电动油压式动力转向装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410063940.1

申请日:

2004.06.09

公开号:

CN1576133A

公开日:

2005.02.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B62D5/065

主分类号:

B62D5/065

申请人:

三菱电机株式会社

发明人:

西村裕史

地址:

日本东京

优先权:

2003.06.09 JP 2003-163322

专利代理机构:

上海专利商标事务所

代理人:

包于俊

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内容摘要

提供一种电动油压式动力转向装置,在不能利用电机旋转速度控制时,通过转换到利用电机电流进行控制,提高对于电机旋转速度的响应性,以及抑制过大电流的产生。该装置具有根据电机旋转速度检测值Nm和电机旋转速度目标值TNm的差值进行控制的第1电机驱动信号演算装置17和根据电机电流目标值TIm和电机检测值Im的差值进行控制的第2电机驱动信号演算装置18;在电机旋转速度检测值Nm在相对电机旋转速度目标值TNm的规定值以上或以下时,控制方法转换装置19判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态,并转换到用第2电机驱动信号演算装置18进行控制。

权利要求书

1.  一种电动油压式动力转向装置,由电机驱动的油压泵作为油压动力发生源,其特征在于,包括
输入表示车辆状态的信号、根据所表示的当前车辆的状态、计算出使适当的动力产生在前述油压泵上的前述电机的旋转速度,并以该速度作为电机旋转速度目标值输出的电机旋转速度目标值演算装置;
以比使前述动力转向装置损坏的电流值还小的预先设定的规定值作为电机电流目标值输出的电机电流目标值设定装置;
检测前述电机的旋转速度并以该速度作为电机旋转速度检测值输出的电机旋转速度检测装置;
检测使前述电机通电的电流并以该电流作为电机电流检测值输出的电机电流检测装置;
根据前述电机旋转速度检测值和前述电机旋转速度目标值的差值计算出驱动前述电机的第1电机驱动信号的第1电机驱动信号演算装置;
根据前述电机电流检测值和前述电机电流目标值的差值计算出驱动前述电机的第2电机驱动信号的第2电机驱动信号演算装置;以及
使用前述第1电机驱动信号演算装置及前2电机驱动信号演算装置中的任一个驱动前述电机或进行判断转换的控制方法转换装置。

2.
  按照权利要求1记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
所述控制方法转换装置
在已判断处于用前述第1电机驱动信号演算装置不能控制电机的状态时,转换到用第2电机驱动信号演算装置进行控制;
在已判断处于用前述第2电机驱动信号演算装置不能控制电机的状态时,转换到用第1电机驱动信号演算装置进行控制。

3.
  按照权利要求2记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
所述控制方法转换装置在规定的第1电机旋转速度用阈值大于0、当前述电机旋转速度目标值减去前述电机旋转速度检测值的差值大于该阈值时,判断处于利用前述第1电机驱动信号演算装置不能控制前述电机的状态,转换到用前述第2电机驱动信号演算装置进行控制。

4.
  按照权利要求2记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
包括检测驾驶者方向盘转动的方向盘的角速度并输出方向盘转动角速度信号的方向盘转动角速度检测装置;
所述控制方法转换装置在规定的方向盘转动角速度用阈值大于0、当前述方向盘转动角速度信号高于该阈值时,判断处于利用前述第1电机驱动信号演算装置不能控制前述电机的状态,转换到用前述第2电机驱动信号演算装置进行控制。

5.
  按照权利要求2记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
所述控制方法转换装置在规定的第1电机电流用阈值小于使前述动力转向装置损坏的电机电流值、当前述电机电流检测值大于该阈值时,判断处于利用前述第1电机驱动信号演算装置不能控制前述电机的状态,转换到用前述第2电机驱动信号演算装置进行控制。

6.
  按照权利要求2记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
所述控制方法转换装置在规定的第2电机旋转速度用阈值大于0、当前述电机旋转速度目标值减去前述电机旋转速度检测值的差值小于该阈值时,判断处于利用前述第1电机驱动信号演算装置能控制前述电机的状态,转换到用前述第1电机驱动信号演算装置进行控制。

7.
  按照权利要求2记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
所述控制方法转换装置在规定的第2电机电流用阈值大于0、当前述电机电流检测值小于该阈值时,判断处于利用前述第1电机驱动信号演算装置能控制前述电机的状态,转换到用前述第1电机驱动信号演算装置进行控制。

8.
  按照权利要求1-7中任一项记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
所述控制方法转换装置从停止状态起动前述电机时,预先转换到用前述第2电机驱动信号演算装置进行控制。

9.
  按照权利要求1-7中任一项记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
当前述第1电机驱动信号演算装置处于没有被前述控制方法转换装置选择的状态时,不运行前述第1电机驱动信号演算装置的规定演算处理的一部分至全部。

10.
  按照权利要求1-7中任一项记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
当前述第2电机驱动信号演算装置处于没有被前述控制方法转换装置选择的状态时,不运行前述第2电机驱动信号演算装置的规定演算处理的一部分至全部。

