电动动力转向装置 【技术领域】
本发明涉及根据驾驶员的转向转矩利用电动机产生转向助力的电动动力转向装置。 背景技术 电动动力转向装置是根据驾驶员的转向转矩利用电动机产生转向助力的装置。 对 于该电动动力转向装置近年来存在大电力化的要求。 因此， 提出了一种电动动力转向装置， 其能够根据需要使与电池不同的另外设置的辅助电源 ( 电容器 ) 与电池串联连接， 能够由 高电压供给大电力 ( 例如参照专利文献 1)。另一方面， 当电池发生故障 ( 失效 ) 时， 作为电 动动力转向装置的转向辅助功能不能够突然发挥出来。 于是， 为了提高可靠性， 在电池故障 时也不会突然失去转向助力， 也提出了将辅助电源用作备用电源的可能性的方案。
在将辅助电源用作备用电源时， 也从辅助电源提供控制电源电压 (Vcc)。于是， 即 使将积蓄的充电能量向电动动力转向装置的电动机供给， 也不得不残留能够维持控制电源 电压的程度的电荷。即， 在辅助电源中存在成为放电极限的下限电压。但是， 如果无限制地 引出电力直至该放电极限， 则在到达放电极限时放电停止， 迅速失去转向助力。此时， 驾驶 员会有方向盘操作突然变重的不舒服的感觉。
专利文献 1 ： 日本特开 2008-62712( 图 1， 段落
)
发明内容 鉴于上述现有的问题， 本发明的目的在于提供一种电动动力转向装置， 其在电池 发生故障时， 能够有效利用能够使用的充电能量， 而且不会产生转向助力的急剧下降。
(1) 本发明提供一种电动动力转向装置， 其根据转向转矩利用电动机产生转向助 力， 其包括 ： 电池， 其向上述电动机供给电力 ； 辅助电源， 其被上述电池充电， 能够向上述电 动机供给电力 ； 输出电路， 其从上述电池和辅助电源中的至少一方向上述电动机供给电力 ； 故障检测器， 其检测上述电池的故障 ； 以及控制电路， 其在上述故障检测器检测出上述电池 的故障的情况下， 将积蓄于上述辅助电源的充电能量用于转向辅助， 并进行使该供给电力 的上限值随着时间的经过下降的输出递减控制。
在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 在检测出电池的故障的情况下， 能够由辅助 电源进行转向辅助， 通过使用于转向辅助的供给电力的上限值随着时间的经过而下降， 能 够防止转向助力的急剧下降。根据这样的电动动力转向装置， 能够提供有效利用辅助电源 的充电能量并且不会产生转向助力的急剧下降的电动动力转向装置。
(2) 此外， 在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 控制电路， 在故障检测器检测出电 池的故障时或之后， 基于积蓄于辅助电源的充电能量决定直至转向辅助结束的时间， 进行 直至该时间经过， 使得用于转向辅助的上述供给电力的上限值以一定梯度下降至实质为 0 的输出递减控制。
在上述 (2) 的电动动力转向装置中， 在检测出电池的故障时或之后， 基于积蓄于
辅助电源的充电能量决定直至转向辅助结束的时间， 因此根据充电能量的大小， 时间也发 生变化。 此外， 经过该时间， 用于转向辅助的供给电力的上限值以一定梯度下降至实质为 0， 由此， 进行转向辅助直至供给电力为 0， 于是， 转向辅助的结束与转向助力为 0 的时刻一致。
(3) 此外， 在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 控制电路在故障检测器检测出电池 的故障时或之后， 在最开始施加规定值以上的转向转矩时， 基于积蓄于辅助电源的充电能 量决定直至转向辅助结束的时间， 进行直至该时间经过， 使得用于转向辅助的上述供给电 力的上限值以一定梯度下降至实质为 0 的输出递减控制。
