端子)连接电源供应源线103，在接地端子上连接接地线111。在该电源供应源线103和接地线111之间连接交流发电机102。
电源供应源线103分支为控制系电源线104和驱动系电源线105。控制系电源线104作为用于向电子控制装置60供应电源的电源线而发挥功能。驱动系电源线105作为向马达驱动电路30和电子控制装置60这两者供应电源的电源线而发挥功能。
在控制系电源线104上连接点火开关106。在驱动系电源线105上连接主电源继电器107。该主电源继电器107通过来自电子控制装置60的辅助控制部61的接通信号将接点闭合，而形成针对电动马达20的供电电路，并通过断开信号将接点分断，而断开针对电动马达20的供电电路。控制系电源线104与电子控制装置60的电源+端子连接，但是在其中途在比点火开关106靠负载那侧(电子控制装置60侧)具有二极管108。该二极管108的阴极朝向电子控制装置60侧而设置，阳极朝向主电源100侧而设置，该二极管108是能够仅向电源供应方向通电的防逆流元件。
在驱动系电源线105上分支设置在比电源继电器107靠负载那侧与控制系电源线104连接的连结线109。该连结线109与控制系电源线104中的比二极管108的连接位置靠电子控制装置60那侧连接。另外，在连结线109上连接二极管110。该二极管110的阴极朝向控制系电源线104侧而设置，阳极朝向驱动系电源线105侧而设置。因此，构成了能够经由连结线109从驱动系电源线105向控制系电源线104供应电源，但是无法从控制系电源线104向驱动系电源线105供应电源的电路结构。驱动系电源线105以及接地线111与升压电路40连接。另外，接地线111还与电子控制装置60的接地端子连接。
升压电路40包括：电容器41，被设置在驱动系电源线105和接地线111之间；升压用绕组42，串联地设置在比电容器41的连接点靠负载那侧的驱动系电源线105上；第一升压用开关元件43，被设置在升压用绕组42的负载侧的驱动系电源线105和接地线111之间；第二升压用开关元件44，串联地设置在比第一升压用开关元件43的连接点靠负载的那侧的驱动系电源线105上；以及电容器45，被设置在第二升压用开关元件44的负载侧的驱动系电源线105和接地线111之间。在升压电路40的二次侧连接升压电源线112。
在本实施方式中，使用MOSFET作为该升压用开关元件43、44，但是也能够使用其他的开关元件。另外，如在图中以电路符号所示那样地，在构成升压用开关元件43、44的MOSFET的构造上寄生有二极管。
升压电路40通过电子控制装置60的电源控制部62来进行升压控制。电源控制部62向第一、第二升压用开关元件43、44的栅极输出预定周期的脉冲信号，使两个开关元件43、44接通/断开，并通过将从主电源100供应的电源升压而向升压电源线112上产生预定的输出电压。在该情况下，第一、第二升压用开关元件43、44被控制成其接通/断开动作相反。升压电路40以如下方式动作：通过接通第一升压用开关元件43并断开第二升压用开关元件44，向升压用绕组42仅以短时间流过电流而在升压用绕组42中储存电力，紧跟其后，断开第一升压用开关元件43并接通第二升压用开关元件44而输出储存在升压用绕组42中的电力。
第二升压用开关元件44的输出电压通过电容器45被平滑。因此，从升压电源线112输出稳定的升压电源。在该情况下，可以通过并联地连接频率特性不同的多个电容器使平滑特性提高。另外，通过设置在升压电路40的输入侧的电容器41来去除对主电源100侧的噪声。
升压电路40的升压电压(输出电压)可以通过控制第一、第二升压用开关元件43、44的占空比(PWM控制)来调整，例如被构成为能够在20V～50V的范围内调整升压电压。作为升压电路40，可以使用通用的DC-DC变换器。
升压电源线112分支为升压驱动线113和充放电线114。升压驱动线113与马达驱动电路30的电源输入部连接。充放电线114与副电源50的正极端子连接。
副电源50是通过升压电路40而被充电并且当在马达驱动电路30中需要大功率时辅助主电源100向马达驱动电路30供应电源的蓄电装置。因此，副电源50构成为串联地连接多个蓄电单元以使得能够维持升压电路40的与升压电压相当的电压。副电源50的接地端子与接地线111连接。作为该副电源，例如可以使用电容器(双电荷层电容器)和二次电池等。
在升压电路40的输出侧设置第一电流传感器51和第一电压传感器52。第一电流传感器51将表示流经升压电源线112的电流值的检测信号输出给电源控制装置60的电源控制部62。另外，第一电压传感器52将表示升压电路40的输出电压的检测信号输出给电源控制部62。以下，将通过第一电流传感器51检测的电流称为输出电流i1，将通过第二电压传感器52检测的电压称为输出电压v1。
在充放电线114上设置副电源继电器115。该副电源继电器115通过来自电源控制部62的接通信号将接点闭合而形成副电源50的充放电电路，并通过断开信号将接点分断而断开副电源50的充放电电路。此外，在充放电线114上设置检测流经副电源50的电流的第二电流传感器53、以及检测副电源50的输出电压(电源电压)的第二电压传感器54。第二电流传感器53区别电流的流向，即区别从升压电路40流向副电源50的充电电流和从副电源50流向马达驱动电路30的放电电流而测定它们的大小，并将与测定值相应的检测信号输出给电源控制部62。下面，将通过第二电流传感器53检测的电流称为实际充放电电流i2，将通过第二电压传感器54检测的电压称为副电源电压。在本实施方式中，实际充放电电流i2当作为充电电流流动时使用正值来表示，当作为放电电流流动时使用负值来表示。
电子控制装置60将包括CPU、ROM、RAM等的微型计算机作为主要部分而被构成，根据其功能被大致分为辅助控制部61和电源控制部62。辅助控制部61连接转角传感器21、转向扭矩传感器22、马达电流传感器38以及车速传感器23，并输入表示转向角θx、转向扭矩Tx、马达电流im、车速Vx的传感器信号。
辅助控制部61基于这些传感器信号向马达驱动电路30输出PWM控制信号而驱动控制电动马达20，辅助驾驶者的转向操作。另外，辅助控制部61不断监视是否未发生从轮胎向转向机构10作用反向输入的反向输入状态，当检测出反向输入状态时，停止转向辅助，并使基于电动马达20的相间短路的制动发挥作用来抑制转向机构10的旋转。转向机构10的旋转是指根据转向操作而旋转的部件，即转向轴12或电动马达20的旋转。
