專利名稱：動力轉向設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及動力轉向設備，具體地涉及配備有液壓缸的動力轉向設備，它藉助于馬達驅動的泵操作液壓缸而使能轉向輔助力應用。
背景技術：
在日本專利臨時公開號No.2003-137117(此后稱為“JP2003-137117”)中公開的動力轉向設備總的稱為這種類型的動力轉向設備。在JP2003-137117中公開的動力轉向設備包括被鏈接到操縱軸的低端的輸出軸；被安裝在輸出軸的低端的、用于轉向車輪的轉向的齒條齒輪機構；被鏈接到齒條齒輪機構的齒條的液壓缸；和馬達驅動的、可反轉的泵，被提供用來把工作流體選擇地供應到被安排為動力缸的左半部分的第一缸室或被安排為動力缸的右半部分的第二缸室。當在車輛駕駛期間藉助于用于左轉或右轉的轉向盤執(zhí)行正常轉向時，為了施加轉向輔助力，工作流體(液壓或工作壓力)通過馬達驅動的可反轉的泵的正轉或反轉被選擇地提供到第一和第二液壓缸室的任一個缸室。與轉向軸直接由傳動器(電動馬達)進行驅動的電力轉向設備相比較，對于相同的尺寸和類型的電動馬達，配備有液力動力缸的動力轉向設備可以產生相對較大的轉向輔助力。
然而，近年來，由于配備有動力轉向設備的車輛的擴展，需要更大的轉向輔助力。因此，必然需要進一步提高馬達功率輸出。對于馬達功率進一步提高，對應于美國專利No.6,987,371的、日本專利臨時公開號No.2003-33077(此后稱為“JP2003-33077”)教導升高用于被連接到轉向系統的馬達的驅動電源的電壓的、升壓電路的使用。JP2003-33077也教導了根據馬達的旋轉速度控制電源電壓升高時間的操縱控制器。依賴于馬達速度的電源電壓升高時間控制有助于減小升高操作的執(zhí)行頻率，因此保證車輛電池的減小的電力消耗。

發(fā)明內容
然而，在JP2003-137117中公開的配備有液力動力缸的動力轉向設備被構建，使得工作流體通過馬達驅動的、可反轉的泵的旋轉被加壓力，以及動力缸通過由泵產生的工作流體壓力被操作。因此，JP2003-137117的動力轉向設備具有馬達速度對工作流體壓力特性在工作流體壓力達到預定的壓力水平之前馬達速度是快的，以及在預定的壓力水平達到后馬達速度下降。在前述的馬達速度對工作流體壓力特性的情形下，在工作流體壓力達到預定的壓力水平之前，馬達速度的改變的時間速率是非常高的。假設在預定的壓力水平還沒有達到時馬達速度的改變的實際速率小于期望的值。那么，將造成實際的工作流體壓力相對于期望的流體壓力值的缺乏，換句話說，轉向輔助的缺乏。在這些條件下，假設執(zhí)行如在JP2003-33077中公開的依賴于馬達速度的電源電壓升高時間控制。那么，在馬達速度閾值還沒有達到時將出現工作流體壓力上升的響應延遲。在這樣的情形下，即使當馬達速度達到它的閾值時，升高操作從升高時間開始，也不可能保證期望的流體壓力控制響應度(即，期望的流體壓力控制響應度)，因此很難快速地精確地使得實際的工作流體壓力更接近于期望的值。另外，在升高操作開始后所需要的馬達速度改變是取決于在馬達速度閾值達到時產生的工作流體壓力的壓力水平而不同的。所以，在快速的馬達速度上升的情形下，有對于電源電壓的不適當的升高的操作和或升高操作的不必要的執(zhí)行的可能性。為了避免這一點，有可能把開始升高操作的馬達速度閾值設置為低的數值。然而，由于馬達速度閾值設置到低的數值，可能過多地執(zhí)行升高操作，因此導致升壓電路的操作的不期望的增加的頻率。這導致增加車輛電池負擔的問題。
所以，從現有技術的上述的缺點看來，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在馬達驅動泵操作期間通過把工作流體壓力選擇地提供到液力動力缸的一對液壓缸室的任一個而施加轉向輔助力時得到良好的轉向感覺而不增加電池負擔的動力轉向設備。
為了完成本發(fā)明的上述的和其它目的，一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于馬達角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
按照本發(fā)明的另一方面，一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；具有一對端口的泵，液壓通過該端口經由第一和第二流體線提供到在動力缸中限定的各個液壓缸室；能夠以正轉方向和反轉方向驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于馬達角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
按照本發(fā)明的再一個方面，一種動力轉向設備包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，當馬達角加速度變?yōu)榇笥诨虻扔隈R達加速度閾值時，接通升壓電路。
按照本發(fā)明的又一個方面，一種動力轉向設備包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括轉矩傳感器，檢測作用在轉向機構上的轉向轉矩；生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于轉向轉矩被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；轉向轉矩改變速率估計電路，計算或估計轉向轉矩改變速率作為轉向轉矩相對于時間的改變的速率；以及升壓電路控制電路，響應于轉向轉矩改變速率而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
按照本發(fā)明的另一方面，一種動力轉向設備，包括被固定地連接到轉向盤的轉向軸；液力動力缸，安裝在將轉向軸鏈接鏈接到轉向車輪的轉向機構上；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；轉向角傳感器，檢測對應于從正向前方位置測量的轉向盤的角位移的轉向角度；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；轉向盤角加速度計算電路，基于轉向角度計算或估計轉向盤角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于轉向盤角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
按照本發(fā)明的另一方面，一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成用于馬達的占空比數值的脈沖寬度調制占空比信號的馬達控制電路，脈沖寬度調制占空比信號是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；脈沖寬度調制占空比信號改變速率計算電路，計算或估計脈沖寬度調制占空比信號改變速率作為脈沖寬度調制占空比信號的占空比數值相對于時間的改變的速率；以及升壓電路控制電路，響應于脈沖寬度調制占空比信號改變速率而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
按照本發(fā)明的另一方面，一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；馬達電流檢測電路，檢測流過馬達的實際的電流值；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達電流值偏差計算電路，計算在命令信號值與實際的電流值之間的偏差；以及升壓電路控制電路，當偏差變?yōu)榇笥诨虻扔谄铋撝禃r，接通升壓電路。
按照本發(fā)明的另一方面，一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；升壓電路控制電路，控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換；以及升壓電路控制電路，當確定從泵提供到動力缸的液壓可能存在響應延遲時，接通升壓電路。
通過對于附圖的以下的說明將明白本發(fā)明的其它目的和特性。


圖1是顯示動力轉向設備的第一實施例的系統圖。
圖2是顯示在第一實施例的動力轉向設備中包含的控制器的輸入部分(輸入電路)、控制部分(控制電路)、和輸出部分(輸出電路)的框圖。
圖3是顯示在第一實施例的動力轉向設備的控制器內執(zhí)行的控制例程的流程圖。
圖4是顯示在用于第一實施例的動力轉向設備的動力轉向系統中包括的馬達角加速度檢測器的控制部分和升壓電路控制部分的流程圖。
圖5是顯示基本馬達特性的特征圖。
圖6A-6F是說明第一實施例的動力轉向系統部件，諸如馬達和可反轉的泵，在不同的轉向速度時，即在快速和慢的轉向速度時，得到的狀態(tài)的改變的時間7是顯示在第二實施例的動力轉向設備中包含的控制器的輸入部分、控制部分、和輸出部分的框圖。
圖8是顯示在用于第二實施例的動力轉向設備的動力轉向系統中包括的轉向轉矩改變速率估計電路的控制動作和升壓電路控制部分的流程圖。
圖9是顯示動力轉向設備的第三實施例的系統圖。
圖10是顯示在第三實施例的動力轉向設備中包含的控制器的輸入部分、控制部分、和輸出部分的框圖。
圖11是顯示在用于第三實施例的動力轉向設備的動力轉向系統中包括的轉向盤角加速度算術電路的控制動作和升壓電路控制部分的流程圖。
