專利名稱：電動轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及具有對轉(zhuǎn)向機構(gòu)提供轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的電動馬達的電動轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如在電動轉(zhuǎn)向裝置中，具有對轉(zhuǎn)向機構(gòu)提供轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的電動馬達，并 通過對該電動馬達進行通電控制來輔助駕駛者的轉(zhuǎn)向盤操作。這樣的電動轉(zhuǎn)向裝置從向一 般的車載電氣負荷供應電力的車輛電池接受電力供應，其消耗電力大。因此，例如在日本專 利申請公開公報第2007-91122號中提出的裝置中，具有對車輛電池進行輔助的副電源裝 置。該副電源裝置被構(gòu)成為其并聯(lián)連接在從車輛電池向馬達驅(qū)動電路供應電力的電力供 應線上并通過車輛電池進行充電，并且能夠使用儲存的電能來對馬達驅(qū)動電路供應電力。 另外，在該電動轉(zhuǎn)向裝置中具有升壓電路，從而對車輛電池的輸出電力的電壓進行升壓，并 將所述升壓后的電力供應給馬達驅(qū)動電路。

發(fā)明內(nèi)容
可是，當車輛在山路等左右彎彎曲曲的道路上行駛時，隨著轉(zhuǎn)向盤的操作，電動馬 達的負荷狀態(tài)在高負荷狀態(tài)和低負荷狀態(tài)之間頻繁切換。當正在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時電動馬達成 為高負荷狀態(tài)，當正在保持或返回轉(zhuǎn)向盤時電動馬達成為低負荷狀態(tài)。當電動馬達從高負 荷狀態(tài)切換到低負荷狀態(tài)時，電動馬達中未消耗完的剩余電流、或者馬達的發(fā)電電流、或者 從副電源裝置輸出的電流在升壓電路中朝著車輛電池流動。因而，當車輛在彎彎曲曲的道 路上行駛時，在升壓電路的線圈中會有正向電流和逆向電流交替流動，導致線圈由于線圈 的磁滯損耗而發(fā)熱。本發(fā)明的目的在于，應對上述問題，防止升壓電路的線圈過熱。為了達到上述目的，本發(fā)明的特征在于一種電動轉(zhuǎn)向裝置，其包括電動馬達，其 向轉(zhuǎn)向機構(gòu)提供轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩；升壓電路，其對從車輛電源裝置供應而來的電力的電壓進 行升壓，并將升壓后的電力供應給馬達驅(qū)動電路；副電源裝置，其與所述馬達驅(qū)動電路并聯(lián) 地被連接在所述升壓電路上并通過所述升壓電路的輸出進行充電，并且使用儲存的電能來 輔助向所述馬達驅(qū)動電路的電力供應；以及馬達控制單元，其控制所述馬達驅(qū)動電路以使 所述電動馬達被通以與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作相應的通電量；所述電動轉(zhuǎn)向裝置的特征在于， 包括估計單元，其估計在所述升壓電路內(nèi)有無反向電流向所述車輛電源裝置側(cè)流動的可 能性；以及升壓控制單元，當所述估計單元估計出存在所述反向電流流動的可能性時，所述 升壓控制單元使所述升壓電路的升壓動作停止以使得在所述升壓電路內(nèi)沒有反向電流流 動。在本發(fā)明中，從車輛電源裝置供應的電力通過升壓電路而升壓，升壓后的電力供 應到馬達驅(qū)動電路。另外，副電源裝置與馬達驅(qū)動電路并聯(lián)地連接在從升壓電路朝向馬達 驅(qū)動電路的電力供應路徑上。副電源裝置通過升壓電路的輸出進行充電，并且使用儲存的 電能來輔助對馬達驅(qū)動電路的電力供應。
