電動動力轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其通過一分流式電流檢測電路檢測電動機(jī)的各相電流，同時，通過簡易的結(jié)構(gòu)確實進(jìn)行電流檢測電路的故障(異常)的診斷，并提高安全性。本發(fā)明的電動動力轉(zhuǎn)向裝置具備：與逆變器連接的分流電阻、控制用電動機(jī)電流檢測電路、及診斷用電動機(jī)電流檢測電路，該控制用電動機(jī)電流檢測電路被沿著正方向連接在分流電阻的兩端，檢測出電動機(jī)的相電流作為輔助控制的控制用電動機(jī)電流檢測值，該診斷用電動機(jī)電流檢測電路被沿著反方向連接在分流電阻的兩端，檢測控制用電動機(jī)電流檢測電路的故障，該電動動力轉(zhuǎn)向裝置用一分流式檢測電動機(jī)的各相電流以進(jìn)行輔助控制，同時，將增大所述分流電阻的兩端電壓的電路設(shè)置為雙系統(tǒng)。
【專利說明】電動動力轉(zhuǎn)向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過由PWM(脈寬調(diào)制)的占空比(Duty)指令值來驅(qū)動控制的多相電動機(jī)向車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加轉(zhuǎn)向輔助力的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，特別是涉及一種高性能的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其在進(jìn)行PWM驅(qū)動的驅(qū)動單元和電源(電池)之間設(shè)置單一電流檢測電路(一分流式電流檢測電路)并進(jìn)行輔助控制，同時，通過診斷電流檢測電路等的故障和異常來提高安全性。
【背景技術(shù)】
[0002]利用電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)力對車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，將電動機(jī)的驅(qū)動力經(jīng)減速機(jī)由齒輪或者皮帶等傳遞機(jī)構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或者齒條軸施加轉(zhuǎn)向輔助力。并且，為了向電動機(jī)供應(yīng)電流來使該電動機(jī)產(chǎn)生所希望的扭矩，在電動機(jī)驅(qū)動電路中使用逆變器。
[0003]在此，如圖1所示，對現(xiàn)有的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，駕駛盤I的柱軸(轉(zhuǎn)向軸)2經(jīng)由減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒臂機(jī)構(gòu)5,轉(zhuǎn)向橫拉桿6a和6b,再通過輪轂單元7a和7b，與轉(zhuǎn)向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設(shè)有檢測駕駛盤I的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對駕駛盤I的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動機(jī)20經(jīng)由減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對控制電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ECU) 100進(jìn)行供電，同時，經(jīng)由點火開關(guān)11，點火信號被輸入到控制單元100?？刂茊卧?00基于由扭矩傳感器10檢測出的轉(zhuǎn)向扭矩T和由車速傳感器12檢測出的車速Vs，進(jìn)行作為輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指令值的運算，在電流控制單元通過對電流指令值施加補(bǔ)償?shù)鹊玫降碾妷褐噶钪礒，控制供給電動機(jī)20的電流I。此外，車速Vs也能夠從CAN (Control Ier Area Network,控制器局網(wǎng)絡(luò))等處獲得。
[0004]控制單元100主要由CPU (也包含MPU或MCU)構(gòu)成，該CPU內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能如圖2所示。