圖12是顯示在第四實施例的動力轉向設備中包含的控制器的輸入部分、控制部分、和輸出部分的框圖。
圖13是顯示在用于第四實施例的動力轉向設備的動力轉向系統中包括的PWM占空比數值改變速率算術電路的控制動作和升壓電路控制部分的流程圖。
圖14是顯示在第五實施例的動力轉向設備中包含的控制器的輸入部分、控制部分、和輸出部分的框圖。
圖15是顯示在用于第五實施例的動力轉向設備的動力轉向系統中包括的電流值偏差算術電路的控制動作和升壓電路控制部分的流程圖。
圖16是顯示在用于第六實施例的動力轉向設備的動力轉向系統中包括的馬達角加速度檢測器的控制動作和升壓電路控制部分的流程圖。
圖17是用于第六實施例的動力轉向設備的、預先編程的電源電壓Ve對馬達角加速度閾值αmfn的特性圖。
圖18是顯示動力轉向設備的第七實施例的系統圖。
圖19是顯示在第七實施例的動力轉向設備中包含的控制器的輸入部分、控制部分、和輸出部分的框圖。
具體實施例方式
第一實施例現在參照附圖，具體地參照圖1，第一實施例的動力轉向設備是以具有左面和右面的、轉向車輪(未示出)的車輛為例說明的。正如在圖1上清楚地看到的，轉向盤a1被固定地連接到轉向軸b1的頂部。中間的軸b2的上端經由萬向接頭(未編號)被機械地鏈接到轉向軸b1的下端。齒輪軸b3的上端經由萬向接頭(未編號)被機械地鏈接到中間的軸b2的下端。轉矩傳感器b4被安裝或被附接到齒輪軸b3，用于檢測作用在轉向盤a1與每個轉向車輪之間的轉矩的幅度和方向，基本上對應于由驅動器加到轉向盤a1的、圍繞它的旋轉軸的轉向轉矩(轉向盤轉矩)的幅度和方向。由轉矩傳感器b1檢測的轉矩此后稱為“轉向轉矩Ts”。齒輪b5被固定地連接到齒輪軸b3的下端。齒條車齒機構c1包括齒條軸23的齒條23a(以后描述)和齒輪b5。齒輪b5與齒條軸23的齒條23a嚙合，齒條軸是轉向鏈接的主要的跨接部件。齒條齒輪機構c1用作為旋轉-直線運動轉換器，把轉向盤a1的旋轉運動轉換成齒條軸23的直線運動。齒條齒輪機構c1也構成鏈接到轉向車輪的轉向機構的一部分。
齒條軸23的兩端經由橫拉桿(未示出)和轉向的萬向接頭(未示出)被機械地鏈接到各個轉向車輪(未示出)。齒條軸23被安裝在液力動力缸20，以使得在動力缸20的軸向方向延伸。換句話說，動力缸20被安裝在齒條齒輪機構c1上(轉向機構)。齒輪24也被放置在動力缸20，以及基本上被安裝在齒條軸23的中點，使得，齒輪24可連同齒條軸23一起移動。正如從圖1的系統圖可以看到的，動力缸20的內部空間被劃分成在齒輪24的左面(觀看圖1)規(guī)定的第一缸室21和在齒輪24的右面規(guī)定的第二缸室22。第一缸室21用來輔助齒條軸23沿第一方向的軸向運動，即，向右齒條軸運動(觀看圖1)。另一方面，第二缸室22用來輔助齒條軸23沿第二方向的軸向運動，即，向左齒條軸運動。也就是，動力缸20輔助轉向力通過包括齒條齒輪機構c1的轉向機構傳送到轉向齒輪。
被包括在動力轉向設備中的馬達1是無刷馬達，它可以以反向旋轉方向和正常旋轉方向旋轉。馬達旋轉角度傳感器6被附接到馬達1(精確地，無刷馬達的轉子)，用于檢測馬達1的馬達轉子的旋轉角度θm，即，無刷馬達轉子的角度位置，以及用于生成表示馬達旋轉角度θm的信號。馬達1由具有U相、V相、和W相的三相電路運轉。三相電路由在相位上相差三分之一周期的電壓供應能量。也就是，馬達1通過經由開關電路(包括以后參照圖2描述的馬達驅動電路51)供給電壓到具有U、V、和W相的三相電路而被驅動，取決于馬達1的旋轉角。作為旋轉角度傳感器(或角度位置傳感器)，即馬達旋轉角度傳感器6，可以使用解析器、絕對值角度解析器、在周界上互相間隔開地放置在馬達的磁場中并按霍爾效應原理工作的多個霍爾單元、旋轉編碼器等等。角度位置傳感器(馬達旋轉角度傳感器6)的使用消除昂貴的角速度傳感器或昂貴的角加速度傳感器的必要性。馬達軸，即馬達1的輸出軸，被連接到可反轉的泵2，在其中加壓力的工作流體的排放的方向可以倒置或切換，取決于馬達軸的旋轉方向?？煞崔D的泵2具有用作為入口與出口端口的第一端口2a，和用作為入口與出口端口的第二端口2b。
第一端口2a經由第一流體線10被連接到第一缸室21，而第二端口2b經由第二流體線11被連接到第二缸室22。第一分支線10a被連接到第一流體線10。第一分支線10a還經由第一檢查閥3被連接到儲存池(reservoir tank)5。同樣地，第二分支線11a被連接到第二流體線11。第二分支線11a還經由第二檢查閥4被連接到蓄水池5。第一檢查閥3被布置在第一分支線10a，以便只允許來自蓄水池5的工作流體自由地流到第一流體線10。第二檢查閥4被布置在第二分支線11a，以便只允許來自蓄水池5的工作流體自由地流到第二流體線11。
如圖1和2所示，被提供用于控制被包括在動力操縱控制系統中的馬達1的控制器(電子控制單元)通常包括微計算機。控制器30包括輸入/輸出接口(I/O)、存儲器(RAM，ROM)、和微處理器或中央控制單元(CPU)?？刂破?0的輸入/輸出接口(I/O)接收來自各種發(fā)動機/車輛傳感器，即轉矩傳感器b4、馬達旋轉角度傳感器6、車輛速度傳感器7、和馬達電流檢測器(馬達電流檢測電路)8的信息。車輛速度傳感器7告訴控制器車輛以多少速度運動，以及生成表示車輛速度的信號VSP。馬達電流檢測器8被提供來檢測加到可反轉馬達1的電流(馬達驅動電流)的電流值Im。在控制器30內，中央處理單元(CPU)允許通過I/O接口接入來自前面討論的發(fā)動機/車輛傳感器b4，6，7，和8的輸入信息數據?？刂破?0的CPU負責載送被存儲在存儲器中的控制例程，以及能夠執(zhí)行用于升壓控制(在后面描述)和用于馬達驅動控制(在后面描述)的必要的算術和邏輯運算。計算結果(算術計算結果)，即計算的輸出信號通過控制器30的輸出接口電路經由升壓電路50和或馬達驅動電路51被傳送到輸出級，即馬達1。升壓電路50和馬達驅動電路51的細節(jié)在下面參照圖2的框圖進行描述。
現在參照圖2，控制器30的處理器包括轉向輔助轉矩算術計算部分(轉向輔助轉矩算術計算電路或轉向輔助轉矩算術計算裝置)31，它根據來自車輛速度傳感器7和轉矩傳感器b4的傳感器信號計算期望的轉向輔助轉矩(或期望的轉向輔助量)?？刂破?0的處理器還包括馬達驅動控制部分，簡稱為馬達控制電路(馬達控制裝置)32，它根據由馬達電流檢測器8檢測的實際的馬達電流值Im和由轉向輔助轉矩算術計算部分31計算的期望的轉向輔助轉矩通過伺服控制輸出控制命令信號到馬達驅動電路51，以便于達到計算的期望的轉向輔助轉矩，因此使得實際的轉向輔助轉矩更接近于期望的轉向輔助轉矩?？刂破?0的處理器還包括馬達角加速度檢測器(馬達角加速度檢測電路)331，它根據來自馬達旋轉角度傳感器6的馬達旋轉角度表示信號檢測或確定或估計馬達1的馬達轉子的角加速度αm。而且，控制器30的處理器還包括升壓電路控制部分(升壓電路控制電路或升壓電路控制裝置)34，它根據由馬達角加速度檢測器331檢測的馬達角加速度αm控制升壓電路50的驅動(在工作與非工作狀態(tài)之間的切換)。
升壓電路50被提供來升高諸如車輛電池52的驅動電源的電源電壓，用于可反轉的馬達和用于把升高的電池電壓提供到馬達驅動電路51。如圖2所示，升壓電路50被構建為被提供在控制器外面的外圍電路或外部電路。代替這一情形，升壓電路50可以被合并地安裝在控制器內作為內部電路。
馬達驅動電路51包括開關電路，它提供電力給馬達1，達到期望的馬達速度和期望的馬達轉矩。藉助于用于控制馬達1的驅動狀態(tài)的馬達驅動控制部分32對于馬達驅動電路51作出切換控制。
參照圖3，圖上顯示在第一實施例的動力轉向設備中包含的控制器30內執(zhí)行的動力轉向系統控制例程?？刂评套鳛槊扛纛A定的時間段(諸如10毫秒)進行觸發(fā)的時間觸發(fā)中斷例程被執(zhí)行。
在步驟101，執(zhí)行轉向輔助控制處理(或轉向輔助轉矩算術處理)。在步驟102，與步驟101的轉向輔助控制處理并行地執(zhí)行升壓控制處理。在步驟101執(zhí)行的轉向輔助控制處理(或轉向輔助轉矩算術處理)包括藉助于轉向輔助轉矩算術計算部分31用于計算或確定期望的轉向輔助轉矩的算術運算。以傳統的方式，期望的轉向輔助轉矩被適當地計算或確定，以使得驅動器施加的轉向轉矩成為接近于期望的數值。適當地計算期望的轉向輔助轉矩的方法是傳統的，不形成本發(fā)明的一部分。因此，計算期望的轉向輔助轉矩的細節(jié)被省略。
在步驟103，執(zhí)行馬達驅動控制處理。馬達驅動控制處理裝置伺服控制由馬達控制部分32執(zhí)行的處理。具體地，根據由轉向輔助轉矩算術計算部分31計算的期望的轉向輔助轉矩，設置或確定對于馬達1的期望的馬達驅動電流值(或期望的馬達驅動信號值)，以便達到期望的轉向輔助轉矩。然后，從馬達驅動控制部分32生成控制命令信號，加到馬達驅動電路51，以使得流過馬達1的電流的實際電流值Im成為更接近于期望的馬達驅動電流值。
在步驟104，進行檢查以確定是否存在用于動力操縱控制系統的系統關斷要求。在不存在系統關斷要求時，重復執(zhí)行步驟101，102，和103。相反，在存在系統關斷要求時，一個周期的控制例程終結。例如，當動力操縱控制系統正在運行時，系統關斷要求對應于點火開關關斷狀態(tài)。相反，在存在動力操縱控制系統故障時，諸如控制信號線故障，控制器30的處理器根據系統故障信號的輸出確定滿足系統關斷要求。
現在參照圖4。圖上顯示在第一實施例的動力轉向設備中包含的控制器30的馬達角加速度檢測器331和升壓電路控制部分34內執(zhí)行的子例程。執(zhí)行作為每隔預定的時間段(諸如10毫秒)進行觸發(fā)的時間觸發(fā)的中斷例程的子例程。