當車輛在彎彎曲曲道路上行駛時，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作被重復執(zhí)行。在這樣的狀況 下，電動馬達的負荷狀態(tài)在高負荷狀態(tài)(電力消耗大的狀態(tài))和低負荷狀態(tài)(電力消耗小 的狀態(tài))之間頻繁切換。當電動馬達的負荷狀態(tài)從高負荷狀態(tài)切換到低負荷狀態(tài)時，在升 壓電路內(nèi)將有反向電流(向車輛電源裝置側(cè)流動的電流)流動。在此情況下，在升壓電路 中將有正反兩方向的電流、即交流電流流動，從而設置在升壓電路內(nèi)的線圈由于磁滯損耗 而發(fā)熱。因此，在本發(fā)明中，估計單元估計在升壓電路內(nèi)有無反向電流向車輛電源裝置側(cè) 流動的可能性。然后，當估計出存在反向電流流動的可能性時，升壓控制單元使升壓電路的 升壓動作停止以使得在升壓電路內(nèi)沒有反向電流流動。其結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明能夠防止升壓電路過熱。本發(fā)明的其他特征在于，所述估計單元包括轉(zhuǎn)向信息獲取單元，該轉(zhuǎn)向信息獲取 單元獲取所述轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向狀態(tài)信息，當基于所述轉(zhuǎn)向狀態(tài)信息檢測出的轉(zhuǎn)向狀態(tài)為所述 轉(zhuǎn)向盤的返回狀態(tài)或轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)時，所述估計單元估計為在所述升壓電路內(nèi)存在所述反 向電流流動的可能性。當正在對轉(zhuǎn)向盤進行轉(zhuǎn)動操作(將轉(zhuǎn)向盤向遠離中性位置的方向轉(zhuǎn)動的操作) 時，由于電動馬達維持在高負荷狀態(tài)，因此沒有反向電流流經(jīng)升壓電路。但是，當轉(zhuǎn)動操作 結(jié)束從而轉(zhuǎn)向盤變成了轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)或返回狀態(tài)(轉(zhuǎn)向盤朝著接近中性位置的方向被轉(zhuǎn) 動的狀態(tài))時，電動馬達成為低負荷狀態(tài)，因此反向電流容易流經(jīng)升壓電路。尤其在轉(zhuǎn)動操 作剛結(jié)束時，反向電流容易流經(jīng)升壓電路。另外，即使不是剛結(jié)束轉(zhuǎn)動操作，在轉(zhuǎn)向盤從以 大轉(zhuǎn)向角(轉(zhuǎn)向盤從中性位置遠離很多的轉(zhuǎn)向角)保持著的狀態(tài)返回了的情況下，電動馬 達也會從高負荷狀態(tài)切換到低負荷狀態(tài)，從而有反向電流流經(jīng)升壓電路。因此，在除了轉(zhuǎn)向 盤被轉(zhuǎn)動操作時以外的情況下，在升壓電路內(nèi)存在反向電流流動的可能性。因此，在本發(fā)明中，通過轉(zhuǎn)向信息獲取單元獲取轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向狀態(tài)信息，并且在基 于該信息檢測出的轉(zhuǎn)向狀態(tài)為轉(zhuǎn)向盤的返回狀態(tài)或轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)時，估計為在升壓電路內(nèi) 存在反向電流流動的可能性。在升壓電路內(nèi)流動的反向電流例如即使使用電流傳感器也由于測定噪聲的影響 而無法良好地檢測。對此，在本發(fā)明中，由于根據(jù)轉(zhuǎn)向狀態(tài)來估計反向電流流動的可能性， 因此能夠恰當?shù)胤乐股龎弘娐愤^熱。本發(fā)明的其他特征在于，所述升壓電路包括升壓用線圈，其串聯(lián)設置在電力供應 路徑上；第一開關元件，其使電流斷斷續(xù)續(xù)地流向升壓用線圈，從而使得升壓用線圈產(chǎn)生電 能；以及第二開關元件，其串聯(lián)設置在電力供應路徑上，并使得所述升壓用線圈中產(chǎn)生的電 能在所述第一開關元件的斷開期間被釋放到電力供應路徑；所述估計單元包括電壓信息 獲取單元，其獲取所述升壓電路的輸入側(cè)電壓信息和輸出側(cè)電壓信息；以及開關信息獲取 單元，其獲取開關信息，所述開關信息表示所述第一開關元件的一次的接通時間和斷開時 間；所述估計單元基于所述獲取的輸入側(cè)電壓信息、輸出側(cè)電壓信息、以及開關信息來估計 有無所述反向電流流動的可能性。在本發(fā)明中，通過使第一開關元件以短周期接通/斷開來使電流斷斷續(xù)續(xù)地流向 升壓用線圈，由此在升壓用線圈中產(chǎn)生電能。該電能通過接通第二開關元件而被釋放到向 馬達驅(qū)動電路供應電力的電力供應路。將通過這樣的開關動作對車輛電源裝置的輸出電壓進行升壓而得的電壓的電力供應到馬達驅(qū)動電路。此時，基于升壓電路的輸入電壓、升壓電 路的輸出電壓、第一開關元件的一次的接通時間和一次的斷開時間，可估計有無反向電流 流經(jīng)升壓用線圈的可能性。