11.
  按照权利要求1-7中任一项记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
当前述控制方法转换装置从用前述第2电机驱动信号演算装置控制转换到用前述第1电机驱动信号演算装置控制时,由于前述第1电机驱动信号演算装置向前述第1电机驱动信号演算装置的规定演算处理施加补偿,在转换前后使电机驱动信号的变化降低。

12.
  按照权利要求1-7中任一项记载的电动油压式动力转向装置,其特征在于,
当前述控制方法转换装置从用前述第1电机驱动信号演算装置控制转换到用前述第2电机驱动信号演算装置控制时,由于前述第2电机驱动信号演算装置向前述第2电机驱动信号演算装置规定的演算处理施加补偿,在转换前后使电机驱动信号的变化降低。

说明书

电动油压式动力转向装置
技术领域
本发明涉及电动油压式动力转向装置,尤其涉及以用电机驱动的油压泵作为油压动力发生源的电动油压式动力转向装置。
背景技术
图16是普通的电动油压式动力转向装置的总体结构图。1是方向盘,2是转向轴,3是调整油压量的控制阀,4是向油压缸(未图示)供给油压的油压泵,5是产生油压泵4的动力的无电刷DC型电机,6是驱动电机的ECU,7是检测方向盘转动角速度并输出方向盘转动角速度信号ωs的方向盘转动角速度检测器,8是供给ECU6电源的蓄电池,9是检测电机5的旋转角度并输出电机旋转角度信号θm的电机旋转角度检测器,10是检测车辆的行进速度并输出车速信号Vs的车速检测器。再者,上述电机旋转角度信号θm以电机5的机械角作为电机5的极对数倍电位角。
图17是现有ECU6的结构图的一个例子。11是根据方向盘转动角速度信号ωs和车速信号Vs计算出电机旋转速度目标值TNm的电机旋转速度目标值演算装置,12是由电机旋转角度信号θm随时间的变化量计算出电机旋转速度检测值的电机旋转速度检测值演算装置,13是检测流向电机5各相位的电流的最大值并以该最大值作为电机电流检测值Im并进行输出的电机电流检测装置,14是根据在后述条件下设定的电机电流限制值Ilmt和电机电流检测值Im的差值计算出电机驱动限制信号Slmt的电机驱动限制信号演算装置,15是根据电机旋转速度目标值TNm与电机旋转速度检测值Nm的差值和电机驱动限制信号Slmt计算出电机驱动信号Sm的电机驱动信号演算装置,16是根据电机旋转角度信号θm和电机驱动信号Sm驱动电机5的电机驱动装置。再者,电机驱动信号Sm是驱动后述FET的PWM信号,电机电流限制值Ilmt设定为如此规定的值,即使电机5通电的电流要小于使电机5、ECU6等损坏的值。
图18是电机驱动装置16的内部电路。161是根据电机旋转角度信号θm和电机驱动信号Sm产生驱动FET的信号的FET驱动逻辑,162是根据FET驱动逻辑161的输出驱动FET并向电机5提供电流的H桥式电路。
下面说明上述现有电动动力转向装置的动作。驾驶者一方向盘转动方向盘1,在转向轴2下端的齿轮装置(未图示)就动作,调整由油压泵4供给油压缸(未图示)的油压量的控制阀3就动作。油压缸进行动作以便供给油压并减轻方向盘转动力。此时,ECU6控制电机5,以使油压泵4产生适当的油压。
在ECU6中,利用电机旋转速度目标值演算装置11,根据方向盘转动角速度信号ωs和车速信号Vs计算出电机旋转速度目标值TNm。这样设定电机旋转速度目标值TNm的特性,例如,如图19所示,以便随着方向盘转动角速度信号ωs增高电机旋转速度目标值TNm增加,随着车速信号Vs增高电机旋转速度目标值TNm减小。另外,在图19中,从上依次表示车速信号Vs为0km/h、40km/h、80km/h、120km/h的情况。
利用电机驱动限制信号演算装置14,根据电机电流限制值Ilmt和电机电流检测值Im的差值计算出电机驱动限制信号Slmt。再者,电机驱动限制信号Slmt是电机驱动信号Sm的DUTY值的上限,在图20所示的电机电流检测值Im比电机电流限制值Ilmt大时(图20的横轴0值左侧部分),电机驱动限制信号Slmt具有限制电机驱动信号Sm的DUTY值的特性。另外,在图20中,横轴表示(电机驱动限制信号Slmt-电机电流检测值Im),纵轴表示电机驱动限制信号Slmt(电机驱动信号Sm的DUTY值的上限)。
利用电机驱动信号演算装置15,根据电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值以及电机驱动限制信号Slmt计算出电机驱动信号Sm。在图21中表示了电机驱动信号Sm的DUTY值Sdty的演算处理过程图。其中,SP是比例项,Kp是比例项增益,SI是积分项,SI0是积分项的前次值,Ki是积分顶增益。另外,比例项增益Kp和积分顶增益Ki符合电机的应答特性。