[0005]參照圖2說明控制單元100的功能和動作，由扭矩傳感器10檢測出的轉(zhuǎn)向扭矩T和由車速傳感器12檢測出的車速Vs被輸入到運算電流指令值Irefl的電流指令值運算單元101中。電流指令值運算單元101基于輸入的轉(zhuǎn)向扭矩T和車速Vs，利用輔助圖表等決定作為供給例如三相電動機(jī)20的電流的控制目標(biāo)值的電流指令值Irefl。電流指令值Irefl經(jīng)過加法運算單元102A作為電流指令值Iref2被輸入到電流限制單元103，限制了最大電流的電流指令值Iref3被輸入到減法運算單元102B,運算Iref3與被反饋回來的電動機(jī)電流值Im的偏差I(lǐng)ref4 ( = IIref3_Im)，該偏差I(lǐng)ref4被輸入到進(jìn)行PI控制等的電流控制單元104。在電流控制單元104中改善了特性的電壓指令值E被輸入到PWM控制單元105，再經(jīng)過作為驅(qū)動單元的逆變器106對電動機(jī)20進(jìn)行PWM控制。由逆變器106內(nèi)的電流檢測電路120檢測出電動機(jī)20的電流值Im,該電流值Im被反饋到減法運算單元102B。逆變器106作為開關(guān)元件一般使用場效應(yīng)管(FET)，由FET的電橋電路構(gòu)成。
[0006]另外，加法運算單元102A進(jìn)行來自補(bǔ)償單元110的補(bǔ)償信號CM的加法運算，通過補(bǔ)償信號CM的加法運算進(jìn)行系統(tǒng)的補(bǔ)償，改善收斂性和慣性特性等。補(bǔ)償單元110先將自對準(zhǔn)扭矩(SAT) 113和慣性112在加法運算單元114進(jìn)行加法運算，然后，該加法運算結(jié)果再與收斂性111在加法運算單元115進(jìn)行加法運算，最后，將加法運算單元115的加法運算結(jié)果作為補(bǔ)償信號CM。
[0007]在電動機(jī)20為三相(U，V，W)無刷電動機(jī)的情況下，PWM控制單元105及逆變器106的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。PWM控制單元105由占空比運算單元105A和門驅(qū)動單元105B構(gòu)成，其中占空比運算單元105A是將電壓指令值E按照規(guī)定公式運算三相的PWM占空比指令值Dl?D6，門驅(qū)動單元105B是用PWM占空比指令值Dl?D6來驅(qū)動FETl?FET6各門的開或關(guān)，逆變器106是由U相的高側(cè)FETl及低側(cè)FET4構(gòu)成的上下分路，由V相的高側(cè)FET2及低側(cè)FET5構(gòu)成的上下分路，和由W相的高側(cè)FET3及低側(cè)FET6構(gòu)成的上下分路組成的三相橋式結(jié)構(gòu)，通過PWM占空比指令值Dl?D6控制開或關(guān)來驅(qū)動電動機(jī)20。
[0008]在這樣的結(jié)構(gòu)中，雖然需要測量逆變器106的驅(qū)動電流乃至電動機(jī)20的電動機(jī)電流，但作為控制單元100的小型化，輕量化，低成本的要求項目之一，有電流檢測電路120的單一化(一分流式電流檢測電路)。作為電流檢測電路的單一化有周知的一分流式電流檢測電路，例如，一分流式的電流檢測電路120的結(jié)構(gòu)如圖4所示(日本特開2009-131064號公報)。即，在FET橋的底部分路與接地(GND)之間連接一個分流電阻R1，將電流流過FET橋時的因分流電阻Rl造成的下降電壓通過運算增幅器(差分放大電路)121和電阻R2?R4換算為電流值Ima，進(jìn)一步地，經(jīng)過由電阻R6及電容器Cl構(gòu)成的濾波器，用A/D轉(zhuǎn)換單元122在規(guī)定的定時進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字化值的電流值Im。此外，作為基準(zhǔn)電壓的2.5V經(jīng)由電阻R5被連接在運算增幅器121的正極端子輸入。
[0009]圖5是表示電源(電池)，逆變器106，電流檢測電路120及電動機(jī)20的接線圖，同時表示了 U相的高側(cè)FETl導(dǎo)通(低側(cè)FET4斷開)，V相的高側(cè)FET2斷開(低側(cè)FET5導(dǎo)通)及W相的高側(cè)FET3斷開(低側(cè)FET6為導(dǎo)通)狀態(tài)時的電流路徑(虛線)。另外，圖6表示U相的高側(cè)FETl導(dǎo)通(低側(cè)FET4斷開)，V相的高側(cè)FET2導(dǎo)通(低側(cè)FET5斷開)及W相的高側(cè)FET3斷開(低側(cè)FET6導(dǎo)通)狀態(tài)時的電流路徑(虛線)。從這些圖5及圖6的電流路徑可知，高側(cè)FET導(dǎo)通的相的合計值在電流檢測電路120中作為檢測電流出現(xiàn)。即，在圖5中能夠檢測出U相電流，在圖6中能夠檢測出U相及V相電流。這在電流檢測電路120被連接在逆變器106的上段分路和電源之間的情況下也相同。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-131064號公報
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-232569號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014](一 )發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0015]盡管在現(xiàn)有的裝置(例如，日本特開2009-131064號公報)中設(shè)有電流檢測電路，但由于沒有采取電流檢測電路發(fā)生故障(異常)時的對策，從提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性的方面來說，強(qiáng)列要求實施故障對策。