在步驟201，讀取馬達旋轉角θm。具體地，基于來自馬達旋轉角傳感器6的最新的信息數據信號來確定馬達旋轉角θm。
在步驟202，根據馬達旋轉角度θm，算術計算馬達角加速度αm。具體地，馬達角加速度αm作為馬達旋轉角度θm的二階導數d2θm/dt2(即，作為馬達1的馬達轉子的角位移的二階導數)被算術地計算。更具體地，首先，計算馬達角速度ωm作為馬達轉子的角度位移(即，馬達旋轉角θm)相對于時間t的改變的速率。也就是，馬達角速度ωm被表示為dθm/dt，它是馬達旋轉角θm相對于時間t的改變的速率。第二，計算馬達角加速度αm作為馬達角速度ωm(＝dθm/dt)相對于時間t的改變的速率。也就是，馬達角加速度αm由公式αm＝dωm/dt＝d2θm/dt2表示。
在步驟203，為了確定升壓控制是使能的(發(fā)起)還是禁止的(不能進行)，通過該升壓控制，用于馬達1的驅動電源(電池52)的電源電壓被升高，并且升高的電池電壓被提供給馬達驅動電路51，進行檢查以確定馬達角加速度αm的絕對值|αm|是否大于或等于馬達角加速度閾值(固定的閾值)αmf。當對于步驟203的回答是肯定(是)時，也就是，在|αm|≥αmf的情形下，例程從步驟203進到步驟204。相反，當對于步驟203的回答是否定(否)時，也就是，在|αm|＜αmf的情形下，例程從步驟203進到步驟205。把馬達角加速度αm的絕對值|αm|與它的閾值αmf相比較，對應于馬達1的正常旋轉和反向旋轉。馬達角加速度閾值αmf是指臨界值，當大于它時，由于缺乏轉向輔助，有驅動器施加的轉向轉矩超過期望的數值的增加的趨勢。
在步驟204，升壓控制變?yōu)槭鼓艿?接通)。換句話說，升壓電路50變?yōu)榻油ǖ模糜诎l(fā)起升壓操作。由升壓電路50輸出的升高電壓Vd上升或被升高到期望的升高的電壓(固定的電壓值)Vdt，即Vd＝Vdt。
在步驟205，升壓控制變?yōu)榻沟?關斷)，或保持禁止的。換句話說，升壓電路50變?yōu)殛P斷的，或保持關斷，用于禁止升高操作。電源電壓Ve由升壓電路50按原來的被輸出，即Vd＝Ve。
此后詳細地描述由動力操縱控制系統執(zhí)行的基本控制動作。在點火開關被接通后，根據來自轉矩傳感器b4的至少傳感器信號(轉向轉矩Ts)被確定的驅動電流(或馬達驅動信號)被提供到馬達1。馬達1生成基本上對應于被提供到馬達的驅動電流的轉矩(以后描述的馬達轉矩Tm)，然后泵2被馬達1驅動。因此，泵2排放對應于馬達速度的流速率的加壓力的工作流體。
例如，假設加壓的工作流體從泵2被排放到第一流體線10，加壓的工作流體通過第一流體線10被引入到第一缸室21，因此在第一缸室21中出現工作流體的液壓上升。在第一缸室21中的液壓用作為驅動器施加的轉向盤轉矩(驅動器施加的轉向作用力或驅動器施加的轉向力)的轉向輔助轉矩(轉向輔助力)。驅動器施加的轉向力與由液力動力缸20的裝置產生的轉向輔助力的最終合成的力允許齒條軸23對抗主要由于在每個轉向車輪與路面之間的摩擦造成的負荷阻力在第一方向上(觀看圖1)向右運動。這樣，轉向車輪被轉向。在轉向輔助操作期間，齒輪24連同齒條軸23向右位移一起運動，結果，第一缸室21的體積增加，而第二缸室22的體積減小。通過減小第二缸室22的體積被排出的工作流體通過第二流體線11返回到泵2的第二端口2b。被返回到泵2的工作流體再次提供到第一缸室21，其體積正在增加。正如上面討論的，第一實施例的動力轉向設備被構建成使得轉向盤a1和馬達1經由工作流體互相連接或鏈接。換句話說，轉向盤a1和馬達1經由積分要素(液力動力缸20)互相連接或鏈接。液力動力缸20用作為積分要素，因為動力缸的第一和第二缸室21-22的每個缸室的體積改變是通過由馬達1的旋轉產生的工作流體的運動而達到的。因此，如果旋轉馬達1不比轉向盤a1旋轉得更快，就不能提供期望的轉向輔助特性。
參照圖5，圖上顯示馬達1的基本馬達特性。在圖5上，橫坐標軸代表馬達轉矩Tm，左面的縱坐標軸代表馬達速度Nm，以及右面的縱坐標軸代表馬達電流(實際的馬達電流Im)。VM1，VM2，和VM3表示被加到馬達1的三個不同的電壓。在圖5上。這些電壓VM1，VM2，和VM3的大小關系由不等式VM1＞VM2＞VM3規(guī)定。正如可以從與三個不同的施加的馬達電壓VM1，VM2，和VM3有關的、圖5的馬達特性看到的，對于某些施加的電壓值，馬達速度Nm和馬達轉矩Tm由于相反的電動勢的出現是互相成反比的。因此，在恒定的電壓施加到馬達的情形下，當馬達轉矩Tm增加時，馬達速度Nm趨于減小。對于相同的施加的電壓，相反，當馬達速度Nm增加時，馬達轉矩Tm趨于下降。
當馬達速度Nm在施加到的電壓下是速度值N2時，馬達轉矩Tm變?yōu)檗D矩值T2，而馬達電流Im變?yōu)殡娏髦礗2。在這些條件下，當把馬達速度Nm從速度值N2增加到速度值N1時，由于反電動勢增加，馬達電流Im趨于從電流值I2減小到電流值I1，而馬達轉矩Tm趨于從轉矩值T2減小到轉矩值T1。也就是，假設馬達速度Nm被提高，當需要對應于轉矩值T2的轉向輔助力時，馬達轉矩Tm不能保持在轉矩值T2。在這樣的情形下，馬達轉矩Tm趨于下降到小于轉矩值T2。對于以上討論的原因，為了在其中馬達速度Nm是速度值N2和馬達轉矩Tm是轉矩值T2特定的條件下提高馬達速度Nm而同時保持馬達轉矩Tm不變(Tm＝T2)，被施加到馬達1的馬達電壓從電壓值VM2提高或升高到電壓值VM1。即使出現反電動勢，藉助于從VM2到VM1的升高的馬達電壓，馬達電流Im有可能從電流值I2增加到電流值I1。因此，馬達速度Nm有可能增加到速度值N1，而同時保持馬達轉矩Tm在轉矩值T2。如果當馬達電壓從電壓值VM2下降到電壓值VMM3時保持馬達速度Nm在速度值N2，則馬達轉矩Tm將降低到轉矩值T1。即使在這樣的情形下，有可能通過提高或升高馬達電壓，換句話說，升高電源電壓(電池電壓)，把馬達速度Nm和馬達轉矩Tm分別保持在速度值N2和轉矩值T2。
根據上述的馬達特性，第一實施例的動力轉向設備以互相不同的轉向速度運行，正如下面參照圖6A-6F所示的時間圖說明的。
現在參照圖6A-6B，圖上顯示諸如馬達1和可反轉的泵2的、第一實施例的動力轉向系統部件以快的和慢的轉向速度得到的狀態(tài)的改變。轉向速度由轉向盤角度，即轉向角度(從向前的位置測量的轉向盤a1的角位移)相對于時間的改變的速率被規(guī)定。在圖6A-6D上，由虛線表示的、動力轉向系統部件的狀態(tài)的改變，表明在其中轉向速度是快速的和沒有執(zhí)行附加的升壓控制以及因此電源電壓Ve從升壓電路50被輸出而不升高電源電壓，即Vd＝Ve的狀態(tài)下得到的特性。在圖6A-6E上，由實線表示的、動力轉向系統部件的狀態(tài)的改變，表明在其中轉向速度是快速的和執(zhí)行附加的升壓控制以及因此從升壓電路50輸出的升高電壓Vd被提高到期望的升高電壓Vdt，即Vd＝Vdt的狀態(tài)下得到的特性。在圖6A-6E上，由點劃線表示的、動力轉向系統部件的狀態(tài)的改變，表明在其中轉向速度是慢的和沒有執(zhí)行附加的升壓控制以及因此電源電壓Ve從升壓電路50被輸出而不升高電源電壓，即Vd＝Ve的狀態(tài)下得到的特性。
當轉向盤a1的轉向速度是低的或是緩慢時，齒輪24的運動速度是慢的，因此第一和第二缸室21和22的每個缸室的體積的改變的速度是慢的。工作流體可以從泵2排放，適當地遵循第一和第二缸室21-22的每個缸室的體積的改變的速度。在這種條件下，不太有延遲生成工作流體壓力的趨勢。這抑制過分大的轉向轉矩生成，因此使能產生平滑的轉向輔助力。
相反，當轉向盤a1的轉向速度是高的或是快速時，齒輪24的運動速度是快速的，因此第一和第二缸室21和22的每個缸室的體積的改變的速度是快速的。在這種情形下，有從泵2排放的工作流體不能適當地遵循第一和第二缸室21-22的每個缸室的體積的改變的速度的可能性。在這種條件下，有延遲生成工作流體壓力(液壓)的增加的趨勢。這導致缺乏轉向輔助力。由于不夠的轉向輔助力，必須有大幅度的驅動器施加的轉向盤轉矩。
馬達1的旋轉運動由以下的運動方程(1)確定。換句話說，馬達1的角速度ωm可以由下式(1)被確定。
Tm＝J×dωm/dt+D×ωm+Tp.....(1)其中Tm表示馬達轉矩，J表示馬達1的轉動慣量，D表示衰減系數，ωm表示馬達角速度，dωm/dt表示馬達角加速度αm，以及Tp表示泵負荷轉矩，它是作用在泵2上的負荷轉矩，并往往與由泵2生成的工作流體壓力成比例地增加。
正如從以上討論的公式(1)可以意識到的，當驅動電流被加到馬達1和因此馬達轉矩Tm由于施加的驅動電流開始增加時，馬達角加速度dωm/dt(＝αm)變?yōu)楦蠛婉R達角速度ωm也變?yōu)楦?，因為任何液壓不會與馬達驅動電流應用同時由泵2生成。此后，按照液壓的提高，泵負荷轉矩Tp趨于增加。當在馬達轉矩Tm與泵負荷轉矩Tp之間的差值變?yōu)樾r，馬達角速度趨于逐漸減小。也就是，馬達角速度ωm(即，馬達速度)根據在馬達轉矩Tm與泵負荷轉矩Tp之間的偏差而被確定。
正如在圖6A-6E上的點劃線表示的，在其中轉向速度是低的和沒有執(zhí)行升壓控制的狀態(tài)下，馬達驅動電流的上升是中等的(見圖6C)，所以馬達轉矩Tm緩和地上升。同時，齒輪24的運動速度是慢的，因此不太會有由于馬達轉矩Tm的改變而生成液壓的風險。因此，馬達角加速度dωm/dt(＝αm)變?yōu)樾〉?，由此有可能適當地輔助驅動器施加的轉向轉矩。