电源控制部62通过进行升压电路40的升压控制来控制副电源50的充电和放电。在电源控制部62上连接第一电流传感器51、第一电压传感器52、第二电流传感器53以及第二电压传感器54，并输入表示输出电流i1、输出电压v1、实际充放电电流i2、副电源电压v2的传感器信号。另外，电源控制部62被构成为能够与辅助控制部61相互进行信号的发送和接收。电源控制部62基于这些传感器信号以及输入到辅助控制部61的传感器信号向升压电路40输出PWM控制信号。升压电路40通过随输入的PWM控制信号来控制第一、第二升压用开关元件43、44的占空比，来改变作为其输出电压的升压电压。另外，当通过辅助控制部61检测出反向输入状态时，电源控制部62进行控制以使得副电源50的上限充电率上升而使副电源50良好地吸收由电动马达20产生的发电能量。
接着，对电子控制装置60的辅助控制部61进行的处理进行说明。图2表示由辅助控制部61实施的主控制例程，其被存储在电子控制装置60的ROM内作为控制程序。主控制例程通过点火开关106的接通(ON)来起动。另外，当主控制例程起动时，接通信号被输出给主电源继电器107，主电源继电器107的接点闭合而向升压电路40供应电源。
当主例程启动时，辅助控制部61在步骤S10中进行反向输入判断处理。该反向输入判断处理按照图3所示的子例程来处理。关于该处理将在后面进行说明，其是检测转向轮W的轮胎与路缘石相碰撞的情况这样可能对转向机构10给与影响的大的反向输入的处理，对于不对转向机构给与影响这样的小的反向输入则从检测对象中排除。在反向输入判断处理中，当检测出反向输入时判断标志F被设定为“1”，当没有检测出反向输入时判断标志F被设定为“0”。
辅助控制部61在步骤S20中基于判断标志F来判断是否检测出反向输入，在没有检测出反向输入的情况下(F＝0)，在步骤S30中进行转向辅助控制处理，在检测出反向输入(F＝1)的情况下，在步骤S40中进行反向输入旋转抑制控制处理。
转向辅助控制处理按照图4所示的子例程来进行处理，反向输入旋转抑制控制处理按照图5所示的子例程来处理。辅助控制部61在通过步骤S10的反向输入判断处理没有检测出反向输入的期间，至点火开关106断开为止，以预定的短的周期来重复步骤S30的转向辅助控制处理。另一方面，在通过步骤S10的反向输入判断处理检测出反向输入的情况下，进行步骤S40的反向输入旋转抑制控制处理而结束主例程。进而，在检测出反向输入的情况下，至点火开关106再次接通为止，转向辅助控制处理被停止。可以使得即使点火开关106再次接通也不重新进行转向辅助控制处理。另外，可以使得如果反向输入旋转抑制控制处理结束就重新进行转向辅助控制。
首先，对步骤S10的反向输入判断处理进行说明。图3是将步骤S10的处理具体地表示为反向输入判断子例程的流程图。当反向输入判断子例程起动时，辅助控制部61首先在步骤S11中读入通过马达电流传感器38检测出的马达电流im和通过转角传感器21检测出的转向角θx。
接着，辅助控制部61在步骤S12中判断马达电流im和转向速度ωx的积(im×ωx)是否为负值。转向速度ωx是对转向角θx进行时间微分而求出的。作为马达电流im，用正值表示流动以使电动马达20向右方向产生转向扭矩的电流，用负值表示流动以使电动马达20向左方向产生转向扭矩的电流。另外，作为转向速度ωx，用正值表示转向轴12向右方向旋转的速度，用负值表示转向轴12向左方向旋转的速度。因此，在马达电流im和转向速度ωx的积为负值的情况下为，电动马达20的转子通过转向轴12的旋转而旋转，电动马达20正在发电的状态。
辅助控制部61当在步骤S12中判断为“否”、即为电动马达20没有发电的状态时，在步骤S13中将后述的发电能量相当量E的值清零，在步骤S14中判断为“没有反向输入”而将判断标志F设定为“0”，并跳出反向输入判断子例程。另一方面，当在步骤S12中判断为“是”、即为电动马达20正在发电的状态时，在步骤S15中通过下式计算出发电能量相当量E。
E＝∫|im×ωx|dt
由于反向输入判断子例程以预定的短周期重复，因此在该步骤S15中，以预定的周期计算马达电流im与转向速度ωx之积的绝对值|im×ωx|，并将对其运算结果进行累积而得的值设为发电能量相当值E。
接着，辅助控制部61在步骤S16中判断计算出的发电能量相当量E是否比预先设定的判断基准值E0大。在发电能量相当量E为判断基准值E0以下的情况下(S16：否)，在步骤S14中判断为“没有反向输入”并将判断标志F设定为“0”，跳出反向输入判断子例程。该发电能量相当量E不需要设为与通过电动马达20的发电而产生的能量的量相等的值，由于其是与用于判断反向输入状态的判断基准值E0相比较的值，因此只要是随着在实际的电动马达20中产生的发电能量的量的增减而增减的值即可。
辅助控制部61在每次进行了反向输入的判断时将表示判断标志F的信息输出给电源控制部62。
辅助控制部61重复这样的处理，在当发电能量相当量E不超过判断基准值E0时检测出电动马达20的发电中断的情况下(S12：否)，将累积后的发电能量相当量E的值清零(S13)。另一方面，当在电动马达20中发电状态继续且发电能量相当量E超过了判断基准值E0时(S16：是)，在步骤S17中判断当前时刻的转向速度ωx是否比判断基准值ω0大。如果转向速度ωx为判断基准值ω0以下，则辅助控制部61在步骤S14中判断为“没有反向输入”并跳出反向输入判断子例程。另一方面，如果转向速度ωx超过了判断基准值ω0，则在步骤S18中判断为“存在反向输入”并将判断标志F设定为“1”，跳出反向输入判断子例程。
图9是测定转向轮W的轮胎与路缘碰撞时的转向轴12的转向速度(相当于转向速度ω。下面称为轴旋转速度)、马达扭矩(相当于马达电流Im)以及作用于转向轴12的扭矩(以下称为轴扭矩)的时间推移而得到的曲线图。在时刻t1中，当轮胎与路缘石碰撞时，转向轮W被转向，齿条杆14在轴向上移动。由此，齿条杆14的轴向的运动能量经由齿条小齿轮机构13被传递给转向轴12，转向轴12旋转。另外，通过转向轴12的旋转，电动马达20的转子同向旋转。并且，在时刻t2中，齿条杆14到达冲程末端，设置在齿条杆14的两端上的齿条末端部件18中的一者与齿条壳体15的止动部15a碰撞。下面，将该碰撞称为冲程末端碰撞。
在图中，马达扭矩产生的旋转方向和转向轴12的旋转方向不同的期间是由电动马达20产生发电能量的发电期间。图中，对马达扭矩波形进行了填充的期间为发电期间。如图所示，当轮胎与路缘石碰撞时转向轴12开始旋转。此时，在转向轴12中，相对于输入侧(转向盘侧)，输出侧(转向轮W侧)先进行旋转。因此，在转向扭矩传感器22中，由于检测到与转向轴12的旋转方向相反的方向的转向扭矩Tx，因此电动马达20向与转向轴12的旋转方向相反的方向上被驱动控制。但是，由于轴旋转速度非常快，因此，由于与电动马达20的电角度相应的转向控制无法追随、以及转向轴12的旋转能量大，因而电动马达20的转子被转向轴12旋转。因此电动马达20为发电状态。