在上述 (3) 的电动动力转向装置中， 控制电路不是仅根据电池故障的检测就开始 输出递减控制， 而是在施加规定值以上的转向转矩之后才开始输出递减控制。 换言之， 不会 发生在电池发生故障之后， 即使没有转向供给电力 ( 转向助力 ) 的上限值也已经下降的现 象。 由此， 能够防止在电池故障后的最开始的转向时， 由转向助力急剧下降导致的转向的不 舒服的感觉。
(4) 此外， 在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 控制电路在故障检测器检测出电池 的故障时或之后， 在积蓄于辅助电源的充电能量变得比阈值小时， 进行使得用于转向辅助 的上述供给电力的上限值随着时间的经过而下降的输出递减控制。 在上述 (4) 的电动动力转向装置中， 在检测出电池的故障之后， 能够由辅助电源 进行转向辅助， 此时的供给电力的上限值只要积蓄于辅助电源的充电能量为阈值以上就没 有限制， 在比阈值小以后随着时间的经过而下降。
附图说明 图 1 是表示本发明的第一实施方式的电动动力转向装置的以电路为主体的概略 结构的电路图 ；
图 2 是表示第一实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图 ；
图 3(a) 是表示第一实施方式的供给电力的上限值的时间变化的图表， 图 3(b) 是 表示转向中的供给电力受到上限值的限制并下降的状态的图表 ；
图 4 是表示第二实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图 ；
图 5(a) 是表示第二实施方式的供给电力的上限值的时间变化的图表 ； 图 5(b) 是 表示转向中的供给电力受到上限值的限制并下降的状态的图表 ；
图 6 是表示本发明的第三实施方式的电动动力转向装置的以电路为主体的概略 结构的电路图 ；
图 7 是表示第三实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图 ； 以及
图 8(a)、 (b)、 (c) 分别是表示第三实施方式的供给电力上限值、 转向助力上限值 和电压 Vc 在电池发生了故障后如何变化的图表。
具体实施方式
图 1 是表示本发明的第一实施方式的电动动力转向装置 1 的以电路为主体的概略 结构的电路图。在图中， 转向装置 2 由驾驶员施加于转向盘 ( 方向盘 )3 的转向转矩和电动 机 4 产生的转向助力驱动。电动机 4 是三相无刷电动机， 由电动机驱动电路 5 驱动。从电 池 6 或从与电池 6 串联地连接有辅助电源 7 的电源， 对电动机驱动电路 5 施加电压。辅助电源 7 由双电层电容器构成。另一个辅助电源 8 作为备用电源具有与电池 6 并联、 与辅助 电源 7 串联连接的关系。辅助电源 8 也由双电层电容器构成。
电池 6 的电压经由插入有电源继电器 9 的触点 9a 和 MOS-FET10 的电路 L1， 被引导 至电动机驱动电路 5 和电动机 4。该 MOS-FET10 是 N 沟道， 以源极在电池 6 侧、 漏极在电动 机驱动电路 5 侧的方式连接。此外， 寄生二极管 10d 构成为在从电池 6 向电动机 4 供给电 力时电流流动的方向为顺方向。
辅助电源 7 设置在电路 L1 与另一电路 L2 之间。辅助电源 7 的高电位侧的电路 L2 经由 MOS-FET11 与电动机驱动电路 5 连接。MOS-FET11 是 N 沟道， 以源极在电动机驱动电路 5 侧、 漏极在辅助电源 7 侧的方式连接。此外， 寄生二极管 11d 构成为在从辅助电源 7 向电 动机 4 供给电力时电流流动的方向为逆方向。
上述两个 MOS-FET10 和 11 通过栅极驱动电路 (FET 驱动器 )12 以交替成为导通 状态的方式被驱动。由该两个 MOS-FET10、 11 和栅极驱动电路 12 构成的输出电路 21， 在 MOS-FET10 导通时， 从电池 6 向电动机 4 供给电力， 在 MOS-FET11 导通时， 从电池 6 和辅助电 源 7 的串联体向电动机 4 供给电力。而且， 即使电池 6 发生故障 ( 失效 )， 在 MOS-FET11 导 通时， 也能够从辅助电源 7、 8 的串联体向电动机 4 供给电力。即， 输出电路 21 构成从电池 6 和辅助电源 7、 8 的至少一方向电动机 4 供给电力的电路。