在图21中,步骤S71算出PI控制的比例项,以比例项增益Kp乘以电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值,求出比例项Sp。步骤S72算出PI控制的积分项,以积分项增益Ki乘以电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值得到一结果,再将积分项的前次值SI0加在该结果上,从而求出积分项SI。步骤S73将积分项SI代入积分项的前次值SI0,更新积分项的前次值SI0。步骤S74将比例项SP和积分项SI相加,求出DUTY值Sdty。步骤S75比较DUTY值Sdty和电机驱动限制信号Slmt,当DUTY值Sdty小于电机驱动限制信号Slmt时,处理结束。另一方面,当DUTY值Sdty较大时,分支为步骤S76。步骤S76将电机驱动限制信号Slmt代入DUTY值Sdty。在DUTY值Sdty演算处理后,将电机驱动信号Sm的DUTY设定为DUTY值Sdty并输出。
根据上述步骤,对电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm地差值进行PI控制,同时,由电机电流限制值Ilmt计算出限制DUTY的电机驱动信号Sm。
利用电机驱动装置16,根据电机旋转角度信号θm和电机驱动信号Sm,按照图22所示的逻辑,进行电机的PWM驱动。图23示出了各FET的门脉冲电压波形。由此,电机5产生旋转转矩并驱动油压泵4。
通过以上构成,按照方向盘转动角速度信号ωs控制电机5,使驾驶者的方向盘转动力适度。与此同时,实现限制电机电流的电动油压式动力转向装置。
再者,在上述构成中,以电流限制值Ilmt作为规定值,但作为其它的现有技术的例子,为了提高方向盘转动负荷,提出了使电流限制值Ilmt随着方向盘转动状态而变化(详细参照专利文献1)。
专利文献1:日本平9-71254号公开公报。
发明解决的技术问题
由于只在电机电流检测值比电机电流限制值大时限制电机电流,具有的问题是,在使电机电流限制值相对于使电机和ECU损坏的电流值足够小的同时,要考虑并设定从电机电流超过电机电流限制值开始到所限制的实际电机电流为止的时间。
而且,由于电机电流限制值设定为相对于使电机和ECU损坏的电流值足够小、电机电流被限制到该电流限制值,具有的问题是,在电机增速时,电机旋转速度达到电机旋转速度目标值的时间变长了。
而且,由于电机电流限制值设定为相对于使电机和ECU损坏的电流值足够小、电机电流被限制到该电流限制值,具有的问题是,在从停止状态起动电机时,电机旋转速度达到电机旋转速度目标值的时间变长了。
而且,由于只按照电机电流值确定进行电流限制的条件,具有的问题是,在电机电流值在电机电流限制值上下附近时,不进行电流限制的模式和进行电流限制的模式来回摆动,电机的输出产生振动。
为解决上述问题,本发明的目的在于,提供一种电动油压式动力转向装置,在不能根据电机旋转速度控制电机时,通过转换,根据电机电流控制电机,从而提高对电机旋转速度的响应性和抑制产生过大电流。
发明内容
本发明是由电机驱动的油压泵作为油压动力发生源的电动油压式动力转向装置,包括:输入表示车辆状态的信号、根据所表示的当前车辆的状态、计算出使适当的动力产生在前述油压泵上的前述电机的旋转速度,并以该速度作为电机旋转速度目标值输出的电机旋转速度目标值演算装置;以比使前述动力转向装置损坏的电流值还小的预先设定的规定值作为电机电流目标值输出的电机电流目标值设定手段;检测前述电机的旋转速度并以该速度作为电机旋转速度检测值输出的电机旋转速度检测装置;检测使前述电机通电的电流并以该电流作为电机电流检测值输出的电机电流检测装置;根据前述电机旋转速度检测值和前述电机旋转速度目标值的差值计算出驱动前述电机的第1电机驱动信号的第1电机驱动信号演算装置;根据前述电机电流检测值和前述电机电流目标值的差值计算出驱动前述电机的第2电机驱动信号的第2电机驱动信号演算装置;使用前述第1电机驱动信号演算装置及前2电机驱动信号演算装置中的任一个驱动前述电机或进行判断转换的控制方法转换装置。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的电动油压式动力转向装置的ECU的内部结构的框图。
图2是表示实施方式1的电动油压式动力转向装置中第1电机驱动信号演算装置的演算处理过程的流程图。
图3是表示实施方式1的电动油压式动力转向装置中第2电机驱动信号演算装置的演算处理过程的流程图。
图4是表示实施方式1的电动油压式动力转向装置中转换电机驱动信号处理过程的流程图。
图5是说明实施方式1的电动油压式动力转向装置的动作的说明图。
图6是比较实施方式1的电动油压式动力转向装置中有无电机驱动信号转换时的动作的说明图。
图7是表示实施方式2的电动油压式动力转向装置的ECU的内部结构的框图。
图8是表示实施方式3的电动油压式动力转向装置的ECU的内部结构的框图。
图9是说明实施方式3的电动油压式动力转向装置的动作的说明图。
图10是说明实施方式4的电动油压式动力转向装置的动作的说明图。
图11是表示实施方式5的电动油压式动力转向装置中转换电机驱动信号处理过程的流程图。
图12是表示实施方式6的电动油压式动力转向装置的ECU的内部结构的框图。
图13是表示实施方式6的电动油压式动力转向装置中第1电机驱动信号演算装置的演算处理过程图。
图14是表示实施方式6的电动油压式动力转向装置中第2电机驱动信号演算装置的演算处理过程图。