正如在圖6A-6E上的虛線表示的，在其中轉向速度是高的和沒有執(zhí)行升壓控制的狀態(tài)下，加到馬達1的馬達驅動電流的上升和馬達轉矩Tm的上升變?yōu)榭焖俚摹Ｍ瑫r，齒輪24的運動速度是慢的，因此出現液壓生成的延遲的風險。在馬達轉矩Tm與泵負荷轉矩Tp之間的差值變?yōu)榇蟮?，馬達角加速度dωm/dt(＝αm)變?yōu)榇蟮?，以及附加地，馬達角速度ωm的峰值(最大值)變?yōu)榇蟮?。由于增加的馬達速度(增加的馬達角速度)，在馬達1的感應電路中形成的反電動勢(感應電壓)也變?yōu)榇蟮摹＿@導致對于流過馬達1的驅動電流所需要的馬達電壓的不足，因為感應電壓的極性在每個時刻是與馬達1的施加的電壓的極性相反的。在快速轉向期間，馬達驅動電流的不足往往是由于馬達速度的提高(馬達角速度ωm的提高)引起的。這導致馬達轉矩Tm的不足，因此造成馬達速度減小。這導致由泵2生成的液壓的不足。結果，轉向輔助力變?yōu)椴蛔愕摹?br> 對于以上的討論，當可能出現轉向輔助力的不足時，電源電壓Ve藉助于升壓控制被升高到期望的值Vdt(見圖4的步驟204)，結果，加到馬達1的電壓被適當地提高，以便補償馬達速度的不足(馬達角速度ωm的不足)。在用于第一實施例的動力轉向設備的動力操縱控制系統中，作為在可能出現轉向輔助力不足的情形下的措施，使用關于馬達角加速度dωm/dt(＝αm)的最新的信息數據和它的閾值αmf的比較結果，以及當馬達角加速度αm的絕對值|αm|大于或等于馬達角加速度閾值αmf時，控制器30的處理器確定可能出現轉向輔助力的不足。所以，按照用于第一實施例的動力轉向設備的動力操縱控制系統，如圖6A-6F上的實線所表示的，在當馬達角加速度αm的絕對值|αm|超過它的閾值αmf時的時間點t1，升壓控制變?yōu)樽饔玫?使能的)，以及升壓電路50變?yōu)楣芰康?接通的)，因此有可能把馬達速度(馬達角速度ωm)提高到較高的數值。由于這樣的結果，驅動器施加的轉向轉矩變?yōu)楦〉?，以及有可能避免工作流體壓力控制的應答延遲，換句話說，避免有害的轉向輔助控制響應。如上所述，在用于第一實施例的動力轉向設備的動力操縱控制系統，作為在可能出現轉向輔助力不足的情形下的措施，使用最新的角加速度dωm/dt(＝αm)與它的閾值αmf的比較結果(|αm|＞αmf或|αm|＜αmf)，而不使用在最新的角速度ωm與它的閾值ωmf的比較結果。也就是，不是僅僅通過馬達角速度ωm是高的而執(zhí)行升壓控制。因此，按照第一實施例的系統，有可能有效地抑制由于不必要的升高操作出現的升壓電路50的耐久性的下降，并且也保證電池的減小的電力消耗。
另外，在非轉向操作期間停止對于馬達1的供應能量的操作以及在轉向期間可以根據對于轉向輔助的要求，控制馬達1的驅動狀態(tài)，即馬達1的旋轉方向、馬達轉矩和馬達速度的第一實施例的動力轉向設備中，必須把馬達速度(馬達角速度ωm)從零的馬達速度(ωm＝0)不間斷地提高到它的最大馬達速度值。當馬達速度必須不間斷地提高時，非常有利的是能夠根據在較早先的時間的馬達角加速度dωm/dt(＝αm)來檢測對于馬達速度提高的要求。
第二實施例現在參照圖7，圖上顯示第二實施例的動力轉向設備的控制系統的詳細的結構。正如從圖2與7所示的框圖的比較可以意識到的，第二實施例的動力轉向設備的控制系統的結構基本上類似于第一實施例的結構。因此，被使用來表示圖2所示的第一實施例的動力轉向設備的控制系統中的單元的相同的標號將被應用到圖7所示的、第二實施例中使用的對應的標號，以便比較兩個不同的實施例。此后將參照附圖詳細地描述由標號332表示的電路，而標號1，6，7，8，b4，31，32，50，51和52的詳細說明將被省略，因為對于它的以上的說明似乎是自說明性的。在第一實施例的系統中，利用馬達角加速度dωm/dt(＝αm)作為參數(見圖2所示的馬達角加速度檢測器)，來控制升壓電路50。相反，在第二實施例的系統中，利用馬達轉矩改變速率ΔTs(精確的地，轉向轉矩Ts相對于時間的改變速率)作為參數(見圖7所示的轉向轉矩改變速率估計電路或轉向轉矩改變速率估計部分332)，來控制升壓電路50。
正如從主要顯示在第二實施例的動力轉向設備的控制系統中包含的控制器30的結構的圖7的框圖可以看到的，轉向轉矩改變速率估計部分332被提供來根據來自轉矩傳感器b4的傳感器信號(轉向轉矩Ts)估計轉向轉矩改變速率ΔTs。還提供了升壓電路控制部分34，它根據由轉向轉矩改變速率估計部分332估計的轉向轉矩改變速率ΔTs控制升壓電路50的驅動(在操作與非操作狀態(tài)之間的切換)。
現在參照圖8，圖上顯示在第二實施例的動力轉向設備中包含的控制器30的轉向轉矩改變速率估計部分332和升壓電路控制部分34內執(zhí)行的子例程。
在步驟301，讀出轉向轉矩Ts。具體地，根據來自轉矩傳感器b4的最新的信息數據信號確定轉向的轉矩。
在步驟302，根據轉向的轉矩Ts算術計算或估計轉向轉矩改變速率ΔTs。具體地，計算轉向轉矩改變速率ΔTs作為更加最新的轉向轉矩值Ts(new)從以前的轉向轉矩值Ts(old)相對于單位時間t的改變的速率。也就是，轉向轉矩改變速率ΔTs由作為轉向轉矩Ts的時間改變率的導數dTs/dt代表。
在步驟303，為了確定升壓控制是使能的(起動)還是禁止的(不能進行)，進行檢查以確定通過步驟301-302計算或估計的轉向轉矩改變速率ΔTs的絕對值|ΔTs|是否大于或等于轉向轉矩改變速率閾值Tsf。當對于步驟303的回答是肯定(是)時，也就是，在|ΔTs|≥Tsf的情形下，例程從步驟303進到步驟304。相反，當對于步驟303的回答是否定(否)時，也就是，在|ΔTs|＜Tsf的情形下，例程從步驟303進到步驟305。把轉向轉矩改變速率ΔTs的絕對值|ΔTs|與它的閾值Tsf相比較，對應于馬達1的正常旋轉和反向旋轉。轉向轉矩改變速率閾值Tsf是指臨界值，當大于它時，由于缺乏轉向輔助，有驅動器施加的轉向轉矩超過期望的數值的增加的趨勢。
在步驟304，升壓控制變?yōu)槭鼓艿?接通)。從升壓電路50輸出的升高電壓Vd被提高或被升高到期望的升高的電壓Vdt，即Vd＝Vdt。
在步驟305，升壓控制變?yōu)榻沟?關斷)，或保持禁止的。電源電壓Ve由升壓電路50按原來的被輸出，即Vd＝Ve。
此后說明由在第二實施例的動力轉向設備中包含的控制器30執(zhí)行的、圖8所示的控制流程達到的操作和效果。基本上，在轉向輔助轉矩算術計算部分31內，根據來自車輛速度傳感器7和轉矩傳感器b4的傳感器信號(車輛速度VSP和轉向轉矩Ts)計算期望的轉向輔助轉矩。這時，如果關于轉向轉矩改變速率ΔTs的輸入信息數據信號值是大的，則計算的期望的轉向輔助轉矩的變化變大。這意味著，馬達角加速度dωm/dt(＝αm)也變?yōu)榇蟮摹Ｕ缫褏⒄盏谝粚嵤├南到y說明的，在大的角加速度dωm/dt(＝αm)的情形下，有延遲生成工作流體壓力(液壓)的增加的趨勢。也就是，有工作流體壓力控制的應答延遲的增加的趨勢，換句話說，有害的轉向輔助控制響應。
為了避免這一點，在轉向轉矩改變速率ΔTs的絕對值|ΔTs|很大(即，|ΔTs|＞Tsf)的特定的條件下通過給升壓電路50供應能量，第二實施例的系統可以提供與第一實施例相同的操作和效果。另外，由轉矩傳感器b4檢測的、根據轉向轉矩Ts估計的轉向轉矩改變速率ΔTs的檢測的時間(估計時間)，與馬達角加速度dωm/dt(＝αm＝d2θm/dt2)的檢測時間(計算時間)相比較，在相位上多少領先。也就是，有可能比起馬達角加速度dωm/dt(＝αm＝d2θm/dt2)，在更早的階段檢測或估計轉向轉矩改變速率ΔTs。在利用轉向轉矩改變速率ΔTs而不用馬達角加速度dωm/dt(＝αm＝d2θm/dt2)的第二實施例的系統的情形下，需要有對抗噪聲的措施，但轉向轉矩改變速率ΔTs的利用在轉向輔助控制響應性方面是優(yōu)于馬達角加速度dωm/dt(＝αm)的利用。
第三實施例現在參照圖9-10，圖上顯示第三實施例的動力轉向設備的系統結構。正如從圖1與9所示的系統圖的比較可以意識到的以及從圖2與10所示的框圖的比較可以意識到的，第三實施例的基本系統結構類似于第一實施例的結構。因此，被使用來表示圖1-2所示的第一實施例的動力轉向設備中的單元的相同的標號將被應用到圖9-10所示的第三實施例中使用的對應的標號，以便比較兩個不同的實施例。此后將參照附圖詳細地描述由標號333表示的電路，而其它標號的詳細說明將被省略，因為對于它的以上的說明似乎是自身說明的。在第一實施例的系統中，利用馬達角加速度dωm/dt(＝αm)作為參數(見圖2所示的馬達角加速度檢測器)，來控制升壓電路50。相反，在第三實施例的系統中，利用轉向盤角度，簡稱為轉向角θ(轉向盤a1的角位移)的二階導數d2θ/dt2(此后稱為“轉向盤角加速度vθ”)作為參數(見圖10所示的轉向盤角加速度算術計算電路或轉向盤角加速度算術計算部分333)，來控制升壓電路50。
正如從圖9的第三實施例的動力轉向設備的系統圖可以看到的，轉向盤角度傳感器b6被附接到用于檢測轉向盤角度θ(從向前的位置測量的、轉向盤a1的角位移)的轉向軸b1。第三實施例的動力轉向設備的其它部件是與第一實施例的部件相同的。
正如從主要顯示在第三實施例的動力轉向設備的控制系統中包含的控制器30的結構的圖10的框圖可以看到的，轉向盤角加速度算術計算部分333被提供來根據來自轉向盤角度傳感器b6的傳感器信號(轉向盤角度θ)算術計算或估計轉向盤角加速度vθ(＝d2θ/dt2)。還提供了升壓電路控制部分34，它根據由轉向盤角加速度算術計算部分333計算的轉向盤角加速度vθ(＝d2θ/dt2)控制升壓電路50的驅動(在操作與非操作狀態(tài)之間的切換)。
現在參照圖11，圖上顯示在第三實施例的動力轉向設備中包含的控制器30的轉向盤角加速度算術計算部分333和升壓電路控制部分34內執(zhí)行的子例程。