并且，当齿条杆14达到冲程末端时，齿条杆14的移动被限制。此时，转向轴12在振动的状态下(在使旋转方向向左右反转的状态下)停止。因此，电动马达20的发电期间在齿条杆14到达冲程末端时暂时结束，之后断续地发生。在该情况下，在作用有反向输入的初始的发电期间内发电能量的发生量大。
电动马达20发电的情况除了上述碰撞路缘石的情况以外，也发生在通过驾驶者的快速转向操作使电动马达20的转子旋转的情况。例如，发生在静态转向操作时转回转向盘的瞬间或回避碰撞等紧急操作时。随着这样的驾驶操作而电动马达20产生的发电能量比在碰撞路缘石时电动马达20产生的发电能量小很多。因此，将判断基准值E0预先设定为比被估计为通过驾驶操作而产生的发电能量相当量(在一次发电期间产生的发电能量相当量)大并且比被估计为通过碰撞路缘石那样大的反向输入而产生的发电能量相当量小的设定值，由此能够判别基于驾驶操作的发电和基于碰撞路缘石那样大的反向输入的发电。由此，能够将给与转向机构10的影响小的反向输入从可能对转向机构10给与影响的反向输入的判断中排除。
另外，在反向输入判断的子例程中，由于基于连续的发电期间中的发电能量相当量而判断反向输入，因此例如不存在因捕捉瞬时的转向速度的增大而误检测反向输入状态的问题。
接着，对步骤S30的转向辅助控制处理进行说明。图4是将步骤S30的处理具体地表示为转向辅助控制子例程的流程图当转向辅助控制子例程启动时，辅助控制部61在步骤S31中读入通过车速传感器23检测出的车速Vx和通过转向扭矩传感器22检测出的转向扭矩Tx。
接着，辅助控制部61在步骤S32中参考图10所示的辅助扭矩表来计算根据输入的车速Vx和转向扭矩Tx设定的基本辅助扭矩Tas。辅助扭矩表存储在电子控制装置60的ROM内，并被设定为随着转向扭矩Tx的增加而基本辅助扭矩Tas也增加，并且车速Vx越低基本辅助扭矩Tas就为越大的值。另外，在图10中示出了向右方向转向时的辅助扭矩图，但是在向左方向转向的情况下，只是基本辅助扭矩Tas的方向不同，其大小是相同的。
接着，辅助控制部61在步骤S33中将补偿扭矩与该基本辅助扭矩Tas相加来计算目标指令扭矩T*。该补偿扭矩例如作为与返回扭矩之和来计算，所述返回扭矩对应于与转向角θx成比例增大的朝向转向轴12的基本位置的复原力以及与转向速度ωx成比例增大并与转向轴12的旋转相向的阻力。转向角θx使用在步骤S11中读入的值，转向速度通过将ωx对转向角θx进行时间微分来求出。
接着，辅助控制部61在步骤S34中计算与目标指令扭矩T*成比例的目标电流ias*。目标电流ias*通过目标指令扭矩T*除以扭矩常数来求出。
接着，辅助控制部61在步骤S35计算在电动马达20中流过的马达电流im和目标电流ias*的偏差Δi，通过基于该偏差Δi的PI控制(比例积分控制)来计算目标指令电压v*。另外，马达电流im使用在步骤S11中读入的值。
然后，辅助控制部61在步骤S36中将与目标指令电压v*相应的PWM控制信号输出给马达驱动电路30，并跳出转向辅助控制子例程。转向辅助控制子例程不限于在步骤S10的反向输入判断处理中检测反向输入，而是以预定的快周期被反复执行。因此，通过执行转向辅助控制例程，来控制马达驱动电路30的开关元件SW1～SW6的占空比，并得到与驾驶者的转向操作相应的期望的辅助扭矩。
另外，这样的电动马达20的反馈控制通过由两相的d-q轴坐标系表示的向量控制而进行，所述两相的d-q轴坐标系将电动马达20的旋转方向设为q轴，并将与旋转方向正交的方向设为d轴。因此，辅助控制部61具有三相/两相坐标转换部(省略图示)，所述三相/两相坐标转换部将由马达电流传感器38检测出的三相的马达电流im(iu、iv、iw)基于马达电角度转换为d-q轴坐标系，通过该三相/两相坐标转换部将三相的马达电流im转换为d轴电流id和q轴电流iq。另外，即使在目标电流ias*的设定中，也计算出d-q轴坐标系中的目标电流(d轴目标电流id*，q轴目标电流iq*)。该情况下，d-q轴坐标系中的q轴电流成为产生扭矩的电流分量。因此，在步骤S34中，作为目标电流ias*，q轴目标电流基于目标指令扭矩T*而被设定。另外，辅助控制部61为了计算出与偏差(id*-id、iq*-iq)相对应的三相的电压指令值(指令电压v*)，而具有两相/三相坐标转换部(省略图示)，通过该两相/三相坐标转换部来计算三相的指令电压v*。
在本申请说明书中，由于本发明在使用这样的d-q轴坐标系的控制上并不具有特征，因此对将d-q轴坐标系中的目标电流(d轴目标电流id*、q轴目标电流iq*)简单地表现为ias*、将d-q轴坐标系中的实电流(d轴电流id、q轴电流iq)表现为马达电流im进行说明。另外，使用在上述的反向输入判断例程中的马达电流im相当于d-q轴坐标系中的q轴实电流iq。
接着，对步骤S40的反向输入旋转抑制控制处理进行说明。图5是将步骤S50具体地表示为反向输入旋转抑制控制子例程的的流程图。一旦反向输入旋转抑制控制子例程起动，辅助控制部61首先在步骤S41中停止转向辅助控制。即，将目标电流ias*设定为零(ias*＝0)。
接着，辅助控制部61在步骤是42中向马达驱动电路30输出PWM控制信号，以使电动马达30的相间短路，即、使三相中的至少两相的马达绕组短路。在本实施方式中，使马达驱动电流30中的U相和W相的上臂的开关元件SW1、SW3同时为接通状态(占空比为100％)，将其他的开关元件SW2、SW3、SW5、SW6设为断开状态(占空比为0％)。电动马达20由于其转子通过反向输入而旋转，因此感应电动势引起的短路电流流过马达绕组，来作用使转子的旋转停止的制动力。另外，此时在马达绕组中蓄积发电能量。
接着，辅助控制部61在步骤S43中待机到预先设定的设定时间经过位置为止。在相间短路了的情况下，发电能量作为热而被消耗，马达绕组和马达驱动电路30过热。因此，为了防止过热而设定时间限制。辅助控制部61在从相间短路开始而经过了设定时间时，在步骤S44中向马达驱动电路30输出PWM控制信号，以使蓄积在马达绕组中的发电能量放出到副电源50并使副电源50吸收。在本实施方式中，将马达驱动电路30中的U相的上臂的开关元件SW1和W相的下臂的开关元件SW6同时为接通状态(占空比为100％)，将其他的开关元件SW2、SW3、SW4、SW5设为断开状态(占空比为0％)。由此，蓄积在马达绕组中的发电能量被副电源50吸收(被再生)，副电源50被充电。另外后面进行叙述，在检测出反向输入时，由于副电源50的充电率的上限值被增加设定，因此能够使副电源50吸收大量的发电能源。因此，能够充分地进行基于相间短路的制动。
辅助控制部61在控制马达驱动电路30而形成对副电源50的充电电路之后，在步骤S45中到点火开关106被断开为止，维持该状态，当点火开关106被断开时，结束反向输入旋转抑制控制子例程。由此主例程结束。