图15是说明实施方式6的电动油压式动力转向装置的动作的说明图。
图16是电动油压式动力转向装置的总体结构图。
图17是表示现有技术的ECU的内部结构的框图。
图18是表示电机驱动装置的内部电路的框图。
图19表示电机旋转速度目标值的特性的说明图。
图20是说明现有技术的电机电流限制信号的特性的说明图。
图21是表示现有技术的电机驱动信号演算装置的演算处理过程的流程图。
图22是说明施加在FET上的PWM信号的DUTY值的说明图。
图23是说明施加在FET的门脉冲上的电压波形的说明图。
符号说明
1方向盘,2转向轴,3控制阀,4油压泵,5电机,6 ECU,7方向盘转动角速度检测器,8蓄电池,9电机旋转角度检测器,10车速检测器,11电机旋转速度目标值演算装置,12电机旋转速度检测值演算装置,13电机电流检测装置,14电机驱动限制信号演算装置,15电机驱动信号演算装置,16电机驱动装置,17第1电机驱动信号演算装置,18第2电机驱动信号演算装置,19控制方法转换装置,20控制方法转换装置,21控制方法转换装置,22第1电机驱动信号演算装置,23第2电机驱动信号演算装置,24控制方法转换装置
具体实施方式
实施方式1
下面说明本发明实施方式1的电动油压式动力转向装置。由于本实施方式的电动油压式动力转向装置的总体结构图与图16所示的上述现有实施例基本相同,此处参照图16省略详细的说明。本实施方式与上述现有例子的不同在于ECU6的内部结构。图1是表示本实施方式中ECU6的内部结构的框图,由于符号5、11-13、16是和图17的现有例子相同或相当的部分,用同一符号表示,此处省略对它们的说明。
在图1中,17是根据电机旋转速度目标值TNm与电机旋转速度检测值Nm的差值计算出电机驱动信号Sm1的第1电机驱动信号演算装置。18是根据电机电流检测值Im和在后述条件下设定的电机电流目标值TIm的差值计算出电机驱动驱动信号Sm2的第2电机驱动信号演算装置。19是控制方法转换装置,其具有开关、并根据电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm,利用电机驱动信号Sm1和电机驱动信号Sm2中的一个进行控制或由该开关进行转换。另外,在利用电机驱动信号Sm2进行控制时,上述电机电流目标值Tim的设定满足以下条件,使电机5通电的电流要小于使电机5和ECU6等损坏的值。
下面说明动作。驾驶者一方向盘转动方向盘1,转向轴2下端的齿轮装置(未图示)就动作,调整由油压泵4供给油压缸(未图示)的油压量的控制阀3就动作。油压缸进行动作以便供给油压并减轻方向盘转动力。此时,ECU6控制电机5,以使油压泵4产生适当的油压。
在ECU6中,利用电机旋转速度目标值演算装置11,根据方向盘转动角速度信号ωs和车速信号Vs计算出电机旋转速度目标值TNm。这样设定电机旋转速度目标值TNm的特性,例如,如图19所示,随着方向盘转动角速度信号ωs增高电机旋转速度目标值TNm增加,而且,随着车速信号Vs增高电机旋转速度目标值TNm减小。
利用第1电机驱动信号演算装置17,根据电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值输出进行PI控制演算的电机驱动信号Sm1。在图2中表示了电机驱动信号Sm1的DUTY值Sdty1的演算处理过程图。其中,SP1是比例项,Kp1是比例项增益,SI1是积分项,SI01是积分项的前次值,Ki1是积分顶增益。另外,比例项增益Kp1和积分顶增益Ki1符合电机的应答特性。
在图2中,步骤S11算出PI控制的比例项,以预先设定的比例项增益Kp1乘以电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值,求出比例项SP1。步骤S12算出PI控制的积分项,以预先设定的积分项增益Ki1乘以电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值得到一结果,再将该结果加在积分项的前次值SI01上,从而求出积分项SI1。步骤S13将积分项SI1代入积分项的前次值SI01,更新积分项的前次值SI01。步骤S14将比例项SP1和积分项SI1相加,求出DUTY值Sdty1。
在DUTY值Sdty1的演算处理后,设定电机驱动信号Sm1的DUTY为DUTY值Sdty1。
利用第2电机驱动信号演算装置18,根据电机电流目标值TIm和电机电流检测值Im的差值输出进行PI控制演算的电机驱动信号Sm2。在图3中表示了电机驱动信号Sm2的DUTY值Sdty2的演算处理过程图。其中,SP2是比例项,Kp2是比例项增益,SI2是积分项,SI02是积分项的前次值,Ki2是积分顶增益。另外,比例项增益Kp2和积分顶增益Ki2符合电机的应答特性。
在图3中,步骤S21算出PI控制的比例项,以预先设定的比例项增益Kp2乘以电机电流目标值TIm和电机电流检测值Im的差值,求出比例项SP2。步骤S22算出PI控制的积分项,以预先设定的积分项增益Ki2乘以电机电流目标值TIm和电机电流检测值Im的差值得到一结果,再将该结果加在积分项的前次值SI01上,从而求出积分项SI2。步骤S23将积分项SI2代入积分项的前次值SI02,更新积分项的前次值SI02。步骤S24将比例项SP2和积分项SI2相加,求出DUTY值Sdty2。