上述栅极驱动电路 12、 上述电动机驱动电路 5 由包含 CPU、 存储器、 接口等的控制 电路 13 控制。
另一方面， 在电路 L1 与电路 L2 之间设置有充电电路 14。充电电路 14 将使电池 6 的电压升压后的电压施加在辅助电源 7 的端子间， 在充电的时期由控制电路 13 控制。
与电池 6 串联连接的电流检测器 15 检测电池 6 的输出电流并将该检测信号送至 控制电路 13。由该电流检测器 15 引起的电压下降极小， 可以忽略。此外， 与电池 6 并联连 接的电压检测器 16 检测电池 6 的端子间电压并将该检测信号送至控制电路 13。
另一方面， 在电路 L2 与接地电路之间连接的电压检测器 17 检测电路 L2 的电压 Vc 并将该检测信号送至控制电路 13。电源继电器 9 的触点 9a 闭合时的电路 L2 的电位是在电 池 6 的端子间电压 ( 或辅助电源 8 的端子间电压 ) 上加上了辅助电源 7 的端子间电压而得 的。在触点 9a 断开时的电路 L2 的电位是在辅助电源 7 的端子间电压上加上了辅助电源 8 的端子间电压而得的。
此外， 检测施加于转向盘 3 的转向转矩的转矩传感器 18 的输出信号、 检测车速的 车速传感器 19 的输出信号和检测发动机转速的转速传感器 20 的输出信号分别输入控制电 路 13。
另外， 虽然没有图示， 但电池 6 提供控制电路 13 的控制电源电压 (Vcc ： 例如 5V) 等 的控制电源电压 ( 以下简称为控制电源电压 )。此外， 在电池 6 发生故障时， 能够从电路 L2 提供控制电源电压。控制电路 13 例如在内部具有电压的限制功能， 能够接受比较宽范围的 电压电平。
上述这样构成的电动动力转向装置 1， 通过点火键 ( 未图示 ) 的导通操作和发动机 转速的上升而开始动作， 电源继电器 9 根据来自控制电路 13 的指令信号成为导通 ( 触点闭 合 ) 的状态。控制电路 13 基于转向转矩和车速驱动电动机驱动电路 5， 以便向电动机 4 供 给用于得到需要的转向助力的所需电力。在该所需电力为基准值以下时， 根据控制电路 13的指令信号， MOS-FET10 为导通状态， MOS-FET11 为断开状态， 电池 6 的电压被引导至电动机 驱动电路 5。
此外， 辅助电源 7 由充电电路 14 充电。该充电例如在转矩传感器 18 没有检测转 向转矩时进行。
另一方面， 当所需电力超过基准值时， 即， 在仅由电池 6 不能够完全供给所需电力 时， 控制电路 13 使 MOS-FET10 为断开状态， 使 MOS-FET11 为导通状态。结果， 在电池 6 和辅 助电源 7 相互串联连接的状态下， 其输出电压被供给至电动机驱动电路 5。由此， 能够向电 动机 4 供给超过仅利用电池 6 的输出可能电力的大电力。另外， 此时， MOS-FET10 的寄生二 极管 10d 的阴极比阳极电位高， 即， 为逆电压， 由此能够阻止来自辅助电源 7 的电流流入电 路 L1。
)
发明内容 鉴于上述现有的问题， 本发明的目的在于提供一种电动动力转向装置， 其在电池 发生故障时， 能够有效利用能够使用的充电能量， 而且不会产生转向助力的急剧下降。
(1) 本发明提供一种电动动力转向装置， 其根据转向转矩利用电动机产生转向助 力， 其包括 ： 电池， 其向上述电动机供给电力 ； 辅助电源， 其被上述电池充电， 能够向上述电 动机供给电力 ； 输出电路， 其从上述电池和辅助电源中的至少一方向上述电动机供给电力 ； 故障检测器， 其检测上述电池的故障 ； 以及控制电路， 其在上述故障检测器检测出上述电池 的故障的情况下， 将积蓄于上述辅助电源的充电能量用于转向辅助， 并进行使该供给电力 的上限值随着时间的经过下降的输出递减控制。