[0016]此外，在另一方面，為了檢測由逆變器內(nèi)的FET的短路故障引起的過電流故障，日本特開2009-232569號公報公開了一種在電流檢測電路的后段使用二極管并進(jìn)行峰值保持的電路。但是，在運算增幅器的輸出電壓經(jīng)由二極管給充放電用的電容器充電的情況下，由于流向電容器的充電電流會成為運算增幅器的負(fù)載電流，在充電電流(負(fù)載電流)大的時候，會產(chǎn)生運算增幅器的響應(yīng)性下降和電流檢測電路及峰值保持電路的檢測精度惡化的問題。
[0017]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其通過一分流式電流檢測電路檢測電動機(jī)的各相電流，同時，通過簡易的結(jié)構(gòu)確實進(jìn)行電流檢測電路的故障和異常的診斷，并進(jìn)一步提高安全性。
[0018](二)解決技術(shù)問題的手段
[0019]本發(fā)明涉及一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其基于轉(zhuǎn)向扭矩和車速運算電流指令值，基于所述電流指令值經(jīng)由由FET電橋構(gòu)成的逆變器來驅(qū)動多相電動機(jī)，通過所述電動機(jī)的驅(qū)動控制對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制，本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實現(xiàn)，即:具備與所述逆變器連接的分流電阻、控制用電動機(jī)電流檢測電路、及診斷用電動機(jī)電流檢測電路，所述控制用電動機(jī)電流檢測電路被沿著正方向連接在所述分流電阻的兩端，檢測出所述電動機(jī)的相電流作為所述輔助控制的控制用電動機(jī)電流檢測值，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路被沿著反方向連接在所述分流電阻的兩端，檢測所述控制用電動機(jī)電流檢測電路的故障，所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置用一分流式檢測所述電動機(jī)的各相電流以進(jìn)行所述輔助控制，同時，將增大所述分流電阻的兩端電壓的電路設(shè)置為雙系統(tǒng)。
[0020]另外，本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現(xiàn)，S卩:通過比較由所述控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測值和由所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測值，來檢測所述控制用電動機(jī)電流檢測電路或所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路發(fā)生的故障；或，
[0021]具備與所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的后段連接的最大電流檢測電路，所述最大電流檢測電路保持被所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路輸出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的峰值一定的時間；或，
[0022]所述最大電流檢測電路由峰值保持用的晶體管和形成充放電時間常數(shù)的電阻及電容器構(gòu)成，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的輸出被輸入到所述晶體管的基極，充電電阻被插在所述晶體管的發(fā)射極和所述電阻及電容器之間；或，
[0023]通過比較由所述最大電流檢測電路檢測出的最大電流檢測值和由所述控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測值和由所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測值，來診斷所述控制用電動機(jī)電流檢測電路、所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路、或所述最大電流檢測電路的故障、異常；或，
[0024]所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的結(jié)構(gòu)如下所示，即，以流過所述分流電阻的電流是零的時候的電壓作為基準(zhǔn)，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流的大小而上升；或，