图11是分成各个分量来表示在没有进行反向输入抑制控制的情况下的、轮胎撞击路缘时的轴扭矩的时间推移的曲线图。轴扭矩主要表示由电动马达20产生的马达扭矩、马达惯性扭矩、盘惯性扭矩的总计。在时刻t1，当转向轮W的轮胎撞击路缘时，如上所述齿条杆14向轴向移动，由此，转向轴12和电动马达20旋转。并且，在时刻t2，齿条杆14到达冲程末端，齿条末端部件18撞击止动部15a(冲程末端撞击)。
该情况下，在冲程末端撞击之前，转向轴12的输出侧先进行旋转，输入侧(转向盘11侧)延迟进行旋转。当发生冲程末端撞击时，转向轴12的输出侧的旋转被齿条杆14的停止而限制，但是由于转向轴12的输入侧被开放，因此通过盘惯性扭矩和马达惯性扭矩能够进一步进行旋转。因此，以冲程末端撞击时为界，转向轴12的扭杆扭向相反方向。此时，转向扭矩传感器22由于检测出为与使转向盘11向冲程末端撞击方向旋转相同方向的转向扭矩Tx，因此电动马达20的要输出的扭矩也向冲程末端撞击方向作用。因此，作用在转向轴12上的扭矩(扭矩)变得非常大。因此，转向轴12的强度(中间轴12b、小齿轮轴12c、以及连接它们的万向联轴节12d、12e的强度)需要提高。
因此，在本实施方式中，在检测出反向输入的时刻停止转向辅助控制，防止作用在冲程末端撞击方向上的马达扭矩的产生，并进行电动马达20的相间短路，使制动力作用在电动马达20上并降低作用在旋转轴12上的扭矩。其结果是，能够降低转向轴12的强度。
接着，对电子控制装置60的电源控制部62进行的处理进行说明。图6表示通过电源控制部62实施的主控制例程，并作为控制程序被存储在电子控制装置60的ROM中。主控制例程通过点火开关106的接通(on)而起动，与由上述辅助控制部61执行的主例程并行进行。
当起动主例程时，电源控制部62在步骤S50中读入辅助控制部61输出的判断标志F。接着，电源控制部62在步骤S51中基于判断标志F判断是否检测出反向输入，在没有检测出反向输入的情况下(F＝0)，在步骤S60中进行通常充放电控制处理，在检测出反向输入(F＝1)的情况下，在步骤S70中进行反向输入时的充电控制处理。
通常充放电控制处理按照图7所示的子例程来处理，反向输入时充电控制处理按照如图8所示的子例程来处理。辅助控制部61在步骤S51中没有检测出反向输入的期间，到点火开关被断开为止，以预定的短周期重复步骤S60的通常充放电控制处理。另一方面，在步骤S51中，在检测出反向输入的情况下，进行步骤S40的反向输入时充电控制处理并结束主例程。
首先，对步骤S60的通常充放电控制进行说明。图7是将步骤S60的处理具体地表示为通常充放电控制子例程的流程图。一旦启动通常充放电控制子例程，则电源控制部62在步骤S61中读入副电源50的实际充电率Rx。电源控制部62与通常充放电控制子例程不同，以预定的周期重复执行充放电检测处理，在步骤S61中，读入由该充电率检测处理检测出的副电源50的最新充电率作为实际充电率Rx。
充电率(SOC：State of Charge)是表示剩余容量与满充电容量的比例。电源控制部62基于由第二电流传感器53检测出的实际充放电电流i2和由第二电压传感器54检测出的副电源电压v2来检测副电源50的实际充电率Rx。例如可以通过测定副电源50的内部阻抗来计算充电率。内部阻抗通过放电电流和放电电压来计算。由于内部阻抗和充电率具有相关关系，因此预先存储针对内部阻抗的充电率的计算表，能够参考该计算表来计算出充电率。
另外，监视副电源50的充放电电流i2，将对充放电电流i2累积后的值(从充电电流的累积值中减去放电电流的累积值之后的值)加到初始充电电容上也能计算出充电率。该情况下，初始充电电容可以预先存储在存储器中，也可以基于定期地流过副电源50的放电电流的电压下将量来计算。
另外，作为副电源50在使用电容器(双电荷层电容器)的情况下，在点火开关106断开时，使副电源50的电荷放电到主电池101，通常如果将点火开关106接通时的初始充电电容设定为零，则能够将充放电电流i2的累积值估计为副电源50的充电电容。在该情况下，实际充电率Rx为(充放电电流i2的累积值/满充电电容)。
返回到通常充放电控制子例程的说明。电源控制部62在步骤S62中判断实际充电率Rx是否比预先设定的上限充电率R1(例如60％)低。在实际充电率Rx达到了上限充电率R1的情况下(S62：否)，为了不进行以上的充电而将目标充放电电流i2*设定为零(i2＝0)。另一方面，在实际充放电Rx没有达到上限充电率R1的情况下(S62：是)，使目标充放电电流i2*通过以下计算来求出。另外，上限充电率R1如后述的处理可知，不只是设定实际充电率Rx的上限，也作为目标充电率而发挥作用。
i2*＝(Wmax-Wx)/v2
这里，Wmax是升压电路40的输出允许功率，Wx是马达驱动电路30的消耗功率，v2是通过第一电压传感器52检测出的输出电压。输出允许功率Wmax是基于升压电路40的标准而预先设定的值。另外，马达驱动电路30的消耗功率Wx通过从由第一电流传感器51检测出的输出电流i1减去由第二电流传感器53检测出的实际充放电电流i2而得的值(i1-i2)和由第一电压传感器52检测出的输出电压v1的积而计算出的。因此，该步骤S64中的处理包含第一电流传感器51、第二电流传感器53的电流测定值、以及第一电压传感器52的电压测定值的读入处理。另外，在马达驱动电路30的消耗功率Wx的计算中，可以基于由马达电流传感器38检测出的马达电流im和由第一电压传感器52检测出的输出电压v1来进行计算。
接着，电源控制部62在步骤S65中判断目标充放电电流i2*是否为正值。如上所述，目标充放电电流i2*从升压电路40的输出允许功率Wmax中减去马达驱动电路30的消耗功率Wx，并将该减法后的值用输出电压v2去除而得的值。因此，如果电动马达20的消耗功率Wx是升压电路40的输出允许功率Wmax范围内，则i2*＞0(S65：是)，相反地，在马达驱动电路30的消耗功率Wx为升压电路40的输出允许功率Wmax以上的情况下为i2*≤0(S65：否)。
在目标充放电电流i2*为零以下(i2*≤0)的情况下，在步骤S63中将目标充放电电流i2*重新设定为零(i2*＝0)。另一方面，在目标充放电电流i2*为正值(isub*＞0)的情况下，不改变目标充放电电流i2*。
电源控制部62当这样设定目标充放电电流i2时，该处理进入到步骤S66。在步骤S66中，基于目标充放电电流i2*和实际充放电电流i2的偏差对升压电路40的升压电压进行反馈控制。即，控制升压电路40的升压电压，以使目标充放电电流i2*和实际充放电电流i2的偏差(i2*-i2)变没。在本实施方式中，进行基于偏差(i2*-i2)的PID控制。