在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 在检测出电池的故障的情况下， 能够由辅助 电源进行转向辅助， 通过使用于转向辅助的供给电力的上限值随着时间的经过而下降， 能 够防止转向助力的急剧下降。根据这样的电动动力转向装置， 能够提供有效利用辅助电源 的充电能量并且不会产生转向助力的急剧下降的电动动力转向装置。
(2) 此外， 在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 控制电路， 在故障检测器检测出电 池的故障时或之后， 基于积蓄于辅助电源的充电能量决定直至转向辅助结束的时间， 进行 直至该时间经过， 使得用于转向辅助的上述供给电力的上限值以一定梯度下降至实质为 0 的输出递减控制。
在上述 (2) 的电动动力转向装置中， 在检测出电池的故障时或之后， 基于积蓄于
辅助电源的充电能量决定直至转向辅助结束的时间， 因此根据充电能量的大小， 时间也发 生变化。 此外， 经过该时间， 用于转向辅助的供给电力的上限值以一定梯度下降至实质为 0， 由此， 进行转向辅助直至供给电力为 0， 于是， 转向辅助的结束与转向助力为 0 的时刻一致。
(3) 此外， 在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 控制电路在故障检测器检测出电池 的故障时或之后， 在最开始施加规定值以上的转向转矩时， 基于积蓄于辅助电源的充电能 量决定直至转向辅助结束的时间， 进行直至该时间经过， 使得用于转向辅助的上述供给电 力的上限值以一定梯度下降至实质为 0 的输出递减控制。
在上述 (3) 的电动动力转向装置中， 控制电路不是仅根据电池故障的检测就开始 输出递减控制， 而是在施加规定值以上的转向转矩之后才开始输出递减控制。 换言之， 不会 发生在电池发生故障之后， 即使没有转向供给电力 ( 转向助力 ) 的上限值也已经下降的现 象。 由此， 能够防止在电池故障后的最开始的转向时， 由转向助力急剧下降导致的转向的不 舒服的感觉。
(4) 此外， 在上述 (1) 的电动动力转向装置中， 控制电路在故障检测器检测出电池 的故障时或之后， 在积蓄于辅助电源的充电能量变得比阈值小时， 进行使得用于转向辅助 的上述供给电力的上限值随着时间的经过而下降的输出递减控制。 在上述 (4) 的电动动力转向装置中， 在检测出电池的故障之后， 能够由辅助电源 进行转向辅助， 此时的供给电力的上限值只要积蓄于辅助电源的充电能量为阈值以上就没 有限制， 在比阈值小以后随着时间的经过而下降。
附图说明 图 1 是表示本发明的第一实施方式的电动动力转向装置的以电路为主体的概略 结构的电路图 ；
图 2 是表示第一实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图 ；
图 3(a) 是表示第一实施方式的供给电力的上限值的时间变化的图表， 图 3(b) 是 表示转向中的供给电力受到上限值的限制并下降的状态的图表 ；
图 4 是表示第二实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图 ；
图 5(a) 是表示第二实施方式的供给电力的上限值的时间变化的图表 ； 图 5(b) 是 表示转向中的供给电力受到上限值的限制并下降的状态的图表 ；
图 6 是表示本发明的第三实施方式的电动动力转向装置的以电路为主体的概略 结构的电路图 ；
图 7 是表示第三实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图 ； 以及