在DUTY值Sdty2的演算处理后,设定电机驱动信号Sm2的DUTY为DUTY值Sdty2。
在控制方法转换装置19已判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5,即根据电机旋转速度能进行控制的状态时,以电机驱动信号Sm1作为电机驱动信号Sm输出,在已判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态时,以电机驱动信号Sm2作为电机驱动信号Sm输出。由此,转换到利用第2电机驱动信号演算装置18控制电机5的状态,即根据电机电流进行控制的状态。
以上的处理流程集中在图4的流程图中。步骤31利用第1电机驱动信号演算装置17的处理计算出电机驱动信号Sm1。步骤32利用第2电机驱动信号演算装置18的处理计算出电机驱动信号Sm2。步骤33利用控制方法转换装置19的处理结果,在已判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5的状态时,分支到步骤34;在已判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态时,分支到步骤35。步骤34将电机驱动信号Sm1代入电机驱动信号Sm,以便以电机驱动信号Sm1作为电机驱动信号Sm输出。步骤35将电机驱动信号Sm2代入电机驱动信号Sm,以便以电机驱动信号Sm2作为电机驱动信号Sm输出。
其中,判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态的条件为
(电机旋转速度目标值TNm-电机旋转速度检测值Nm)>转换旋转速度差DNm1;
另一方面,判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5的状态的条件为
(电机旋转速度目标值TNm-电机旋转速度检测值Nm)<转换旋转速度差DNm2。另外,通过将转换旋转速度差DNm1(>0)设定为相对于非方向盘转动时和通常方向盘转动时产生的电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值足够大的值(例如200rmp)、将转换旋转速度差DNm2(≥0)设定为相对于转换旋转速度差DNm1足够小的值(例如0rmp),能防止控制方法转换装置19的摆动。
在这里,图5示出了例如驾驶者向右方向盘转动时的动作。图5的上图表示用于控制的电机驱动信号的推移,下一图表示电机旋转速度的推移,再下一图表示方向盘转动角速度信号的推移,下图表示方向盘转动角度的推移。如图5所示,在本实施方式中,在方向盘转动速度高时,在电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm的差值比转换旋转速度差DNm1还大的情况下,转换到利用电机驱动信号Sm2进行控制;在电机旋转速度检测值Nm和电机旋转速度目标值TNm的差值比规定的转换旋转速度差DNm2还小的情况,转换到利用电机驱动信号Sm1进行控制。
而且,图6表示了电机旋转速度检测值Nm追随变化到电机旋转速度目标值TNm的行为。图6的上图表示电机电流检测值Im的推移,中间图表示用于控制的电机驱动信号的推移,下图表示电机旋转速度检测值Nm的推移,在任一图中,实线表示转换到用电机驱动信号Sm2进行控制的情况,虚线表示转换到只用电机驱动信号Sm1进行控制的情况。从图6可以看出,比较只用电机驱动信号Sm1进行控制的情况和转换到用电机驱动信号Sm2进行控制的情况,转换到用电机驱动信号Sm2进行控制的这种情况能通电更多的电机电流,能更早到达电机旋转速度目标值TNm。
在电机驱动装置16中,根据电机旋转角度信号θm和电机驱动信号Sm,利用图22所示的逻辑对电机5进行PWM驱动。此时的电机驱动信号Sm是由控制方法转换装置19选择的Sm1或Sm2中的任一个。图23示出了各FET的门脉冲波形图。由此电机5产生旋转转矩并驱动油压泵4。
通过以上结构,在本实施方式中,实现了电动油压式动力转向,在利用电机旋转速度不能进行控制时,由于能转换到利用电机电流进行控制,在按照方向盘转动角速度信号ωs控制电机5以使驾驶者的方向盘转动力变得适度的同时,能提高相对于电机5的旋转数的响应性,并且,能抑制过大电流的产生。
另外,在上述说明中,虽然示出了使用无电刷DC电机的例子,但与电机的种类无关,例如电刷付DC电机也适用。
而且,虽然说明了利用120度控制矩形波进行驱动电机的驱动方法,但与电机的驱动方法无关,例如180度控制和正弦波驱动也可以。
而且,在上述说明中,虽然以电机电流目标值Tim作为固定值,但使其随着方向盘转动状态变化也可以。
实施方式2
在上述实施方式1中,虽然控制方法转换装置19判断了使用电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态,但也可以用图7框图所示的方向盘转动角速度信号ωs进行判断。在本实施方式中说明这种情况。