在步驟401，讀出轉向盤角度θ。具體地，根據來自轉向盤角度傳感器b6的最新的信息數據信號確定轉向盤角度θ。
在步驟402，基于轉向盤角度θ自動計算轉向盤角加速度vθ。具體地，計算轉向盤角加速度vθ作為轉向盤角度θ(從向前位置測量的轉向盤a1的角位移)的二階導數d2θ/dt2。更具體地，首先計算轉向盤角速度ω作為轉向盤a1的角位移相對于單位時間t的改變速率(即，作為轉向盤角度θ的改變速率)。也就是，轉向盤角速度ω由導數dθ/dt代表，它是轉向盤角度θ相對于時間的改變速率。第二，計算轉向盤角加速度vθ作為轉向盤角速度ω(＝dθ/dt)相對于時間的改變速率。也就是說，轉向盤角加速度vθ由公式vθ＝dω/dt＝d2θ/dt2代表。
在步驟403，為了確定升壓控制是使能的(起動)還是禁止的(不能進行)，進行檢查以確定通過步驟401-402計算的轉向盤角加速度vθ的絕對值|vθ|是否大于或等于轉向盤角加速度vθf。當對于步驟403的回答是肯定(是)時，也就是，在|vθ|≥vθf的情形下，例程從步驟403進到步驟404。相反，當對于步驟403的回答是否定(否)時，也就是，在|vθ|＜vθf的情形下，例程從步驟403進到步驟405。把轉向盤角加速度vθ的絕對值|vθ|與它的閾值vθf相比較，對應于馬達1的正常旋轉和反向旋轉。轉向盤角加速度閾值vθf是指臨界值，當大于它時，由于缺乏轉向輔助，有驅動器施加的轉向轉矩超過期望的數值的增加的趨勢。
在步驟404，升壓控制變?yōu)槭鼓艿?接通)。從升壓電路50輸出的升高電壓Vd被提高或被升高到期望的升高的電壓Vdt，即Vd＝Vdt。
在步驟405，升壓控制變?yōu)榻沟?關斷)，或保持禁止的。電源電壓Ve由升壓電路50按原來的被輸出，即Vd＝Ve。
此后說明由在第三實施例的動力轉向設備中包含的控制器30執(zhí)行的、圖11所示的控制流程達到的操作和效果?；旧?，在轉向輔助轉矩算術計算部分31內，根據來自車輛速度傳感器7和轉矩傳感器b4的傳感器信號(車輛速度VSP和轉向轉矩Ts)計算期望的轉向輔助轉矩。這時，如果關于轉向盤角加速度vθ的輸入信息數據信號值是大的，則計算的期望的轉向輔助轉矩的變化變?yōu)榇蟮?。這是因為轉向轉矩Ts基本上與轉向盤角度θ的二階導數d2θ/dt2，也就是，轉向盤角加速度vθ成正比。大的期望的轉向輔助轉矩意味著，馬達角加速度dωm/dt(＝αm)也變?yōu)榇蟮?。正如已參照第一實施例的系統說明的，在大的角加速度dωm/dt(＝αm)的情形下，有延遲生成工作流體壓力(液壓)的增加的趨勢。也就是，有工作流體壓力控制的應答延遲的增加的趨勢，換句話說，有害的轉向輔助控制響應。
為了避免這一點，在轉向盤角加速度vθ的絕對值|vθ|很大(即，|vθ|＞vθ)的特定的條件下通過給升壓電路50供應能量，第三實施例的系統可以提供與第一實施例相同的操作和效果。
第四實施例現在參照圖12，圖上顯示第四實施例的動力轉向設備的系統結構。正如從圖2與12所示的框圖的比較可以意識到的，第四實施例的動力轉向設備的控制系統的結構基本上類似于第一實施例的結構。因此，被使用來表示圖2所示的第一實施例的動力轉向設備中的單元的相同的標號將被應用到圖12所示的第四實施例中使用的對應的標號，以便比較兩個不同的實施例。此后將參照附圖詳細地描述由標號334表示的電路，而其它標號的詳細說明將被省略，因為對于它的以上的說明似乎是自身說明的。在第一實施例的系統中，利用馬達角加速度dωm/dt(＝αm)作為參數(見圖2所示的馬達角加速度檢測器)，來控制升壓電路50。相反，在第四實施例的系統中，利用被加到馬達1的脈寬調制(PWM)信號(PWM占空比信號)的占空比值Duty相對于時間的改變速率ΔDuty(此后稱為“PWM占空比改變速率ΔDuty”)作為參數(見圖12所示的PWM占空比信號改變速率計算電路或PWM占空比改變速率計算部分334)，來控制升壓電路50。PWM信號的占空比值Duty對應于馬達命令電流值Imo(即，期望的馬達驅動電流值或馬達控制命令信號值)。
正如從主要顯示在第四實施例的動力轉向設備的控制系統中包含的控制器30的結構的圖12的框圖可以看到的，在馬達驅動控制部分32內，首先根據由轉向輔助轉矩計算部分31計算的期望的轉向輔助轉矩計算馬達命令電流值Imo。然后，馬達驅動控制部分32把根據在計算的馬達命令電流值Imo與由馬達電流檢測器8檢測的實際的馬達電流值Im之間的偏差被確定的占空比值Duty的PWM信號輸出到馬達驅動電路51的開關電路。PWM占空比改變速率計算部分334接收來自馬達驅動控制部分32的、有關PWM信號的占空比值Duty的輸入信息，以及根據接收的PWM信號的占空比值Duty算術計算或估計PWM占空比值改變速率ΔDuty。還提供了升壓電路控制部分34，它根據由PWM占空比改變速率計算部分334計算的PWM占空比值改變速率ΔDuty來控制升壓電路50的驅動(在操作與非操作狀態(tài)之間的切換)。
現在參照圖13，圖上顯示在第四實施例的動力轉向設備中包含的控制器30的PWM占空比改變速率計算部分334和升壓電路控制部分34內執(zhí)行的子例程。
在步驟501，讀出PWM信號的占空比值Duty。具體地，根據來自馬達驅動控制部分32的最新的信息數據信號確定PWM信號的占空比值Duty。
在步驟502，根據占空比值Duty算術計算PWM占空比值改變速率ΔDuty。具體地，計算PWM占空比值改變速率ΔDuty作為更加最新的占空比值Duty(new)從以前的占空比值Duty(old)相對于單位時間t的改變速率。更加新的占空比值Duty(new)是在當前的執(zhí)行周期計算的，而以前的占空比值Duty(old)是在一個周期以前計算的。也就是，PWM占空比值改變速率ΔDuty由作為占空比值Duty的時間改變率的導數dDuty/dt代表。
在步驟503，為了確定升壓控制是使能的(起動的)還是禁止的(不能進行)，進行檢查以確定通過步驟501-502計算的PWM占空比值改變速率ΔDuty是否大于或等于PWM占空比值改變速率閾值Pd。當對于步驟503的回答是肯定(是)時，也就是，在ΔDuty≥Pd的情形下，例程從步驟503進到步驟504。相反，當對于步驟503的回答是否定(否)時，也就是，在ΔDuty＜Pd的情形下，例程從步驟503進到步驟505。
在步驟504，升壓控制變?yōu)槭鼓艿?接通)。從升壓電路50輸出的升高電壓Vd被提高或被升高到期望的升高的電壓Vdt，即Vd＝Vdt。
在步驟505，升壓控制變?yōu)榻沟?關斷)，或保持禁止的。電源電壓Ve由升壓電路50按原來的被輸出，即Vd＝Ve。
此后說明由在第四實施例的動力轉向設備中包含的控制器30執(zhí)行的、圖13所示的控制流程達到的操作和效果?；旧希谵D向輔助轉矩算術計算部分31內，根據來自車輛速度傳感器7和轉矩傳感器b4的傳感器信號(車輛速度VSP和轉向轉矩Ts)計算期望的轉向輔助轉矩。然后，在馬達驅動控制部分32內，根據由轉向輔助轉矩算術計算部分31計算的期望的轉向輔助轉矩計算馬達命令電流值Imo。再然后，馬達驅動控制部分32把根據在計算的馬達命令電流值Imo與實際的馬達電流值Im之間的偏差被確定的占空比值Duty的PWM信號輸出到馬達驅動電路51的開關電路。這時，如果關于PWM占空比值改變速率ΔDuty的輸入信息數據信號值是大的，則馬達角加速度dωm/dt(＝αm)變?yōu)榇蟮?，因為PWM信號的占空比值Duty響應于轉向轉矩Ts的改變而變化。所以，正如已參照第一實施例的系統說明的，在大的角加速度dωm/dt(＝αm)的情形下，有延遲生成工作流體壓力(液壓)的增加的趨勢。也就是，有工作流體壓力控制的應答延遲的增加的趨勢，換句話說，有害的轉向輔助控制響應。
為了避免這一點，在PWM占空比值改變速率ΔDuty很大(即，ΔDuty＞Pd)的特定的條件下通過給升壓電路50供應能量，第四實施例的系統可以提供與第一實施例相同的操作和效果。另外，計算的占空比值Duty的PWM信號是電的命令信號，因此有可能不用附加源確定電源電壓升高時間。
第五實施例現在參照圖14，圖上顯示第五實施例的動力轉向設備的控制系統的詳細結構。正如從圖2與14所示的框圖的比較可以意識到的，第四實施例的動力轉向設備的控制系統的結構基本上類似于第一實施例的結構。因此，被使用來表示圖2所示的第一實施例的動力轉向設備中的單元的相同的標號將被應用到圖14所示的第五實施例中使用的對應的標號，以便比較兩個不同的實施例。此后將參照附圖詳細地描述由標號335表示的電路，而其它標號的詳細說明將被省略，因為對于它的以上的說明似乎是自我說明的。在第一實施例的系統中，利用馬達角加速度dωm/dt(＝αm)作為參數(見圖2所示的馬達角加速度檢測器)，來控制升壓電路50。相反，在第五實施例的系統中，利用在由馬達驅動控制部分32計算的馬達命令電流值Imo與由馬達電流檢測器8檢測的實際的馬達電流值Im之間的偏差ΔIm作為參數(見圖14所示的電流值偏差計算電路或電流值偏差計算部分335)，來控制升壓電路50。
正如從主要顯示在第五實施例的動力轉向設備的控制系統中包含的控制器30的結構的圖14的框圖可以看到的，在馬達驅動控制部分32內，首先根據由轉向輔助轉矩計算部分31計算的期望的轉向輔助轉矩計算馬達命令電流值Imo。然后，馬達驅動控制部分32把根據在計算的馬達命令電流值Imo與由馬達電流檢測器8檢測的實際的馬達電流值Im之間的偏差被確定的占空比值Duty的PWM信號輸出到馬達驅動電路51的開關電路。電流值偏差計算部分335接收有關對應于被施加到馬達驅動電路51的PWM信號的占空比值Duty的馬達命令電流值Imo與由馬達電流檢測器8檢測的實際的電流值Im的輸入信息，以及算術計算在計算的馬達命令電流值Imo與實際的馬達電流值Im之間的偏差ΔIm(＝Imo-Im)。還提供了升壓電路控制部分34，它根據由電流值偏差計算部分335計算的偏差ΔIm來控制升壓電路50的驅動(在操作與非操作狀態(tài)之間的切換)。在圖14所示的第五實施例的控制系統中，在馬達驅動控制部分32與電流值偏差計算部分335內，電流值偏差ΔIm被各個地計算。代替地，在馬達驅動控制部分32內計算的偏差ΔIm可以被轉換。