电源控制部62向升压电路40的第一、第二升压用开关元件43、44输出预定周期的脉冲信号，来接通、断开两个开关元件43、44，并使从主电源100提供的电力升压。该情况下，通过改变该脉冲信号的占空比来控制升压电压。
根据该通常充放电子例程，如果目标充放电电流i2*是正值(i2*＞0)，则进行升压控制，以使在副电源50中电流朝向充电方向流动，另外使其大小为目标充放电电流i2*。从而，从升压电路40输出的升压电压以比副电源50的电源电压变高地来进行控制。即，在实际充电率Rx不满足上限充电率R1的状态下，并且相对于马达驱动电路30的消耗功率(用于驱动电动马达20而被消耗的功率)在升压电路40的输出上没有余裕的情况下，主电源100的电力经由升压电路40而向副电源50充电。并且，在确保对马达驱动电路30的电力供应量的基础上，由于为了最大限度地使用升压电路40的电源提供能力来进行充电，而设定目标充放电电流i2*，因此能够迅速地对副电源50进行充电。
另一方面，在目标充放电电流i2*被设定为零的情况下(i2*＝0)控制升压电路40的升压电压，以避免充电电流和放电电流流入到副电源50。进而，升压电路40的升压电压被控制为与副电源50的电源电压相同的电压。因此，副电源50不被充电。另外，在马达驱动电路30的消耗功率没有超过升压电路40的输出能力的范围内，维持升压电压以避免从副电源50流入放电电流，马达驱动电路30仅在升压电路40的输出功率下工作。并且，当马达驱动电路30的消耗功率达到了超过升压电路40的输出能力界限的状态时，不管是否进行升压控制，都不能将副电源50的放电电流维持在零，升压电压下降。由此，从副电源50向马达驱动电路30提供不足电力部分。即，马达驱动电路30的消耗功率在升压电路40的输出能力范围内不使用副电源50的功率，而仅是在需要超过输出能力的大功率时施加给主电源100，并从副电源50向马达驱动电路30提供电源。
接着，对步骤S70的反向输入时充电控制处理进行说明。图8是将步骤S70的处理具体地表示为反向输入时充电控制子例程的流程图。反向输入时充电控制子例程在通过辅助控制部61检测出反向输入时而起动。此时，在辅助控制部61中，如上所述，通过反向输入旋转抑制控制处理控制马达驱动电路30，以使电动马达20的相间短路进行设定时间之后，使副电源50吸收蓄积在电动马达20中的发电能量。
因此，电源控制部62执行以下处理以能够良好地吸收蓄积在电动马达20中的发电能量。首先，在步骤S17中，停止基于升压电路40的升压动作。即，停止向升压电路40的第一升压用开关元件43和第二升压用开关元件44输出脉冲信号。接着，在步骤S72中读入实际充电率。接着，在步骤S73中判断实际充电率Rx是否为上限充电率R2以上。该上限充电率R2被设定为比在通常充电控制处理中使用的上限充电率R1大的值(例如95％)。在实际充电率Rx小于上限充电率R2的情况下(S73：否)，该处理返回到步骤S72。即，在实际充电率Rx达到上限充电率R2为止，当读入实际充电率Rx时，继续与上限充电率R2进行比较判断。
此时，在辅助控制部61中，在对电动马达20的相间短路进行设定时间之后，将蓄积在电动马达20中的发电能量经由马达驱动电路30发送给副电源50侧。因此，发电能量被副电源50再生，副电源50的实际充电率Rx上升。该情况下，由于将上限充电率R2切换到比在通常充电控制处理中使用的上限充电率R1大的值，因此能够增多再生量，并能够充分产生在电动马达20中基于相间短路而产生的制动力。另外，由于不需要经由升压电路40对主电池101进行再生，因此能够不对升压电路40增加负担地来进行再生。
电源控制部62在步骤S73中，待机直到实际充电率Rx达到上限充电率R2，当通过在电动马达20中蓄积的发电能量的再生实际充电率Rx达到上限充电率R2时，在步骤S74中，向副电源继电器115输出断开信号。由此，副电源继电器115打开内部接点而断开充电电路。从而停止副电源50的充电。另外，副电源继电器115在开始电源控制部62的主例程时，通过接通信号关来闭接点而进行控制。
电源控制部62在通过副电源继电器115断开对副电源50的充电电路之后，在步骤S75中到点火开关106断开为止，维持该状态。此时，在不能由副电源50吸收尽蓄积在电动马达20中的发电能量的情况下，其剩下的发电能量作为主电源100的主电池101的充电和各电路中的发热而被消耗。
电源控制部62当点火开关106断开时，结束反向输入时充电控制子例程。由此结束主例程。
根据以上说明的本实施方式的电动动力转向装置，由于基于在电动马达20中产生的发电能量相当量来判断有无反向输入，因此能够排除不对转向机构10给与影响的较小的反向输入状态，并能够精度好地检测出有可能对转向机构10给与影响的较大的反向输入状态。
另外，在检测反向输入时，由于使电动马达20的相间短路来在马达绕组中流过短路电流，并产生发电制动，因此能够抑制转向轴12的旋转，并在冲程末端撞击时降低作用在转向轴12上的扭矩。因此，能够从冲击上保护转向轴12，并能够降低转向轴12的强度，实现轻型化、低成本化。
另外，由于使辅助主电源100的电源提应的副电源50再生在发电制动时被蓄积的发电能量，因此能够有效利用该副电源50，并能够实现电动马达20和马达驱动电路30的过热。另外，在使副电源50再生发电能量的情况下，由于使副电源50的上限充电率增大，因此能够增多再生量，能够充分地产生在电动马达20的相间短路的制动力。
另外，由于具有对主电源100的输出电压进行升压并向马达驱动电路30提供电源的升压电路40，因此能够以大功率驱动电动马达20。另外，相对于升压电路40，与马达驱动电路30并列地连接副电源50，当在马达驱动电路30中需要大功率时，由预先蓄积在副电源50中的电能辅助对马达驱动电路30的电源供应，因此即使不实现主电源100的大容量化，也能实现电动动力转向装置的高输出化。另外，由于通过升压电路40的升压电压的控制来对副电源50的充放电进行控制，因此容易将副电源50的充电率Rx维持在上限充电率。
以上对本实施方式的电动动力转向装置进行了说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的目的的情况下能够进行各种变更。
这里，对反向输入旋转抑制控制处理的变形例进行说明。图12是表示图5的反向输入旋转抑制控制子例程的变形例。当起动变形例的反向输入旋转抑制控制子例程时，辅助控制部61首先在步骤S401中停止转向控制。接着，在步骤S402中，将变量n设定为“0”。接着，在步骤S403中，设定与变量n相应的短路相。例如，在变量n为“0”的情况下，将短路相设为U-W相，在变量n为“1”的情况下，将短路相设为W-V向，在变量n为“2”的情况下，将短路相设为V-U相。另外，在变量n的值为3以上的情况下时，设定与从该值中减去“3”或者“3”的倍数的值相对应的短路相。