[0025]所述控制用電動機(jī)電流檢測電路的結(jié)構(gòu)如下所示，即，以流過所述分流電阻的電流是零的時候的電壓作為基準(zhǔn)，所述控制用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流的大小而下降；或，
[0026]正常時，無論所述電流如何變化，由所述控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測電壓和由所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的和數(shù)均為恒電壓。
[0027](三)發(fā)明的效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明，通過使用廉價的一分流式電流檢測電路(控制用電動機(jī)電流檢測電路)，同時，通過診斷用電動機(jī)電流檢測電路由運算增幅器(差分放大電路)構(gòu)成，最大電流檢測電路由峰值保持用的晶體管和形成充放電時間常數(shù)的電阻及電容器構(gòu)成，診斷用電動機(jī)電流檢測電路的運算增幅器的輸出被輸入到晶體管的基極，充放電電容器經(jīng)由充電電阻被連接在晶體管的發(fā)射極，因此既能具有與使用二極管時的情況(專利文獻(xiàn)2)同樣的峰值保持功能又能使運算增幅器的負(fù)載電流變小，同時，能夠防止由運算增幅器的輸出負(fù)載電流引起的輸出響應(yīng)的下降，并能夠防止電流檢測電路的精度惡化。
[0029]此外，根據(jù)本發(fā)明，通過比較由控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測值和由診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測值，能夠檢測出是控制用電動機(jī)電流檢測電路和診斷用電動機(jī)電流檢測電路中的哪一個電動機(jī)電流檢測電路在發(fā)生故障。由于保持被診斷用電動機(jī)電流檢測電路輸出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的峰值一定的時間的最大電流檢測電路被連接在診斷用電動機(jī)電流檢測電路的后段，通過監(jiān)控最大電流檢測值，能夠檢測比如由逆變器內(nèi)的FET的短路故障等引起的過電流故障。另外，根據(jù)本發(fā)明，通過比較由最大電流檢測電路檢測出的最大電流檢測值、控制用電動機(jī)電流檢測值、及診斷用電動機(jī)電流檢測值，能夠檢測出是哪一個電路在發(fā)生故障，所以通過判定故障位置，也能繼續(xù)進(jìn)行輔助控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是表示一般的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示例圖。
[0031]圖2是表示控制單元的一個示例的結(jié)構(gòu)框圖。
[0032]圖3是表示PWM控制單元及逆變器的結(jié)構(gòu)例的接線圖。
[0033]圖4是表示一分流式電流檢測器的結(jié)構(gòu)例的接線圖。
[0034]圖5是表示具備一分流式電流檢測器的逆變器的動作例的電流路徑圖。
[0035]圖6是表示具備一分流式電流檢測器的逆變器的動作例的電流路徑圖。
[0036]圖7是表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)例的接線圖。
[0037]圖8是表示本發(fā)明的動作例的流程圖的一部分。
[0038]圖9是表示本發(fā)明的動作例的流程圖的一部分。
[0039]圖10是為了說明別的異常檢測方法的圖。
【具體實施方式】
[0040]本發(fā)明是一種電流檢測電路，其在逆變器和接地(GND)之間連接一個分流電阻，從分流電阻的兩端電壓檢測出電動機(jī)電流。在本發(fā)明中，增大分流電阻的兩端電壓的電路由用于電動機(jī)控制的控制用電動機(jī)電流檢測電路和用于檢測控制用電動機(jī)電流檢測電路的故障(包含異常)的診斷用電動機(jī)電流檢測電路的2個電路構(gòu)成，通過比較由控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測值和由診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測值，來檢測控制用電動機(jī)電流檢測電路的故障。[0041]診斷用電動機(jī)電流檢測電路的結(jié)構(gòu)如下所示，S卩，以流過分流電阻的電流是零的時候的電壓作為基準(zhǔn)，診斷用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨從電源側(cè)流向接地(GND)側(cè)的電流的大小而上升。另外，最大電流檢測電路被連接在診斷用電動機(jī)電流檢測電路的后段，該最大電流檢測電路保持被診斷用電動機(jī)電流檢測電路輸出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的峰值一定的時間，通過監(jiān)控該最大電流檢測值，檢測比如由逆變器內(nèi)的FET的短路故障等引起的過電流故障。