在图7中,20是控制方法转换装置,其具有开关,并根据电机旋转速度目标值TNm、电机旋转速度检测值Nm以及方向盘转动角速度信号ωs,利用电机驱动信号Sm1和电机驱动信号Sm2中的任一个进行控制或转换。
在控制方法转换装置20中,将判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态的条件设定为
方向盘转动角速度信号ωs>规定值ωth1。
再者,假定规定值ωth1(≥0)表示,随着方向盘转动角速度信号ωs的增大,至到利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态,电机旋转速度目标值TNm增大。
通过以上构成,在获得和上述实施方式1相同效果的同时,在方向盘转动速度增大而需要提高电机旋转速度时,由于转换到用电机驱动信号Sm2进行控制,与只用电机驱动信号Sm1进行控制相比,能更早地到达电机旋转速度目标值TNm。
实施方式3
在上述实施方式1中,虽然控制方法转换装置19判断利用电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm通过第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态和利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5的状态,但也可以用如图8框图所示的电机电流检测值Im进行判断。在本实施方式中说明这种情况。
在图8中,21是根据电机电流检测值Im利用电机驱动信号Sm1和电机驱动信号Sm2中的任一个进行控制或转换的控制方法转换装置。
在控制方法转换装置21中,判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态的条件为:
电机电流检测值Im>规定值Ith1;
判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5的状态的条件为:
电机电流检测值Im<规定值Ith2。
另外,规定值Ith1是比使电机5和ECU6损坏的电机电流还小的电流值(例如100A);规定值Ith2是满足下述条件的值:0≤规定值Ith2≤规定值Ith1。
通过以上构成,如图9所示,电机电流检测值Im比规定值Ith1还大时转换到用电机驱动信号Sm2进行控制。而且,其后,如图9所示,电机电流检测值Im比规定值Ith2还小时转换到用电机驱动信号Sm1进行控制。即,在电机电流检测值Im增大时,由于变成按照电机驱动信号Sm2针对电机电流控制电机5,可能通入不使电机5和ECU6损坏的电机电流。另上,此处,在图9中,上图表示用于控制的电机驱动信号的推移,下图表示检测电流值Im的推移,在任一图中,实线表示转换到用电机驱动信号Sm2进行控制的情况,虚线表示只用电机驱动信号Sm1进行控制的情况。
另外,在本实施方式中,判断利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态的条件,不限于只用上述电机电流检测值Im的情况,例如,也可以使在实施方式1中使用的电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm、在实施方式2中使用的方向盘转动角速度信号ωs及本实施方式中使用的电机电流检测值Im组合起来。
而且,判断利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5的状态的条件,同样不限于只用上述电机电流检测值Im的情况,例如,也可以使在实施方式1和实施方式2中使用的电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm及本实施方式中使用的电机电流检测值Im组合起来。
如上,在本实施方式中,在获得和上述实施方式1相同效果的同时,由于在电机电流检测值Im比规定值Ith1还大时转换到用电机驱动信号Sm2进行控制,在电流检测值Im增大时,由于变成针对电机电流控制电机5,可以通入不使电机5和ECU6损坏的电机电流。
实施方式4
在上述实施方式1、实施方式2和实施方式3中,虽然根据ECU6的内部信号值判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态,但在电机5处于停止状态时,也可以预先判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17判断不能控制电机5的状态。在本实施方式中说明这种情况。
图10示出了从停止状态起动电机5时使用电机驱动信号Sm1和电机驱动信号Sm2进行控制时的动作。在图10中,左侧表示用电机驱动信号Sm1进行控制时的动作,右侧表示用电机驱动信号Sm2进行控制时的动作,任一图从上向下依次表示电机电流Im的推移、用于控制的电机驱动信号的推移(实线表示转换到Sm2时,虚线表示转换到Sm时)、驱动Duty的推移、电机旋转速度检测值Nm以及电机旋转速度目标值TNm的推移。