接着，在步骤S404中，辅助控制部61使用被设定的短路相以使电动马达20的马达绕组短路来向马达驱动电路30输出PWM控制信号。由此，短路电流流过马达绕组，制动力作用在电动马达20上。接着，辅助控制部61在步骤S405中待机到经过了预先设定了的设定时间为止。
当经过设定时间时，辅助控制部61在步骤S406中使用与变量n相对应而设定的短路向，并向马达驱动电路30输出PWM控制信号，以使蓄积在马达绕组中的发电能量释放给副电源50并使副电源50吸收。例如，如果变量n为“0”，则同时能够将U相的上臂的开关元件SW1和W相的下臂的开关元件SW6同时设为接通状态，将其他开关元件SW2、SW3、SW4、SW5设为断开状态。如果变量n是“1”，在同时将W相的上臂的开关元件SW3和V相的下臂的开关元件SW5同时设为接通状态，将其他开关元件SW1、SW2、SW4、SW6同时设为断开状态。由此，蓄积在马达绕组中的发电能量被副电源50吸收(再生)，副电源50被充电。接着，辅助控制部61在步骤S407中待机到经过了预先设定的设定时间为止。
当经过设定时间后，辅助控制部61在步骤S408中判断实际充电率Rx是否为上限充电率R2以上，如果实际充电率Rx没有为上限充电率R2以上，则在步骤S409中使变量n的值仅增加“1”，并将该处理返回到步骤S403。从而，短路相被改变，重复上述处理。
当重复这样的处理，实际充电率Rx达到上限充电率R2以上时，辅助控制部61在步骤S410中到点火开关106断开为止，维持该状态，当点火开关106断开时，结束反向输入旋转抑制控制子例程。
根据以上说明的变形例的反向输入旋转抑制控制子例程，由于切换相而重复马达绕组的相间短路处理和向副电源50释放发电能量，因此不会对电动马达20和马达驱动电路30的特定的相施加负载，因此起到能够保护电路的效果。
另外，作为其他的变形例，例如在本实施方式中为设置有升压电路40、副电源50的结构，未必使它们为必要的，可以是省略其两者或一者的结构。
另外，在本实施方式中，为通过逆变器电路驱动三相无刷马达的结构，但是可以是通过H桥电路驱动单相马达的结构。该情况下，反向输入检测时的电动马达的制动器只要使电动马达的电源端子间短路即可。
另外，在本实施方式中，通过检测电动马达20的转角的转角传感器21检测转向角θx和转向速度ωx，但是例如可以是在转向轴12中设置转角传感器，并通过转向轴12的转角和转角速度来检测转向角θx和转向速度ωx的结构。

Claims (8)

1.一种电动动力转向装置，通过设置在转向机构中的电动马达的驱动来辅助驾驶者的转向操作，其特征在于，包括：
马达输出检测单元，检测所述电动马达的输出；
旋转状态检测单元，检测所述转向机构的旋转状态；
发电状态检测单元，基于所述马达输出检测单元和所述旋转状态检测单元的检测结果，来检测所述电动马达产生扭矩的方向与所述转向机构的旋转方向不一致的所述电动马达的发电状态；
发电能量计算单元，计算连续地检测出所述发电状态的期间内的、由所述电动马达产生的发电能量相当量；
反向输入检测单元，当所述计算出的发电能量相当量变得比判断基准值大时，判断为从轮胎向所述转向机构作用有反向输入的反向输入状态；以及
反向输入旋转抑制单元，当通过所述反向输入检测单元检测出反向输入状态时，抑制由所述反向输入引起的所述转向机构的旋转。
2.如权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述旋转状态检测单元检测所述电动马达的旋转速度或转向轴的旋转速度。
3.如权利要求2所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述马达输出检测单元是检测流向所述电动马达的电流的马达电流检测单元，
所述发电状态检测单元检测所述电动马达通过由所述马达电流检测单元所检测的电流来产生扭矩的方向与通过所述旋转状态检测单元检测出的所述转向机构的旋转方向不一致的所述电动马达的发电状态，
所述发电能量计算单元计算连续地检测出所述发电状态的期间内的、对通过所述马达电流检测单元检测出的电流和通过所述旋转状态检测单元检测出的旋转速度的积进行时间积分而得的值来作为所述发电能量相当量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，
所述反向输入旋转抑制单元控制所述电动马达的驱动电路，将所述电动马达的相间短路而对所述电动马达发挥制动作用。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，包括：
升压电路，将车载电源的输出电压升压而向所述电动马达的驱动电路提供电源；
副电源，与所述电动马达的驱动电路并联地连接到所述升压电路，通过所述升压电路被充电，并且将蓄电而得的电能放电来辅助对所述电动马达的驱动电路的电源供应；以及
再生控制单元，控制所述电动马达的驱动电路，使所述副电源吸收由所述电动马达所产生的发电能量。
6.如权利要求4所述的电动动力转向装置，其特征在于，包括：
升压电路，将车载电源的输出电压升压而向所述电动马达的驱动电路提供电源；
副电源，与所述电动马达的驱动电路并联地连接到所述升压电路，通过所述升压电路被充电，并且将蓄电而得的电能放电来辅助对所述电动马达的驱动电路的电源供应；以及
再生控制单元，控制所述电动马达的驱动电路，使所述副电源吸收由所述电动马达所产生的发电能量。
7.如权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于，包括：
充电限制单元，将所述副电源的充电率限制为上限充电率以下；以及
上限充电率改变单元，在通过反向输入检测单元判断为反向输入状态的情况下，使所述上限充电率增大。
8.如权利要求6所述的电动动力转向装置，其特征在于，包括：
充电限制单元，将所述副电源的充电率限制为上限充电率以下；以及
上限充电率改变单元，在通过反向输入检测单元判断为反向输入状态的情况下，使所述上限充电率增大。
CN2009801483938A 2009-01-22 2009-01-22 电动动力转向装置 Expired - Fee Related CN102232031B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/051393 WO2010084623A1 (ja) 2009-01-22 2009-01-22 電動パワーステアリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102232031A CN102232031A (zh) 2011-11-02