图 8(a)、 (b)、 (c) 分别是表示第三实施方式的供给电力上限值、 转向助力上限值 和电压 Vc 在电池发生了故障后如何变化的图表。
具体实施方式
图 1 是表示本发明的第一实施方式的电动动力转向装置 1 的以电路为主体的概略 结构的电路图。在图中， 转向装置 2 由驾驶员施加于转向盘 ( 方向盘 )3 的转向转矩和电动 机 4 产生的转向助力驱动。电动机 4 是三相无刷电动机， 由电动机驱动电路 5 驱动。从电 池 6 或从与电池 6 串联地连接有辅助电源 7 的电源， 对电动机驱动电路 5 施加电压。辅助电源 7 由双电层电容器构成。另一个辅助电源 8 作为备用电源具有与电池 6 并联、 与辅助 电源 7 串联连接的关系。辅助电源 8 也由双电层电容器构成。
电池 6 的电压经由插入有电源继电器 9 的触点 9a 和 MOS-FET10 的电路 L1， 被引导 至电动机驱动电路 5 和电动机 4。该 MOS-FET10 是 N 沟道， 以源极在电池 6 侧、 漏极在电动 机驱动电路 5 侧的方式连接。此外， 寄生二极管 10d 构成为在从电池 6 向电动机 4 供给电 力时电流流动的方向为顺方向。
辅助电源 7 设置在电路 L1 与另一电路 L2 之间。辅助电源 7 的高电位侧的电路 L2 经由 MOS-FET11 与电动机驱动电路 5 连接。MOS-FET11 是 N 沟道， 以源极在电动机驱动电路 5 侧、 漏极在辅助电源 7 侧的方式连接。此外， 寄生二极管 11d 构成为在从辅助电源 7 向电 动机 4 供给电力时电流流动的方向为逆方向。
上述两个 MOS-FET10 和 11 通过栅极驱动电路 (FET 驱动器 )12 以交替成为导通 状态的方式被驱动。由该两个 MOS-FET10、 11 和栅极驱动电路 12 构成的输出电路 21， 在 MOS-FET10 导通时， 从电池 6 向电动机 4 供给电力， 在 MOS-FET11 导通时， 从电池 6 和辅助电 源 7 的串联体向电动机 4 供给电力。而且， 即使电池 6 发生故障 ( 失效 )， 在 MOS-FET11 导 通时， 也能够从辅助电源 7、 8 的串联体向电动机 4 供给电力。即， 输出电路 21 构成从电池 6 和辅助电源 7、 8 的至少一方向电动机 4 供给电力的电路。
上述栅极驱动电路 12、 上述电动机驱动电路 5 由包含 CPU、 存储器、 接口等的控制 电路 13 控制。
另一方面， 在电路 L1 与电路 L2 之间设置有充电电路 14。充电电路 14 将使电池 6 的电压升压后的电压施加在辅助电源 7 的端子间， 在充电的时期由控制电路 13 控制。
与电池 6 串联连接的电流检测器 15 检测电池 6 的输出电流并将该检测信号送至 控制电路 13。由该电流检测器 15 引起的电压下降极小， 可以忽略。此外， 与电池 6 并联连 接的电压检测器 16 检测电池 6 的端子间电压并将该检测信号送至控制电路 13。
另一方面， 在电路 L2 与接地电路之间连接的电压检测器 17 检测电路 L2 的电压 Vc 并将该检测信号送至控制电路 13。电源继电器 9 的触点 9a 闭合时的电路 L2 的电位是在电 池 6 的端子间电压 ( 或辅助电源 8 的端子间电压 ) 上加上了辅助电源 7 的端子间电压而得 的。在触点 9a 断开时的电路 L2 的电位是在辅助电源 7 的端子间电压上加上了辅助电源 8 的端子间电压而得的。
此外， 检测施加于转向盘 3 的转向转矩的转矩传感器 18 的输出信号、 检测车速的 车速传感器 19 的输出信号和检测发动机转速的转速传感器 20 的输出信号分别输入控制电 路 13。
另外， 虽然没有图示， 但电池 6 提供控制电路 13 的控制电源电压 (Vcc ： 例如 5V) 等 的控制电源电压 ( 以下简称为控制电源电压 )。此外， 在电池 6 发生故障时， 能够从电路 L2 提供控制电源电压。控制电路 13 例如在内部具有电压的限制功能， 能够接受比较宽范围的 电压电平。