現在參照圖15，圖上顯示在第五實施例的動力轉向設備中包含的控制器30的電流值偏差計算部分335和升壓電路控制部分34內執(zhí)行的子例程。
在步驟601，讀出來自馬達驅動控制部分32的馬達命令電流值。
在步驟602，讀出由馬達電流檢測器8檢測的實際的電流值。
在步驟603，從公式ΔIm＝Imo-Im計算在馬達命令電流值Imo與實際的馬達電流值Im之間的偏差ΔIm。
在步驟604，為了確定升壓控制是使能的(起動的)還是禁止的(不能進行)，進行檢查以確定通過步驟601-603計算的偏差ΔIm是否大于或等于電流值偏差閾值Imf。當對于步驟604的回答是肯定(是)時，也就是，在ΔIm≥Imf的情形下，例程從步驟604進到步驟605。相反，當對于步驟604的回答是否定(否)時，也就是，在ΔIm＜Imf的情形下，例程從步驟604進到步驟606。
在步驟605，升壓控制變?yōu)槭鼓艿?接通)。從升壓電路50輸出的升高電壓Vd被提高或被升高到期望的升高的電壓Vdt，即Vd＝Vdt。
在步驟606，升壓控制變?yōu)榻沟?關斷)，或保持禁止的。電源電壓Ve由升壓電路50按原來的被輸出，即Vd＝Ve。
此后說明由在第五實施例的動力轉向設備中包含的控制器30執(zhí)行的、圖15所示的控制流程達到的操作和效果?；旧?，在轉向輔助轉矩算術計算部分31內，根據來自車輛速度傳感器7和轉矩傳感器b4的傳感器信號(車輛速度VSP和轉向轉矩Ts)計算期望的轉向輔助轉矩。然后，在馬達驅動控制部分32內，根據由轉向輔助轉矩算術計算部分31計算的期望的轉向輔助轉矩計算馬達命令電流值Imo。再然后，馬達驅動控制部分32輸出根據期望的轉向輔助轉矩所確定的馬達命令電流值Imo。如果轉向轉矩Ts的改變是大的，則輸出高于實際的馬達電流值Im的馬達命令電流值Imo，因此在馬達命令電流值Imo與實際的馬達電流值Im之間的偏差ΔIm變?yōu)榇蟮摹＿@時，高電流值的驅動電流通過馬達驅動電路51加到馬達1，這樣，產生大的偏差ΔIm。結果，看來似乎馬達角加速度dωm/dt(＝αm)變大。所以，正如已參照第一實施例的系統說明的，在大的角加速度dωm/dt(＝αm)的情形下，有延遲生成工作流體壓力(液壓)的增加的趨勢。也就是，有工作流體壓力控制的應答延遲的增加的趨勢，換句話說，有害的轉向輔助控制響應。
為了避免這一點，在電流值偏差ΔIm很大(即，ΔIm≥Imf)的特定的條件下通過給升壓電路50供應能量，第五實施例的系統可以提供與第一實施例相同的操作和效果。
第六實施例現在參照圖16，圖上顯示從圖4的子例程多少加以修改的、和在第六實施例的動力轉向設備中包含的控制器30的馬達角加速度檢測器331和升壓電路控制部分34內執(zhí)行的子例程。正如從圖4與16所示的子例程的比較可以意識到的，第六實施例的動力轉向設備的控制系統的結構基本上類似于第一實施例的結構。在第一實施例的系統中，在其中馬達角加速度αm(＝dωm/dt)大于或等于一個預定的馬達角加速度閾值αmf的特定的情形下，升壓控制成為使能的(接通)。也就是，把馬達角加速度αm與固定的、單個馬達角加速度閾值αmf進行比較。相反，第六實施例的系統使用可變的馬達角加速度閾值αmfn，它是取決于電源電壓Ve的變量(見圖17所示的、預先編程的電源電壓Ve對馬達角加速度閾值αmfn特性曲線)。在可變的馬達角加速度閾值αmfn中，n是正整數。也就是，根據電源電壓Ve的電壓電平，設置多個閾值αmf1，αmf2，αmf3，...，αmfn。在第六實施例的動力轉向設備的控制系統中包含的控制器30的結構基本上類似于第一實施例的結構。第六實施例的系統與第一實施例的系統的不同點在于，(i)通過其可以讀出有關電源電壓Ve的電壓電平的信息數據的信號線被附接到升壓電路控制部分34，另外(ii)圖17所示的、預先編程的電源電壓Ve對馬達角加速度閾值αmfn特性曲線在升壓電路控制部分34中被構建。
在類似于圖4(第一實施例)的圖16(第六實施例)的修改的子例程中，只添加兩個步驟202a和202b。因此，被使用來表示圖4所示的子例程中的步驟的相同的步驟標號將被應用到圖16所示的修改的子例程中使用的對應的步驟標號，以便比較兩個不同的中斷的子例程。此后將參照附圖詳細地描述步驟202a 202b，而步驟201到205將概略地描述。
在步驟201，讀出馬達旋轉角度θm。
在步驟202，馬達角加速度αm作為馬達旋轉角度θm的二階導數d2θm/dt2被算術地計算。
在步驟202a，讀出電源電壓Ve。
在步驟202b，根據通過步驟202a讀出的電源電壓Ve的電壓電平，從圖17所示的預先編程的電源電壓Ve對馬達角加速度閾值αmfn特性曲線，計算或檢索馬達角加速度閾值αmf。
在步驟203，為了確定升壓控制是使能的(起動的)還是禁止的(不能進行)，進行檢查以確定馬達角加速度αm的絕對值|αm|是否大于或等于曲線檢索的馬達角加速度閾值αmf。當對于步驟203的回答是肯定(是)時，也就是，在|αm|≥αmf的情形下，例程從步驟203進到步驟204。相反，當對于步驟203的回答是否定(否)時，也就是，在|αm|＜αmf的情形下，例程從步驟203進到步驟205。把馬達角加速度αm的絕對值|αm|與它的閾值αmf相比較，對應于馬達1的正常旋轉和反向旋轉。馬達角加速度閾值αmf是指臨界值，當大于它時，由于缺乏轉向輔助，有驅動器施加的轉向轉矩超過期望的數值的增加的趨勢。
在步驟204，升壓控制變?yōu)槭鼓艿?接通)。由升壓電路50輸出的升高電壓Vd上升或被升高到期望的升高的電壓Vdt，即Vd＝Vdt。
在步驟205，升壓控制變?yōu)榻沟?關斷)，或保持禁止的。電源電壓Ve由升壓電路50按原來的被輸出，即Vd＝Ve。
第六實施例的系統的基本操作和效果類似于第一實施例。因此，下面只說明第六實施例的系統的不同的操作和效果。
正如從圖17所示的Ve-αmfn特性曲線意識到的，電源電壓Ve的電壓電平實際上被分類為五個電壓VE1，VE2，VE3，VE4，VE5，它們的電壓電平由不等式VE1＜VE2＜VE3＜VE4＜VE5規(guī)定。第一、第二、第三、第四、和第五馬達角加速度αmf1，αmf2，αmf3，αmf4，和αmf5對應于各個電壓VE1，VE2，VE3，VE4，和VE5。當電源電壓Ve是低時，升壓控制必須盡可能快地起動，以便保證期望的馬達速度和需要的馬達轉矩。相反當電源電壓Ve是高時，只有很小的升壓控制的必要性，取決于具體情形。也就是，通過規(guī)定這樣的狀態(tài)，其中真實地或實際地需要升壓控制而同時充分考慮電源電壓Ve的電壓電平，有可能有效地降低升壓控制的執(zhí)行的頻率，因此增強升壓電路50的耐久性。
第七實施例現在參照圖18-19，圖上顯示第七實施例的動力轉向設備的系統結構。正如從圖1與18所示的系統圖的比較可以意識到的和從圖2與19所示的框圖的比較可以意識到的，第七實施例的基本系統結構類似于第一實施例的結構。因此，被使用來表示圖1-2所示的第一實施例的動力轉向設備中的單元的相同的標號將被應用到圖18-19所示的第七實施例中使用的對應的標號，以便比較兩個不同的實施例。此后將參照附圖詳細地描述由標號31’表示的電路，而其它標號的詳細說明將被省略，因為對于它的以上的說明似乎是自身說明的。
正如圖18的第七實施例的動力轉向設備的系統框圖可以看到的，轉向盤角度傳感器b6被附接到用于檢測轉向盤角度(從向前的位置測量的轉向盤a1的角位移)的轉向軸b1。旋轉方向控制閥(簡稱旋轉閥)b4’，諸如四向三位置旋轉閥，被安裝在齒輪軸b3，用于把由單向泵2’創(chuàng)建的工作壓力的供應從第一和第二缸室的一個缸室切換到另一個缸室。具體地，旋轉閥b4’由閥體和緊密地適配于閥體的轉子組成，以使得轉子中的通道連接或關斷在閥體中的端口，以提供四條流體路徑。雖然它在圖18上沒有清楚地顯示出，但旋轉閥b4’具有四個端口，即，泵端口，兩個排出口端口，和池端口(排水端口)。旋轉閥b4’的泵端口經由流體線2α被連接到單向泵2’的排放端口2a’，允許工作流體僅僅一個方向排放。旋轉閥b4’的第一排出口端口經由流體線10’被連接到第一缸室21，而旋轉閥b4’的第二排出口端口經由流體線11’被連接到第二缸室22。旋轉閥b4’的池端口(排水端口)被連接到蓄水池5。來自以前討論的發(fā)動機/車輛傳感器b6，6，7，和8的傳感器信號被輸入到用于控制升壓電路50的驅動(在工作狀態(tài)與非工作狀態(tài)之間進行切換)和用于控制馬達1的驅動的控制器30的輸入接口電路。