CN102232031B true CN102232031B (zh) 2013-09-18

Family

ID=42355696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801483938A Expired - Fee Related CN102232031B (zh) 2009-01-22 2009-01-22 电动动力转向装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8380399B2 (zh)
JP (1) JP5168362B2 (zh)
CN (1) CN102232031B (zh)
DE (1) DE112009004254B4 (zh)
WO (1) WO2010084623A1 (zh)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009017714A1 (de) * 2009-04-09 2011-01-13 Takata-Petri Ag Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit Überlagerungslenkung
US8977436B2 (en) * 2010-07-27 2015-03-10 Mitsubishi Electric Corporation Electric power steering system
JP5521954B2 (ja) * 2010-09-29 2014-06-18 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
JP5311233B2 (ja) * 2010-12-27 2013-10-09 株式会社デンソー モータ制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
JP5772210B2 (ja) * 2011-05-18 2015-09-02 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
WO2012164706A1 (ja) * 2011-06-01 2012-12-06 トヨタ自動車株式会社 車両の操舵制御装置
DE102011084963A1 (de) * 2011-10-21 2013-04-25 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum sicheren Erkennen von Weckereignissen in der Phase des Abschaltens eines Steuergerätes
JP5981219B2 (ja) 2012-05-18 2016-08-31 株式会社マキタ ３相ブラシレスモータの制動装置及び電気機器
JP5945740B2 (ja) * 2012-09-13 2016-07-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーステアリング装置
US9610397B2 (en) * 2012-11-20 2017-04-04 Medimop Medical Projects Ltd. System and method to distribute power to both an inertial device and a voltage sensitive device from a single current limited power source
DE102013102043A1 (de) * 2013-03-01 2014-09-04 Zf Lenksysteme Gmbh Elektronische Servolenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs
JP5835301B2 (ja) * 2013-10-22 2015-12-24 株式会社デンソー 電源電流監視装置
FR3018059B1 (fr) * 2014-03-03 2016-03-11 Jtekt Europe Sas Procede de detection d’une inversion de braquage par surveillance du couple fourni par un moteur d’assistance de direction et application dudit procede a l’evaluation du frottement
EP3113315A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-04 Hella KGaA Hueck & Co Automotive dual voltage battery charging system
US10407046B2 (en) 2016-01-19 2019-09-10 Ford Global Technologies, Llc Active front steering current control for engine stop/start vehicles
WO2017130854A1 (ja) * 2016-01-27 2017-08-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 モータ制御装置
WO2018222521A1 (en) 2017-05-30 2018-12-06 West Pharma. Services IL, Ltd. Modular drive train for wearable injector
KR102004344B1 (ko) * 2017-06-26 2019-07-29 주식회사 만도 조향 제어 장치 및 방법
JP2019034655A (ja) * 2017-08-16 2019-03-07 株式会社ジェイテクト 電源システム
SE541786C2 (en) * 2017-08-28 2019-12-17 Scania Cv Ab A method for providing vehicle steering support by differential wheel braking, a system, a vehicle, a computer program and a computer-readable medium.