上述这样构成的电动动力转向装置 1， 通过点火键 ( 未图示 ) 的导通操作和发动机 转速的上升而开始动作， 电源继电器 9 根据来自控制电路 13 的指令信号成为导通 ( 触点闭 合 ) 的状态。控制电路 13 基于转向转矩和车速驱动电动机驱动电路 5， 以便向电动机 4 供 给用于得到需要的转向助力的所需电力。在该所需电力为基准值以下时， 根据控制电路 13的指令信号， MOS-FET10 为导通状态， MOS-FET11 为断开状态， 电池 6 的电压被引导至电动机 驱动电路 5。
此外， 辅助电源 7 由充电电路 14 充电。该充电例如在转矩传感器 18 没有检测转 向转矩时进行。
另一方面， 当所需电力超过基准值时， 即， 在仅由电池 6 不能够完全供给所需电力 时， 控制电路 13 使 MOS-FET10 为断开状态， 使 MOS-FET11 为导通状态。结果， 在电池 6 和辅 助电源 7 相互串联连接的状态下， 其输出电压被供给至电动机驱动电路 5。由此， 能够向电 动机 4 供给超过仅利用电池 6 的输出可能电力的大电力。另外， 此时， MOS-FET10 的寄生二 极管 10d 的阴极比阳极电位高， 即， 为逆电压， 由此能够阻止来自辅助电源 7 的电流流入电 路 L1。
图 2 是表示第一实施方式的电动动力转向装置 1 的控制动作的流程图。
接着， 参照图 2 的流程图说明电池故障时的处理。在图中， 控制电路 13 重复进行 上述通常的控制直至检测出电池 6 的故障 ( 失效 )( 步骤 S1、 S2)。电池 6 的故障能够通过 下述情况检测出 ： 虽然电动机驱动电路 5 还在动作但是由电流检测器 15 检测出的电池 6 的 输出电流为 0、 由电压检测器 16 检测出的电池 6 的端子间电压急剧下降。即， 电流检测器 15 和 / 或电压检测器 16 能够检测出由电池 6 的故障产生的电压或电流的变化， 与控制电路 13 一同构成检测电池 6 的故障的故障检测器。 在步骤 S2 中由控制电路 13 检测出电池 6 的故障的情况下， 控制电路 13 进行充电 能量的计算 ( 步骤 S3)。具体地说， 使辅助电源 7 的电容为 C7， 使辅助电源 8 的电容为 C8， 两个辅助电源 7、 8 的串联体 ( 以下称为电容器串联体 ) 的电容 C( 一定值 ) 为 ：
C ＝ (C7·C8)/(C7+C8)
此外， 如果使故障检测时的电压 Vc 的初始值为 V1( 变动值 )， 使电容器串联体的下 限电压 ( 放电极限 ) 为 V2( 一定值 )， 则电容器串联体中积蓄的并且能够使用的充电能量 为：
E ＝ (C/2)·(V12-V22)......(1)
另一方面， 由电动动力转向装置 1 的规格决定能够向电动机 4 供给的最大电力， 如 果使该最大电力 ( 一定值 ) 为 Pmax(W)， 使以一定梯度限制供给电力的上限值的时间 ( 以下 称为递减时间 ) 为 t1( 秒 )， 则
E ＝ Pmax·t1/2......(2)
图 3(a) 是表示供给电力的上限值的时间变化的图表。式 (2) 的充电能量 E 表示 为斜线部的面积。
根据上述式 (1)、 (2)， 能够求取递减时间 t1 为 ：
t1 ＝ 2E/Pmax ＝ (C/Pmax)(V12-V22)......(3)
于是， 控制电路 13 根据式 (3) 的运算计算出递减时间 t1( 步骤 S4)。接着， 控制 电路 13 进行输出递减控制 ( 步骤 S5)。具体地说， 控制电路 13 使 MOS-FET11 导通 ( 使 MOS-FET10 断开 )， 使电源继电器 9 断开， 由此进行转向辅助的控制 ( 辅助控制 )。而且， 对 供给电力施加限制， 使上限值递减。即， 以从电池故障开始的经过时间为 t(t1) 时供给电力 的上限值 P 为 ：