[0042]此外，控制用電動機(jī)電流檢測電路的結(jié)構(gòu)如下所示，即，以流過分流電阻的電流是零的時候的電壓作為基準(zhǔn)，控制用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流的大小而下降。本發(fā)明如下所示構(gòu)成，即，正常時，無論電流如何變化，由控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測電壓和由診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的和數(shù)均為恒電壓。通過監(jiān)控作為控制用電動機(jī)電流檢測電壓和診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的和數(shù)的電動機(jī)電流檢測電壓和，檢測比方說控制用電動機(jī)電流檢測電壓或診斷用電動機(jī)電流檢測電壓由于故障不能輸出正常電壓的異常。
[0043]此外，根據(jù)本發(fā)明，通過比較由最大電流檢測電路檢測出的最大電流檢測值、控制用電動機(jī)電流檢測值、及診斷用電動機(jī)電流檢測值，能夠檢測出是哪一個電路在發(fā)生故障，并進(jìn)一步提高電動動力轉(zhuǎn)向裝置的安全性。
[0044]下面，參照各圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0045]圖7對應(yīng)圖4表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)例，圖4中的電流檢測電路120在本發(fā)明中被當(dāng)作控制用電動機(jī)電流檢測電路，控制用電動機(jī)電流檢測電路120被連接在分流電阻Rl的兩端，進(jìn)一步地，診斷用電動機(jī)電流檢測電路130也被連接在分流電阻Rl的兩端，最大電流檢測電路140被連接在診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的后段。
[0046]控制用電動機(jī)電流檢測電路120由運算增幅器(差分放大電路)121構(gòu)成，在流過分流電阻Rl的電流是零的時候的電壓為2.5V，把從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流作為正電流的情況下，當(dāng)正電流流過時，控制用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨該電流的大小從
2.5V下降。例如，在100A的電流流向正方向的情況下，輸出電壓針對2.5V電壓下降2V變?yōu)?.5V ;在100A的電流流向負(fù)方向的情況下，輸出電壓針對2.5V電壓下降2V變?yōu)?.5V。通過CPU (包含MCU等)用A/D轉(zhuǎn)換單元122在任意的定時進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換之后，由控制用電動機(jī)電流檢測電路120檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測電壓被轉(zhuǎn)換成物理值Im，并被用于控制電動機(jī)電流。
[0047]診斷用電動機(jī)電流檢測電路130由運算增幅器(差分放大電路)131構(gòu)成，在流過分流電阻Rl的電流是零的時候的電壓為2.5V，把從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流作為正電流的情況下，當(dāng)正電流流過時，診斷用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓(運算增幅器131的輸出)隨該電流的大小從2.5V上升。例如，在100A的電流流向正方向的情況下，輸出電壓針對2.5V電壓下降2V變?yōu)?.5V ;在100A的電流流向負(fù)方向的情況下，輸出電壓針對2.5V電壓上升2V變?yōu)?.0V。通過CPU(包含MCU等)用A/D轉(zhuǎn)換單元132在任意的定時進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換之后，由診斷用電動機(jī)電流檢測電路130檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓被轉(zhuǎn)換成物理值I s，并被用于檢測控制用電動機(jī)電流檢測值的異常。
[0048]另外，分流電阻Rl的上部電壓經(jīng)由輸入電阻R2被輸入到控制用電動機(jī)電流檢測電路120的運算增幅器121的負(fù)極輸入端子(正方向)，分流電阻Rl的下部電壓經(jīng)由輸入電阻Rll被輸入到診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的運算增幅器131的負(fù)極輸入端子(反方向)。