WO2019068306A1 (en) 2017-10-02 2019-04-11 Thyssenkrupp Presta Ag ELECTRICALLY CONTROLLED STEERING SYSTEM HAVING A FEEDBACK ACTUATOR COMPRISING ROTOR POSITION SENSORS IN REDUNDANT SLEEP MODE
JP2019084951A (ja) * 2017-11-07 2019-06-06 株式会社アクシス 走行補助システム
WO2019102543A1 (ja) * 2017-11-22 2019-05-31 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
US11377140B2 (en) * 2017-12-07 2022-07-05 Steering Solutions Ip Holding Corporation Notification for rack limiting conditions for steer by wire steering systems
DE102019200821A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-23 Thyssenkrupp Ag Verfahren zum Trennen eines mehrphasigen Elektromotors einer elektromechanischen Kraftfahrzeugservolenkung von einer Gleichspannungsquelle und Steuereinheit zum Ansteuern des Elektromotors
JP7271835B2 (ja) * 2019-03-29 2023-05-12 ニデックパワートレインシステムズ株式会社 電動アクチュエータ、およびアクチュエータ装置
JP7288922B2 (ja) * 2021-03-25 2023-06-08 本田技研工業株式会社 電動サスペンション装置
KR102554627B1 (ko) * 2021-06-30 2023-07-12 현대모비스 주식회사 조향휠 락킹 제어 장치 및 방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01240369A (ja) * 1988-03-23 1989-09-25 Nissan Motor Co Ltd 電動式パワーステアリング装置
JPH068839A (ja) 1992-05-25 1994-01-18 Koyo Seiko Co Ltd 電動パワーステアリング装置
JPH0930431A (ja) * 1995-07-17 1997-02-04 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置
JP3099718B2 (ja) 1996-02-19 2000-10-16 トヨタ自動車株式会社 電動式パワーステアリング装置
JP3305222B2 (ja) * 1997-01-10 2002-07-22 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
JP3763472B2 (ja) * 2002-09-30 2006-04-05 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置
JP4294380B2 (ja) * 2003-06-04 2009-07-08 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
KR20060120015A (ko) * 2003-10-07 2006-11-24 가부시키가이샤 제이텍트 전동 파워 스티어링 장치
JP2005219618A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Koyo Seiko Co Ltd 電動パワーステアリング装置
JP2006062616A (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Toyota Motor Corp 車両の操舵アシスト装置
JP4254693B2 (ja) * 2004-11-08 2009-04-15 トヨタ自動車株式会社 駆動装置およびこれを搭載する自動車
JP4252953B2 (ja) * 2004-11-26 2009-04-08 株式会社日立製作所 電力貯蔵式き電線電圧補償装置及び方法
JP2006297970A (ja) 2005-04-15 2006-11-02 Showa Corp 電動パワーステアリング装置
JP4333646B2 (ja) * 2005-07-06 2009-09-16 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
DE102005047935A1 (de) * 2005-10-06 2007-04-19 Zf Lenksysteme Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Hilfskraftlenkung
JP2007153150A (ja) * 2005-12-06 2007-06-21 Toyota Motor Corp 電動パワーステアリング装置
JP4177387B2 (ja) 2006-05-01 2008-11-05 三菱電機株式会社 モータ制御装置
JP2007326415A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 Jtekt Corp 車両用操舵装置
JP4329792B2 (ja) * 2006-08-10 2009-09-09 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
JP4969188B2 (ja) * 2006-09-14 2012-07-04 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 電動パワーステアリング制御装置
JP5109342B2 (ja) * 2006-11-15 2012-12-26 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8380399B2 (en) 2013-02-19
JPWO2010084623A1 (ja) 2012-07-12
US20110098887A1 (en) 2011-04-28
DE112009004254T5 (de) 2013-05-08
DE112009004254B4 (de) 2016-03-03
CN102232031A (zh) 2011-11-02
JP5168362B2 (ja) 2013-03-21
WO2010084623A1 (ja) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102232031B (zh) 电动动力转向装置
CN103427762B (zh) 电动机的驱动控制装置
JP6119475B2 (ja) 車載用モータ制御装置
US8786238B2 (en) Drive system for rotating electric machine
CN102916643B (zh) 三相回转机械控制装置
US20090195199A1 (en) Motor drive device
EP2621788B1 (en) Electric power steering apparatus
CN103818468A (zh) 电动动力转向装置
JP6439726B2 (ja) 車両
JP2014121896A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2008141868A (ja) 電動機システム
US10532764B2 (en) Motor driving device, failure diagnosis method for motor driving device, and electric power steering apparatus using motor driving device
US20180009468A1 (en) System sharing battery with external device
CN105882739A (zh) 控制器
CN112693314B (zh) 车辆的电源***
JP5601274B2 (ja) 電動車両
JP6683052B2 (ja) コンバータ装置
WO2022102510A1 (ja) インバータ制御装置
JP7067337B2 (ja) モータ制御装置及びこれを備えた電動パワーステアリング装置
JP5682347B2 (ja) 車両および車両用制御方法
JP2009201205A (ja) 電流センサの異常検出システム
JP2009001217A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2020137199A (ja) モータ駆動装置
JP2019118168A (ja) 制御装置
JP2014133433A (ja) 電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130918