在利用电机驱动信号Sm1进行控制时,针对电机旋转速度控制电机5。从而,例如假设油压泵侧的负荷转矩增大且电机旋转速度降低(参照图10的虚线圆部分),由于电机反向电压降低电机电流Im增加,并且电机速度检测值Nm也降低,因此电机驱动信号Sm的驱动DUTY增加。其结果是,产生过大的电机电流。
另一方法,用电机驱动信号Sm2进行控制时,针对电机旋转速度控制电机5。从而,例如假设油压泵侧的负荷转矩增大、电机旋转速度降低,虽然由于电机反向电压降低电机电流增加,但检测出电机电流增加和电机驱动信号Sm的DUTY降低。其结果是,能抑制过大电机电流的产生。
如上,在本实施方式中,在得到和上述实施方式同样效果的同时,而且在从停止状态起动电机时,通过预先用第2电机驱动信号演算装置进行控制,能防止起动时产生过大电机电流。
实施方式5
在上述实施方式1中,如图4所示,虽然其构成为,在第1电机驱动信号演算装置17和第2电机驱动信号演算装置18两者演算后,进行控制方法转换装置的处理,将电机驱动信号Sm1或者电机驱动信号Sm2代入电机驱动信号Sm,但也可以构成为,先进行控制方法转换装置19,只运行已选择的第1电机驱动信号演算装置17或者第2电机驱动信号演算装置18任一方的演算。在本实施方式中说明这种情况。另外,由于本实施方式中的电动油压式动力转向的ECU6的内部构成基本上与图1的构成相同,因此在这里参照图1,省略详细的说明。
在图11的流程图中,步骤S41根据控制方法转换装置19的处理,当判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17能控制电机5的状态时分支到步骤S42,当判断处于利用第1电机驱动信号演算装置17不能控制电机5的状态时分支到步骤S44。步骤S42利用第1电机驱动信号演算装置17的处理计算出电机驱动信号Sm1,步骤S43将电机驱动信号Sm1代入电机驱动信号Sm,以便以电机驱动信号Sm1作为电机驱动信号Sm输出。步骤S44利用第2电机驱动信号演算装置18的处理计算出电机驱动信号Sm2,步骤S45将电机驱动信号Sm2代入电机驱动信号Sm,以便以电机驱动信号Sm2作为电机驱动信号Sm输出。
通过以上构成,在本实施方式中,在得到和上述实施方式同样效果的同时,而且,在一个演算周期中,由于只处理第1电机驱动信号演算装置17或者第2电机驱动信号演算装置18一方,能缩短演算处理时间。从而,即使使用处理速度较慢的微型计算机廉价构成,也可以实现本发明。
另外,在上述说明中,虽然说明了通过控制方法转换装置不进行选择、不进行第1电机驱动信号演算装置17或者第2电机驱动信号演算装置18全部的演算处理,但不限于这种情况,也可以不进行一部分演算处理。
在上述说明中,虽然说明了使本实施方式适用于实施方式1的例子,但不限于这种情况,本实施方式当然也能适用于实施方式2至4中的任一个。
实施方式6
在上述实施方式1中,虽然没有考虑第1电机驱动信号演算装置17和第2电机驱动信号演算装置18的控制方法的转换,但也可以在如图12所示的控制方法转换的前后进行补偿处理,以使电机驱动信号不变化。
在图12中,22是第1电机驱动信号演算装置,其根据电机旋转速度目标值TNm与电机旋转速度检测值Nm的差值、后述控制方法转换信号Ss以及后述第2电机驱动信号演算装置23计算出的驱动DUTY值Sdty2,计算出驱动DUTY值Sdty1和电机驱动信号Sm1;23是第2电机驱动信号演算装置,其根据电机电流检测值Im与和实施方式1相同条件下设定的电机电流目标值TIm的差值、后述控制方法转换信号Ss以及第1电机驱动信号演算装置22计算出的驱动DUTY值Sty1,计算出驱动DUTY值Sdty2和电机驱动信号Sm2;24是控制方法转换装置,其根据电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm利用电机驱动信号Sm1和电机驱动信号Sm2中的任一个进行控制或转换的同时,输出表示转换结果的控制方法转换信号Ss。另外,转换结果在电机驱动信号Sm1时是1,在电机驱动信号Sm2时是2,将上述结果代入控制方法转换信号Ss。
下面说明动作。图13的流程图表示第1电机驱动信号演算装置22的处理。在这里,以Ss01作为控制方法转换信号的前次值。步骤S51比较控制方法转换信号Ss和控制方法转换信号的前次值Ss01,如果不同,认定该次控制方法转换信号Ss已变化,分支到步骤S52,如果相同,分支到步骤S54。如果控制方法转换信号Ss是1,步骤S52判断从用电机驱动信号Sm2进行控制的状态已转换到用电机驱动信号Sm1进行控制的状态并分支到步骤S53,如果控制方法转换信号Ss是1以外的值,则分支到步骤S54。步骤S53将第2电机驱动信号演算装置23计算出的驱动DUTY值Sdty2代入积分项的前次值SI01。这成为控制方法转换时的补偿处理,在控制方法转换时的电机旋转速度目标值TNm和电机旋转速度检测值Nm相同时,驱动信号Sm不变化。步骤S54更新控制方法转换信号的前次值Ss01。由于从步骤S11到步骤S14同实施方式1的图2相同,省略说明。