正如從主要顯示在第七實施例的動力轉向設備的控制系統中包含的控制器30的結構的圖19的框圖可以看到的，控制器30的處理器包括液壓計算部分(液壓計算電路或液壓計算裝置)31’，它根據來自車輛速度傳感器7和轉向盤角度傳感器b6的傳感器信號(車輛速度VSP和轉向盤角度θ)計算要由單向泵2’創(chuàng)建或產生的期望的液壓?？刂破?0的處理器還包括馬達驅動控制部分32，它根據由馬達電流檢測器8檢測的實際的馬達驅動電流值Im和由液壓算術計算部分31’計算的期望的液壓通過伺服控制把控制命令信號輸出到馬達驅動電路51，以便得到計算的期望的液壓，并因此使得來自泵2’的實際的液壓更接近于期望的液壓?？刂破?0的處理器還包括馬達角加速度檢測器331，它根據由馬達旋轉角度傳感器6檢測的馬達旋轉角度θm檢測或確定或估計馬達角加速度αm。還提供了升壓電路控制部分34，它根據由馬達角加速度檢測器331檢測的馬達角加速度αm控制升壓電路50的驅動(在操作與非操作狀態(tài)之間的切換)。在液壓算術計算部分31’內，對應于最大工作壓力的、基本上對應于驅動器需要的轉向輔助的期望的液壓根據車輛速度VSP和轉向盤角度θ進行計算。具體地，期望的液壓根據車輛速度VSP和轉向盤角度θ的變化進行計算。更具體地，在其中車輛速度VSP是低的和轉向盤角度θ的變化是大的狀態(tài)下，期望的液壓被設置為高的壓力值。在其中車輛速度VSP是低的和轉向盤角度θ的變化是小的狀態(tài)下，期望的液壓被設置為低的壓力值。在其中車輛速度VSP是高的狀態(tài)下，與車輛以低速度行進狀態(tài)相比較，期望的液壓被設置為相對較低的壓力值。如上所述，以類似于第一實施例的方式，第七實施例的動力轉向設備也被構建成使得轉向盤a1和馬達1經由工作流體互相連接。換句話說，轉向盤a1和馬達1經由積分要素(液力動力缸20)互相連接。液力動力缸20用作為積分要素，因為動力缸20的第一和第二缸室21-22的每個缸室的體積改變是通過馬達1的旋轉產生的工作流體的運動達到的。所以，如果旋轉馬達1不比轉向盤a1旋轉得更快，就不能提供期望的轉向輔助特性。
在其中例如在停車或拐彎期間車輛速度VSP是低的和轉向盤角度θ的變化是大的狀態(tài)下，通常需要的液壓是高的，并且需要快速馬達速度上升。在這樣的情形下，由于快速馬達速度上升造成馬達驅動電流不足。這導致馬達轉矩Tm不足，因此發(fā)生馬達速度下降。這導致由泵產生的液壓不足。因此，轉向輔助力變得不足。
為了避免這一點，當可能發(fā)生轉向輔助力不足時，通過升壓控制，電源電壓Ve被升高到期望的值Vdt，結果，加到馬達1的電壓被適當地增加，以使得補償馬達速度不足(馬達角速度ωm不足)。在用于第七實施例的動力轉向設備的動力操縱控制系統中，作為在可能發(fā)生轉向輔助力不足的情形下的度量值，使用有關馬達角加速度αm與它的閾值αmf的最新的信息數據的比較結果(|αm|≥αmf或|αm|＜αmf)，以及當馬達角加速度的絕對值|αm|大于或等于馬達角加速度閾值αmf時，控制器30的處理器確定可能發(fā)生轉向輔助力不足。按照用于第七實施例的動力轉向設備的動力操縱控制系統，當馬達角加速度的絕對值|αm|超過它的閾值αmf時，立即使得升壓控制功能變?yōu)樽饔玫?使能的)，以及升壓電路50變?yōu)榧与姷?接通的)，因此有可能及時升高馬達速度(馬達角速度ωm)到更高的值。由此，驅動器施加的轉向轉矩變?yōu)楦〉模锌赡鼙苊夤ぷ髁黧w壓力控制的響應延遲，換句話說，有害的轉向輔助控制響應性。在圖18-19所示的第七實施例中，作為被使用來確定電源電壓升高時間的參數，利用由馬達角加速度檢測器331檢測的馬達角加速度閾值αm。代替地，第七實施例的系統可以利用由轉向轉矩改變速率估計部分332估計的轉向轉矩改變速率ΔTs、由轉向盤角加速度算術計算部分333計算的轉向盤角加速度vθ、由PWM占空比改變速率計算部分334計算的PWM占空比值改變速率ΔDuty、或電流值偏差計算部分335計算的電流值偏差ΔIm(＝Imo-Im)。
更優(yōu)選地，所示的實施例的系統的每個系統被構建成還包括依賴于車輛速度的升壓控制禁止部分(依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路或依賴于車輛速度的升壓控制禁止裝置)，它在車輛速度VSP大于或等于預定的速度值VSPf(在超過該VSPf時不需要大幅度的轉向輔助轉矩(轉向輔助力))的特定的條件下禁止升壓控制?；旧希诟咚俣锐{駛期間，諸如在高速公路駕駛期間，由于快速的轉向輔助有可能出現車輛動態(tài)性能(車輛穩(wěn)定性)下降。相反，在車輛以低速度行進期間，諸如在拐彎或停車期間，為了提供良好的操縱特性，需要相對較大的轉向輔助力。因此，在由VSP≥VSPf規(guī)定的特定的條件下，有可能通過禁止升高操作而增強車輛穩(wěn)定性。這樣，通過只在低速度行進期間執(zhí)行升高操作，有可能抑制不必要的升高操作。
在每個所示的實施例中，藉助于升壓電路控制部分34，從升壓電路50輸出的升高電壓Vd從電源電壓Ve上升到作為固定電壓值的、期望的升高的電壓Vdt。代替地，期望的升高的電壓Vdt可以根據車輛的行進狀態(tài)，諸如轉向盤a1的轉向狀態(tài)、車輛速度VSP、馬達角加速度αm、和或PWM信號的占空比值Duty，以步進方式(以兩個或多個級)或無級地被可變地設置。也就是，期望的升高的電壓Vdt可以根據車輛的行進狀態(tài)，諸如轉向盤a1的轉向狀態(tài)(例如，轉向盤角度θ、轉向盤角速度ω、和/或轉向盤角加速度vθ＝dω/dt＝d2θ/dt2)、車輛速度VSP、馬達角加速度αm、和或PWM信號的占空比值Duty，通過多級控制或多級調節(jié)被可變地確定或設置。因此，有可能更精確地設置期望的升高電壓Vdt，由此有可能有效地抑制電池52的電力消耗。
在所示的實施例中，作為被利用來確定是否應當發(fā)起升壓控制的參數，換句話說，作為在可能發(fā)生轉向輔助力不足的情形下的度量值(或準則)，可以利用馬達角加速度αm、轉向轉矩改變速率ΔTs、轉向盤角加速度vθ、PWM占空比改變速率ΔDuty、和在計算的馬達命令電流值Imo與實際的馬達電流值Im之間的度量值偏差ΔIm的任一項。替換地，可以利用這些參數αm、ΔTs、vθ、ΔDuty、和ΔIm的組合的參數。另外，為了更精確地抑制不必要的升高操作，還可以把車輛速度VSP看作為組合的參數。在這樣的情形下，當組合的參數超過它的閾值時，系統被配置成使得升壓控制功能變?yōu)樽饔玫?使能的)。
下面通過與傳統的技術對比，概述所示的實施例的動力轉向設備的基本概念。
(1)由于基本的馬達特性，當馬達速度Nm增加時，由于反電動勢的出現使得馬達轉矩Tm變?yōu)椴蛔愕摹?br> (2)在傳統的設備中，當馬達速度Nm變?yōu)榇笥诨虻扔陬A定的閾值時，通過提高或升高電源電壓(電池電壓)而增加馬達轉矩Tm。
(3)然而，在經由馬達驅動泵生成的工作流體壓力產生轉向輔助力的配備有液力動力缸的動力轉向設備的情形下，即使在馬達速度變?yōu)榇笥诨虻扔陬A定的閾值的時間點發(fā)起升高操作來補償不足的馬達轉矩時，也出現工作流體壓力上升的響應延遲。
(4)也就是，動力缸用作為積分要素，轉向盤a1的旋轉經由它與馬達1的旋轉互相鏈接。
(5)這意味著，為了產生馬達速度Nm和對應于對于動力缸所需要的、期望的工作流體壓力值的馬達轉矩Tm，馬達速度Nm必須不間斷地升高到高于轉向盤角度θ的變化的速度值，以便補償積分要素(即，動力缸)的響應延遲。
(6)在其中轉向盤角加速度是快的和在實際的工作流體壓力與期望的流體壓力之間的偏差是大的特定的狀態(tài)下積分要素的響應延遲是顯著的。
(7)由于以上討論的原因，所示的實施例的改進的系統通過當預計到在實際的轉向輔助力與期望的轉向輔助力之間的偏差將變?yōu)榇髸r及時地發(fā)起升高操作而補償積分要素(即，動力缸)的響應延遲。
正如從第一到第七實施例將意識到的，被包括在動力操縱控制系統中的升壓電路控制部分34當確定從泵提供到動力缸的液壓有可能出現響應延遲時，操作以接通升壓電路50。
被使用來預計積分要素(即，動力缸)的響應延遲的參數可以從被使用來計算期望的轉向輔助轉矩(或期望的轉向輔助量)的參數中，諸如車輛速度VSP和轉向轉矩Ts，被適當地選擇，或從期望的轉向輔助轉矩的計算的結果適當地得出。換句話說，假設轉向盤一側被定義為操縱控制系統的上游一側以及轉向車輪一側被定義為下游一側，有可能藉助于被包括在操縱控制系統中的動力缸的上游檢測的至少一個參數的導數，諸如參數αm(對應于馬達旋轉角度θm的二階導數d2θm/dt2)、ΔTs(對應于轉向轉矩Ts的導數dTs/dt)、vθ(對應于轉向盤角度θ的二階導數d2θ/dt2)、ΔDuty(對應于PWM占空比信號值Duty的導數dDuty/dt)、和ΔIm(基本上對應于實際的馬達電流值Im的導數)，適當地精確地設置或確定電源電壓升高時間。
日本專利申請No.2005-239335(2005年8月22提交)的整體內容在此引用以供參考。
雖然以上內容是實行本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明，但將會看到，本發(fā)明并不限于這里所示和描述的實施例，而是可以作出各種改變和修改而不背離如以下權利要求規(guī)定的本發(fā)明的范圍或精神。
權利要求
1.一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于馬達角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
2.如權利要求1中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升壓電路的升壓操作。
3.如權利要求1中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路根據車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中從升壓電路輸出的升高電壓無級地或以步進方式從電源電壓被升高到該期望的升高電壓。