P ＝ Pmax-(Pmax/t1)·t......(4) 的方式使上限值 P 以一定梯度递减。于是， 在t
＝ t1 时 P ＝ 0， 即供给电力实质上为 0。图 3(b) 是表示通过这样的输出递减控制， 转向中 的供给电力 ( 实线 ) 在受到上限值的控制的同时下降的状态的图表。
上述的第一实施方式的电动动力转向装置 1， 在检测出电池 6 的故障时， 基于积蓄 于辅助电源 7、 8 中的充电能量决定直至转向辅助结束的递减时间 t1， 因此根据充电能量的 大小时间也发生变化。此外， 经过该时间 t1 使用于转向辅助的供给电力的上限值以一定梯 度下降至实质为 0， 由此进行转向辅助直至供给电力为 0， 于是转向辅助的结束与转向助力 为 0 的时刻一致。由此， 能够提供有效利用能够使用的充电能量并且不会产生转向助力的 急剧下降的电动动力转向装置。
图 4 是表示第二实施方式的电动动力转向装置的控制动作的流程图。本实施方式 的电路结构与第一实施方式相同。与图 2 的不同点在于， 在步骤 S2 与 S3 之间， 设置步骤 S2a， 其它步骤的处理与第一实施方式相同。
根据本流程的处理， 在步骤 S2 中检测出电池 6 的故障时， 控制电路 13 不是立即进 行输出递减控制， 而是等待进行转向 ( 步骤 S2a)。转向是否进行是通过基于来自转矩传感 器 18 的转向转矩信号是否检测出规定值以上的转向转矩而进行判定的。另外， 除了转向转 矩信号以外， 也可以基于施加于电动机驱动电路 5 的驱动电流指令、 流过电动机 4 的实际电 流而间接地检测转向已进行。 图 5(a) 是表示第二实施方式的供给电力的上限值的时间变化的图表， 图 5(b) 是 表示转向中的供给电力 ( 实线 ) 在受到上限值的限制的同时下降的状态的图表。
根据这样的第二实施方式的控制， 控制电路 13 不是仅根据检测出电池 6 的故障就 开始输出递减控制， 而是在施加了规定值以上的转向转矩之后才开始输出递减控制。换言 之， 在电池故障发生后， 不会发生即使没有进行转向， 供给电力 ( 转向助力 ) 的上限值也已 经下降的现象。 于是， 能够防止在电池故障后的最开始的转向时， 由转向助力的急剧下降导 致的转向的不舒服的感觉。
另外， 在图 1 中， 用于输出高电压的辅助电源 7 和用于备用的辅助电源 8 相互串联 连接， 在电池故障时从该串联体供给电力， 但是也可以采用仅设置任意一方的辅助电源的 电路结构。 例如， 如果采用仅设置用于备用的辅助电源 8 的电路结构， 则使 MOS-FET10 导通， 对于辅助电源 8 的充电能量能够如上述各实施方式所示进行输出递减控制。此外， 如果采 用仅设置用于输出高电压的辅助电源 7 的电路结构， 则对于辅助电源 7 的充电能量能够如 上述各实施方式所示地进行输出递减控制。 但是， 在后者的情况下， 需要设置在电池故障发 生时， 能够使作为辅助电源 7 的一端的电路 L1 接地的开关。
图 6 是表示本发明的第三实施方式的电动动力转向装置 1 的以电路为主体的概略 结构的电路图。该电路图与图 1 的不同之处在于， 将用于检测电动机 4 的转速的传感器 22 的输出信号送至控制电路 13， 除此以外与图 1 的结构相同。另外， 作为传感器 22 也可以使 用原本设置于无刷电动机的旋转角传感器。
图 7 是表示第三实施方式的电动动力转向装置 1 的控制动作的流程图。在图中， 控制电路 13 重复进行通常的控制直至电池 6 的故障 ( 失效 )( 步骤 S1、 S2)。在步骤 S2 中 由控制电路 13 检测出电池 6 的故障的情况下， 控制电路 13 首先判定由电压检测器 17 检测 出的电压 Vc 是否小于规定的阈值 ( 步骤 S2b)。 此处， 在为阈值以上的情况下， 回到步骤 S1， 进行通常的控制。即， 即使电池 6 发生故障， 只要电压 Vc 为阈值以上就继续进行通常的控
制。由此， 能够有效地利用积蓄于辅助电源 7、 8 中的能够使用的充电能量。