通过以上构成,从第2电机驱动信号演算装置转换到第1电机驱动信号演算装置时运行补偿处理,能降低电机驱动信号Sm的变化。
同样地,图14的流程图表示第2电机驱动信号演算装置23的处理。在这里,以Ss02作为控制方法转换信号的前次值。步骤S61比较控制方法转换信号Ss和控制方法转换信号的前次值Ss02,如果不同,判断该次控制方法转换信号Ss已变化,分支到步骤S62,如果相同,分支到步骤S64。如果控制方法转换信号Ss是2,步骤S52判断从用电机驱动信号Sm1进行控制的状态已转换到用电机驱动信号Sm1进行控制的状态并分支到步骤S63,如果控制方法转换信号Ss是2以外的值,则分支到步骤S64。步骤S63将第1电机驱动信号演算装置22计算出的驱动DUTY值Sdty1代入积分项的前次值SI02。这成为控制方法转换时的补偿处理,在控制方法转换时的电机电流目标值TIm和电机电流检测值Im相同时,驱动信号Sm不变化。在步骤S64更新控制方法转换信号的前次值Ss02。由于从步骤S21到步骤S24同实施方式1的图3相同,省略说明。
通过以上构成,从第1电机驱动信号演算装置转换到第2电机驱动信号演算装置时运行补偿处理,能降低电机驱动信号Sm的变化。
图15示出了从第2电机驱动信号演算装置转换到第1电机驱动信号演算装置时不进行补偿处理和进行补偿处理时各自的行为。在图15中,左侧表示驱动方法转换时不进行1项的补偿的情况,右侧表示驱动方法转换时进行1项的补偿的情况,在任一情况中,从上向下依次表示驱动DUTY的推移、电机电流的推移、电机旋转速度的推移。
在不进行补偿处理时,在第2电机驱动信号演算装置18选择的状态,由于电机旋转速度值Nm继续比电机旋转速度目标值TNm还小的状态,第1电机驱动信号演算装置17的积分项SI01继续增加。在这里,一转换到第1电机驱动信号演算装置17选择的状态,由于继续增加的第1电机驱动装置17的积分项SI01的影响,电机驱动信号Sm的DUTY值急剧增加。为此,电机旋转速度超过规定值,方向盘转动加负荷恶化。
另一方面,在进行补偿时,在第2电机驱动信号演算装置23选择的状态,由于电机旋转速度值Nm继续比电机旋转速度目标值TNm还小的状态,第1电机驱动装置22的积分项SI01继续增加。在这里,一转换到第1电机驱动信号演算装置22选择的状态,就将第2电机驱动信号演算装置23的驱动DUTY值Sdty2代入第1电机驱动信号演算装置22的积分项的前次值SI01。从而,由于不受继续增加的第1电机驱动装置22的积分项SI1的影响,能降低电机驱动信号Sm的变化。
如上,在本实施方式中,在得到和上述实施方式同样效果的同时,而且,在控制方法转换装置从第2电机驱动信号演算装置转换到用第1电机驱动信号演算装置进行控制时,由于第1电机驱动信号演算装置向演算处理施加补偿,在转换前后使电机驱动信号的变化降低。
而且,同样地,在控制方法转换装置从用第1电机驱动信号演算装置控制转换到用第1电机驱动信号演算装置进行控制时,由于第2电机驱动信号演算装置向演算处理施加补偿,在转换前后使电机驱动信号的变化降低。
发明效果
本发明是以由电机驱动的油压泵作为油压动力发生源的电动油压式动力转向装置,包括:输入表示车辆状态的信号、根据所表示的当前车辆的状态、计算出使适当的动力产生在前述油压泵上的前述电机的旋转速度并以该速度作为电机旋转速度目标值输出的电机旋转速度目标值演算装置;以比使前述动力转向装置损坏的电流值还小的预先设定的规定值作为电机电流目标值输出的电机电流目标值设定手段;检测前述电机的旋转速度并以该速度作为电机旋转速度检测值输出的电机旋转速度检测装置;检测使前述电机通电的电流并以该电流作为电机电流检测值输出的电机电流检测装置;根据前述电机旋转速度检测值和前述电机旋转速度目标值的差值计算出驱动前述电机的第1电机驱动信号的第1电机驱动信号演算装置;根据前述电机电流检测值和前述电机电流目标值的差值计算出驱动前述电机的第2电机驱动信号的第2电机驱动信号演算装置;使用前述第1电机驱动信号演算装置及前2电机驱动信号演算装置中的任一个驱动前述电机或进行判断转换的控制方法转换装置。利用电机旋转速度不能控制时,利用电机电流进行控制,通过从前述第1电机驱动信号演算装置转换到前述第2电机驱动信号演算装置,能提高对于电机旋转速度的响应性和抑制过大电流的发生。

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提供一种电动油压式动力转向装置,在不能利用电机旋转速度控制时,通过转换到利用电机电流进行控制,提高对于电机旋转速度的响应性,以及抑制过大电流的产生。该装置具有根据电机旋转速度检测值Nm和电机旋转速度目标值TNm的差值进行控制的第1电机驱动信号演算装置17和根据电机电流目标值TIm和电机检测值Im的差值进行控制的第2电机驱动信号演算装置18;在电机旋转速度检测值Nm在相对电机旋转速度目标值TNm的规。

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