[0049]最大電流檢測電路140由晶體管Q1、充放電用電容器C21、充電電阻R31及放電電阻R32構(gòu)成，在充放電用電容器C21的電壓比針對診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的輸出電壓(運算增幅器131的輸出)下降了晶體管Ql的基極-發(fā)射極電壓Vbe的電壓小的情況下(充電的時侯)，依照充電電阻R31和充放電用電容器C21的時間常數(shù)，對充放電用電容器C21進(jìn)行充電以使充放電用電容器C21的電壓變?yōu)獒槍υ\斷用電動機(jī)電流檢測電路130的輸出電壓下降了晶體管Ql的基極-發(fā)射極電壓Vbe的電壓。在充放電用電容器C21的電壓比針對診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的輸出電壓下降了晶體管Ql的基極-發(fā)射極電壓Vbe的電壓大的情況下(放電的時侯)，依照放電電阻R32和充放電用電容器C21的時間常數(shù)，對充放電用電容器C21進(jìn)行放電。
[0050]電阻R33和電容器C22構(gòu)成濾波器，除去噪聲的輸出在A/D轉(zhuǎn)換單元141被進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后，作為數(shù)字化值Ix被輸出。
[0051]在如專利文獻(xiàn)2所示的使用二極管的峰值保持電路的情況下，由于是一種運算增幅器的輸出電壓經(jīng)由二極管對充放電用電容器進(jìn)行充電的結(jié)構(gòu)，流向電容器的毫安(HiA)級的充電電流會成為運算增幅器的負(fù)載電流，所以有運算增幅器的響應(yīng)性下降和電流檢測電路及峰值保持電路的檢測精度惡化的可能性，但在本發(fā)明中采取用晶體管的基極輸入運算增幅器的輸出的結(jié)構(gòu)，所以能讓負(fù)載電流減少到微安(μΑ)級，并可以回避對運算增幅器的響應(yīng)性的影響。
[0052]此外，最大電流檢測電路140的結(jié)構(gòu)如下所示，即，用放電電阻R32和充放電用電容器C21保持診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的輸出電壓的峰值。因為是保持流過分流電阻Rl的電流從逆變器的電源側(cè)流向接地側(cè)時的正電流的峰值的電路，所以不僅檢測由逆變器的分路短路引起的過電流，也保持例如在低側(cè)FET發(fā)生短路故障，高側(cè)FET用20ΚΗζ進(jìn)行PWM驅(qū)動的情況下發(fā)生的瞬間(50 μ s以下)間歇(周期為20ΚΗζ)過電流的峰值一定的時間。通過CPU用A/D轉(zhuǎn)換單元141在任意的定時進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換之后，被進(jìn)行了峰值保持的電壓被轉(zhuǎn)換成物理值Ix，并被用于最大電流的異常診斷和控制用電動機(jī)電流檢測電路120及診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的故障診斷。
[0053]考慮到上述情況，優(yōu)選由電阻R32和充放電用電容器C21形成的充放電時間常數(shù)為微秒(us)級，優(yōu)選放電時間常數(shù)具有200μ s?Ims的范圍，該范圍可以確實保持峰值50微秒(μ s)期間ο
[0054]在這樣的結(jié)構(gòu)中，參照圖8和圖9的流程圖說明其動作例。
[0055]首先輸入控制用電動機(jī)電流檢測值Im (步驟SI)，接著輸入診斷用電動機(jī)電流檢測值Is (步驟S2)?？刂朴秒妱訖C(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is的輸入順序也可以反過來。盡管控制用電動機(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is在正常情況下表示同樣的電流檢測值，當(dāng)發(fā)生控制用電動機(jī)電流檢測電路120或診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的偏移電壓起了變化的故障，和控制用電動機(jī)電流檢測電路120或診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的增益起了變化的故障(包含異常)時，在控制用電動機(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is之間會發(fā)生差。因此，計算控制用電動機(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is的差(步驟S3)，判定該差是否為規(guī)定值例如±10Α以上(步驟S4)，當(dāng)差為± IOA以上時，判定為異常(包含故障)(步驟S10)。
[0056]在判定為異常的情況下，停止向逆變器通電(步驟S11)，停止輔助控制(步驟S12)。
[0057]另一方面，在上述步驟S4中，當(dāng)判定差比±10A小的時候，進(jìn)一步地，輸入并監(jiān)控由最大電流檢測電路140檢測出的最大電流檢測值Ix(步驟S5)，判定最大電流檢測值Ix是否為規(guī)定值例如150A以上(步驟S6)。當(dāng)最大電流檢測值Ix為150A以上時，判定發(fā)生了逆變器的過電流故障(例如FET短路)，檢測出異常(包含故障)(步驟S10)，與上述同樣，停止向逆變器通電(步驟Sll)，停止輔助控制(步驟S12)。