图 8(a)、 (b)、 (c) 是分别表示供给电力上限值、 转向助力上限值和电压 Vc 在电池 故障后如何变化的图表。 如图 8(c) 所示， 在时间 T1 电池发生故障之后， 若使用辅助电源 7、 8 的充电能量， 则电压 Vc 逐渐下降。但是， 只要电压 Vc 为阈值以上， 向电动机 4 的供给电力 上限值和转向助力上限值就不受限制。即， 向电动机 4 的供给电力上限值为 Pmax 直至电压 Vc 小于阈值。电压 Vc 在时刻 T2 达到阈值。
另一方面， 在图 7 的步骤 S2b 中， 在电压 Vc 小于规定的阈值时 ( 时刻 T2 之后 )， 控 制电路 13 进行充电能量的计算 ( 步骤 S3)。具体地说， 利用上述 (1) 式求取充电能量 E。
另一方面， 如果根据电动动力转向装置 1 的规格使能够向电动机 4 供给的最大电 力 ( 一定值 ) 为 Pmax(W)， 使以一定梯度限制供给电力的上限值的时间 ( 以下称为递减时间 ) 为 td( 秒 )， 则
E ＝ (Pmax-Pmin)·(td/2)......(5)
此处， Pmin 是在第一实施方式中为 0 的最小值， 此处并不限定于 0， 是作为供给电力 上限值的最小值设定而得到的值。
根据式 (1) 和上述式 (5)， 能够求取递减时间 td 为 td ＝ 2E/(Pmax-Pmin) ＝ (C/(Pmax-Pmin))(V12-V22)......(6)
于是， 控制电路 13 根据式 (6) 的运算计算出递减时间 td( 步骤 S4)。接着， 控制 电路 13 进行输出递减控制 ( 步骤 S5)。具体地说， 控制电路 13 使 MOS-FET11 导通 ( 使 MOS-FET10 断开 )， 使电源继电器 9 断开， 进行转向辅助的控制 ( 辅助控制 )。但是对供给电 力施加限制， 使上限值递减。 即， 令从时刻 T2 的经过时间为 t( ≤ td)， 以使供给电力的上限 值P为：
P ＝ Pmax-((Pmax-Pmin)/td)·t......(7)
的方式使上限值 P 以一定梯度递减。于是， 在 t ＝ td， 即时刻 T3 时， P ＝ Pmin 即供 给电力上限值成为最小值。
另外， 即使是相同的供给电力如果转向速度不同， 则转向助力也不同。即， 供给电 力 P 基本上为 ：
P ＝ Tm·N......(8)
此处， Tm 为电动机转矩， N 为电动机转速。于是， 转向速度越快， 电动机转矩 Tm 变 得越小， 因此需要提高电动机转矩上限值的递减的速度， 相反地， 转向速度越慢， 电动机转 矩 Tm 变得越大， 能够延迟电动机转矩的递减的速度。于是， 基于从电动机 4 的传感器 22 输 出的信号 ( 基于转速的计数的脉冲信号 )， 求取电动机转速， 以与转向速度对应的梯度使转 向助力的上限值递减。
例如， 在图 8(b) 中， 在转向速度较慢， 即电动机转速较慢的情况下， 以实线所示的 梯度使转向助力上限值递减， 在转向速度较快， 即电动机转速较快的情况下， 以虚线所示的 梯度使转向助力上限值递减。
在上述的第三实施方式的电动动力转向装置 1 中， 在检测出电池 6 的故障之后， 能 够由辅助电源 7、 8 进行转向辅助， 但此时的供给电力的上限值， 如果积蓄在辅助电源 7、 8中 的充电能量 ( 电压 Vc) 为阈值以上则没有限制， 在变得比阈值小以后随着时间的经过而下 降。由此， 与第一、 第二实施方式同样， 能够提供有效利用能够使用的充电能量并且不会产
生转向助力的急剧下降的电动动力转向装置。
另外， 在上述各实施方式中， 在发生电池故障时， 优选向驾驶员进行警告显示等 ( 灯点亮、 由声音通知 )。
此外， 在图 1 或图 6 的电路中， 例如在由虚线所示的信号线的信号发送接收中， 可 以使用 CAN(Controller Area Network， 控制局域网 ) 通信。