4.如權利要求1中要求的動力轉向設備，其中馬達包括無刷馬達，其具有檢測無刷馬達轉子的角度位置的角度位置傳感器；以及馬達角加速度檢測電路基于來自角度位置傳感器的傳感器信號估計馬達角加速度。
5.一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；具有一對端口的泵，液壓通過該端口經由第一和第二流體線提供到在動力缸中限定的各個液壓缸室；能夠以正轉方向和反轉方向驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于馬達角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
6.如權利要求5中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升高升壓電路的升壓操作。
7.如權利要求5中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路根據車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中從升壓電路輸出的升高電壓無級地或以步進方式從電源電壓被升高到該期望的升高電壓。
8.如權利要求5中要求的動力轉向設備，其中馬達包括無刷馬達，其具有檢測無刷馬達轉子的角度位置的角度位置傳感器；以及馬達角加速度檢測電路基于來自角度位置傳感器的傳感器信號估計馬達角加速度。
9.一種動力轉向設備包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，當馬達角加速度變?yōu)榇笥诨虻扔隈R達加速度閾值時，接通升壓電路。
10.如權利要求9中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升壓電路的升壓操作。
11.如權利要求9中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路基于車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中從升壓電路輸出的升高電壓非步進地或以步進方式從電源電壓被升高到期望的升高電壓。
12.如權利要求9中要求的動力轉向設備，其中馬達包括無刷馬達，其具有檢測無刷馬達轉子的角度位置的角度位置傳感器；以及馬達角加速度檢測電路基于來自角度位置傳感器的傳感器信號估計馬達角加速度。
13.如權利要求9中要求的動力轉向設備，還包括電源電壓檢測電路，檢測驅動電源的電源電壓，其中當由電源電壓檢測電路檢測的電源電壓減小時，升壓電路控制電路以這種方式補償馬達角加速度閾值，使得降低馬達角加速度閾值。
14.一種動力轉向設備包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括轉矩傳感器，檢測作用在轉向機構上的轉向轉矩；生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于轉向轉矩被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；轉向轉矩改變速率估計電路，計算或估計轉向轉矩改變速率作為轉向轉矩相對于時間的改變的速率；以及升壓電路控制電路，響應于轉向轉矩改變速率而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
15.如權利要求14中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升壓電路的升壓操作。
16.如權利要求14中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路基于車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中，從升壓電路輸出的升高電壓無級地或以步進方式從電源電壓被升高到期望的升高電壓。
17.一種動力轉向設備，包括被固定地連接到轉向盤的轉向軸；液力動力缸，安裝在將轉向軸鏈接鏈接到轉向車輪的轉向機構上；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；轉向角傳感器，檢測對應于從正向前方位置測量的轉向盤的角位移的轉向角度；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；轉向盤角加速度計算電路，基于轉向角度計算或估計轉向盤角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于轉向盤角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
18.如權利要求17中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升壓電路的升壓操作。
19.如權利要求17中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路根據車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中，從升壓電路輸出的升高電壓無級地或以步進方式從電源電壓被升高到期望的升高電壓。
20.一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成用于馬達的占空比數值的脈沖寬度調制占空比信號的馬達控制電路，脈沖寬度調制占空比信號是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；脈沖寬度調制占空比信號改變速率計算電路，計算或估計脈沖寬度調制占空比信號改變速率作為脈沖寬度調制占空比信號的占空比數值相對于時間的改變的速率；以及升壓電路控制電路，響應于脈沖寬度調制占空比信號改變速率而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
21.如權利要求20中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升壓電路的升壓操作。
22.如權利要求20中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路基于車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中，從升壓電路輸出的升高電壓非步進地或以步進方式從電源電壓被升高到期望的升高電壓。
23.一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；馬達電流檢測電路，檢測流過馬達的實際的電流值；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；馬達電流值偏差計算電路，計算在命令信號值與實際的電流值之間的偏差；以及升壓電路控制電路，當偏差變?yōu)榇笥诨虻扔谄铋撝禃r，接通升壓電路。
24.如權利要求23中要求的動力轉向設備，還包括車輛速度傳感器，檢測車輛速度；以及依賴于車輛速度的升壓控制禁止電路，當車輛速大于或等于預定的速度值時禁止升壓電路的升壓操作。
25.如權利要求23中要求的動力轉向設備，其中升壓電路控制電路基于車輛的行進狀態(tài)可變地設置期望的升高電壓，其中，從升壓電路輸出的升高電壓非步進地或以步進方式從電源電壓被升高到期望的升高電壓。
26.一種動力轉向設備，包括液力動力缸，被配置成輔助被鏈接到轉向車輪的轉向機構的轉向力；泵，選擇地供應液壓到在動力缸中限定的兩個液壓缸室的任一個；驅動泵的馬達；供應電力給馬達的驅動電源；以及動力操縱控制系統，被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓；所述動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是基于通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升壓電路，升高驅動電源的電源電壓；升壓電路控制電路，控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換；以及升壓電路控制電路，當確定從泵提供到動力缸的液壓可能存在響應延遲時，接通升壓電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及動力轉向設備。在利用液力動力缸、馬達驅動的泵、和用于馬達的驅動電源的動力轉向設備中，動力操縱控制系統被配置成電連接到至少馬達和驅動電源，用于控制馬達的驅動狀態(tài)和驅動電源的電源電壓。動力操縱控制系統包括生成馬達驅動信號的馬達控制電路，該信號的命令信號值是根據通過動力缸被施加到轉向車輪的轉向輔助力被確定的；升高電源電壓的升壓電路；馬達角加速度檢測電路，檢測或估計馬達角加速度；以及升壓電路控制電路，響應于馬達角加速度而控制在升高電路的操作與非操作狀態(tài)之間的切換。
文檔編號B62D5/06GK1919677SQ20061010192
公開日2007年2月28日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權日2005年8月22日
發(fā)明者橫田忠治, 井上喜芳, 高橋哲 申請人:株式會社日立制作所