[0058]當(dāng)最大電流檢測值Ix比150A小的時候，進(jìn)一步地，進(jìn)行以下的診斷。S卩，因為最大電流檢測值Ix、控制用電動機(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is關(guān)于檢測流過分流電阻Rl的電流這件事情互相有相關(guān)性，所以可以通過比較各個電流檢測值來診斷到底是哪一個電流檢測電路發(fā)生了故障。具體地說，就是進(jìn)行下面的判斷(a)?(C)，在各個判斷有規(guī)定值以上的差的情況下，判定為異常，除了前述情況之外，判定為正常。
[0059]判斷(a):比較最大電流檢測值Ix和控制用電動機(jī)電流檢測值Im，即，計算最大電流檢測值Ix和控制用電動機(jī)電流檢測值Im的差(步驟S20)，判定該差是否為規(guī)定值α以上(步驟S21)。
[0060]判斷(b):比較控制用電動機(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is,即，計算控制用電動機(jī)電流檢測值Im和診斷用電動機(jī)電流檢測值Is的差(步驟S22)，判定該差是否為規(guī)定值β以上(步驟S23)。
[0061]判斷(c):比較診斷用電動機(jī)電流檢測值Is和最大電流檢測值Ix，S卩，計算診斷用電動機(jī)電流檢測值Is和最大電流檢測值Ix的差(步驟S24)，判定該差是否為規(guī)定值Y以上(步驟S25)。
[0062]在上述判斷(a)?(C)中，在上述各個差全部都比各自的規(guī)定值小的情況下，判定上述所有的判斷都為正常(步驟S26)。
[0063]然后，在上述判斷(a)?(C)中，在上述各個差變?yōu)楦髯缘囊?guī)定值以上的情況下，進(jìn)行異常位置的判定(步驟S30)。S卩，在判斷(a)為異常，判斷(b)為異常，判斷(c)為正常的情況下，判定控制用電動機(jī)電流檢測值Im為異常。此外，在判斷(a)為正常，判斷(b)為異常，判斷(C)為異常的情況下，判定診斷用電動機(jī)電流檢測值Is為異常。另外，在判斷(a)為異常，判斷(b)為正常，判斷(C)為異常的情況下，判定最大電流檢測值Ix為異常。因為最大電流檢測電路140被連接在診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的后段，在診斷用電動機(jī)電流檢測電路130發(fā)生了故障的情況下，會發(fā)生最大電流檢測值Ix也成為異常的輸出的情況。在這種情況下，判斷(a)變?yōu)楫惓?，判?b)變?yōu)楫惓＃袛?c)變?yōu)楫惓！?br> [0064]在上述判斷(a)?(C)中,在只有控制用電動機(jī)電流檢測值Im被判定為異常的情況下(判斷(a)異常，判斷(b)異常，判斷(C)正常)，在電動機(jī)的電流檢測中不使用控制用電動機(jī)電流檢測值Im，用作為后援控制的開路控制繼續(xù)進(jìn)行電流控制(步驟S32)，繼續(xù)進(jìn)行輔助控制(步驟S33)。在除此之外的情況下，因為有最大電流檢測電路140發(fā)生異常的可能性，很可能變得不能檢測出逆變器的故障，所以返回到上述步驟S10，停止電流控制(步驟Sll)，停止輔助控制(步驟S12)。
[0065]作為別的異常檢測方法，如圖10所示，因為在正常時，控制用電動機(jī)電流檢測電路120的輸出電壓和診斷用電動機(jī)電流檢測電路130的輸出電壓的和數(shù)為恒電壓(5V)，例如，當(dāng)該和數(shù)為5.3V以上或4.7V以下的時侯，就可以判定為異常。
[0066]此外，控制用電動機(jī)電流檢測電路120、診斷用電動機(jī)電流檢測電路130和最大電流檢測電路140全都不被限定為圖7的結(jié)構(gòu)，具有和圖7 —樣的功能和作用的結(jié)構(gòu)可用于控制用電動機(jī)電流檢測電路120，診斷用電動機(jī)電流檢測電路130和最大電流檢測電路140。另外，盡管在上述針對三相電動機(jī)進(jìn)行了說明，本發(fā)明也可以同樣適用于二相電動機(jī)或其他的電動機(jī)。此外，盡管在上述說明了設(shè)有補(bǔ)償單元的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，補(bǔ)償單元不一定是必需的結(jié)構(gòu)。
[0067]附圖標(biāo)記說明
[0068]I駕駛盤
[0069]2柱軸(轉(zhuǎn)向軸)
[0070]10扭矩傳感器
[0071]12車速傳感器
[0072]20電動機(jī)
[0073]100控制單元
[0074]101電流指令值運算單元
[0075]103電流限制單元
[0076]104電流控制單元
[0077]105PWM控制單元
[0078]106逆變器
[0079]110補(bǔ)償單元
[0080]120電流檢測電路(控制用電動機(jī)電流檢測電路)
[0081]121，131運算增幅器(差分放大電路)
[0082]122A/D轉(zhuǎn)換單元
[0083]130診斷用電動機(jī)電流檢測電路
[0084]140最大電流檢測電路
【權(quán)利要求】
1.一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其基于轉(zhuǎn)向扭矩和車速運算電流指令值，基于所述電流指令值經(jīng)由由FET電橋構(gòu)成的逆變器來驅(qū)動多相電動機(jī)，通過所述電動機(jī)的驅(qū)動控制對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助控制，其特征在于: 具備與所述逆變器連接的分流電阻、控制用電動機(jī)電流檢測電路、及診斷用電動機(jī)電流檢測電路，所述控制用電動機(jī)電流檢測電路被沿著正方向連接在所述分流電阻的兩端，檢測出所述電動機(jī)的相電流作為所述輔助控制的控制用電動機(jī)電流檢測值，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路被沿著反方向連接在所述分流電阻的兩端，檢測所述控制用電動機(jī)電流檢測電路的故障， 所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置用一分流式檢測所述電動機(jī)的各相電流以進(jìn)行所述輔助控制，同時，將增大所述分流電阻的兩端電壓的電路設(shè)置為雙系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，通過比較由所述控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測值和由所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測值，來檢測所述控制用電動機(jī)電流檢測電路或所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路發(fā)生的故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，具備與所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的后段連接的最大電流檢測電路，所述最大電流檢測電路保持被所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路輸出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的峰值一定的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述最大電流檢測電路由峰值保持用的晶體管和形成充放電時間常數(shù)的電阻及電容器構(gòu)成，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的輸出被輸入到所述晶體管的基極，充電電阻被插在所述晶體管的發(fā)射極和所述電阻及電容器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，通過比較由所述最大電流檢測電路檢測出的最大電流檢測值和由所述控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測值和由所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測值，來診斷所述控制用電動機(jī)電流檢測電路、所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路、或所述最大電流檢測電路的故障、異常。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的結(jié)構(gòu)如下所示，即，以流過所述分流電阻的電流是零的時候的電壓作為基準(zhǔn)，所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流的大小而上升。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述控制用電動機(jī)電流檢測電路的結(jié)構(gòu)如下所示，即，以流過所述分流電阻的電流是零的時候的電壓作為基準(zhǔn)，所述控制用電動機(jī)電流檢測電路的輸出電壓隨從電源側(cè)流向接地側(cè)的電流的大小而下降。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，正常時，無論所述電流如何變化，由所述控制用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的控制用電動機(jī)電流檢測電壓和由所述診斷用電動機(jī)電流檢測電路檢測出的診斷用電動機(jī)電流檢測電壓的和數(shù)均為恒電壓。
【文檔編號】B62D6/00GK103959638SQ201280056859
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】熊谷紳, 吹拔茂 申請人:日本精工株式會社