因此，在本發(fā)明中，由電壓信息獲取單元獲取升壓電路的輸入側(cè) 電壓信息和輸出側(cè)電壓信息，由開關信息獲取單元獲取開關信息，該開關信息表示第一開 關元件的一次的接通時間和一次的斷開時間。然后，根據(jù)這些獲取的信息來估計有無反向 電流流動的可能性。例如，如果向第一開關元件的一次的接通時間Tl和一次的斷開時間T2 之和(T1+T2)乘以輸入側(cè)電壓Vl獲得值(Tl+T2)vl，并從該值(Τ1+Τ2) vl減去斷開時間Τ2 與輸出側(cè)電壓v2相乘的值(Τ2·ν2)而得的值{(Τ1+Τ2)ν1-(Τ2·ν2)}為負的值，則可估計 為有反向電流動。其結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明能夠防止升壓電路過熱。開關信息不限于直接表示第一開關元件的一次的接通時間和一次的斷開時間的 信息，只要是能夠?qū)С鲈摻油〞r間和斷開時間的信息即可。例如，開關信息也可以是表示第 一開關元件的開關周期和占空比的信息。本發(fā)明的其他特征在于，所述升壓電路包括升壓用線圈，其串聯(lián)設置在電力供應 路徑上；第一開關元件，其使電流斷斷續(xù)續(xù)流向升壓用線圈，從而使得升壓用線圈產(chǎn)生電 能；以及第二開關元件，其串聯(lián)設置在電力供應路徑上，并使得所述升壓用線圈中產(chǎn)生的電 能在所述第一開關元件的斷開期間被釋放到電力供應路徑；所述升壓控制單元在使所述升 壓電路的升壓動作處于停止時，將所述第一開關元件和所述第二開關元件二者維持在斷開 狀態(tài)。本發(fā)明中的升壓電路通過使第一開關元件接通/斷開來使電流斷斷續(xù)續(xù)地流向 升壓用線圈，由此在升壓用線圈中產(chǎn)生電能。升溫電路例如通過第一開關元件的接通動作 來將升壓用線圈接地以使電流流向升壓用線圈。在升壓用線圈中產(chǎn)生的電能通過串聯(lián)設置 在電路供應路上的第二開關元件的接通動作而被釋放到電力供應路徑。由此，升壓電路對 從車輛電源裝置供應而來的電力進行升壓。在本發(fā)明中，當使升壓電路的升壓動作處于停止時，將第一開關元件和第二開關 元件二者維持在斷開狀態(tài)，由此反向電流不會經(jīng)由第二開關元件流向升壓電路內(nèi)。因而，能 夠可靠地防止反向電流的產(chǎn)生。本發(fā)明的其他特征在于，電動轉(zhuǎn)向裝置包括副電源能力檢測單元，所述副電源能 力檢測單元檢測所述副電源裝置的電力供應能力，當所述估計單元估計出存在所述反向電 流流動的可能性、并且所述副電源裝置的電力供應能力低于規(guī)定值時，所述升壓控制單元 不使所述升壓動作停止，而是進行升壓控制以使所述升壓電路的輸出電壓維持比所述副電 源裝置的輸出電壓高的電壓。 在本發(fā)明中，副電源能力檢測單元檢測副電源裝置的電力供應能力。副電源能力 檢測單元例如檢測副電源裝置的輸出電壓，并根據(jù)該輸出電壓的高低來檢測副電源裝置的 電力供應能力。對馬達驅(qū)動電路的電力供應是根據(jù)升壓電路的輸出電壓和副電源裝置的輸 出電壓的平衡(電壓的大小關系)而自然地切換，因此如果停止了升壓電路的升壓動作，則 只從作為高電壓側(cè)的副電源裝置向馬達驅(qū)動電路供應電力。如果副電源裝置的電力供應能 力高，則只從副電源裝置對馬達驅(qū)動電路供應電力也沒有問題，但在副電源裝置的電力供 應能力下降了的情況下，如果停止從升壓電路對馬達驅(qū)動電路進行的電力供應，對電動馬 達的電力供應量就會不足，恐怕無法得到預期的轉(zhuǎn)向輔助性能。另外，在電動馬達的要求電力變大了時(以大輸出驅(qū)動時)，如果副電源裝置的電力供應能力下降，則即使將升壓電路 的輸出和副電源裝置的輸出相加也有可能無法滿足要求電力，從而仍會無法得到預期的轉(zhuǎn) 向輔助性能。因此，在本發(fā)明中，在副電源裝置的電力供應能力低于規(guī)定值的情況下，當估計出 存在反向電流流動的可能性時，不停止升壓動作，而是進行升壓控制以使升壓電路的輸出 電壓維持比副電源裝置的輸出電壓高的電壓。由此，電動馬達中產(chǎn)生的發(fā)電電流、電動馬達 中未消耗完的剩余電流作為充電電流流入低電壓側(cè)的副電源裝置。從而在升壓電路內(nèi)沒有 反向電流流動，因此能夠防止升壓用線圈由于磁滯損耗而發(fā)熱。并且能夠增大副電源裝置 的電力供應能力。本發(fā)明的其他特征在于，所述估計單元包括獲取車速信息的車速信息獲取單元， 所述估計單元將車輛處于所述車速信息所表示的車速大于或等于預先設定的設定車速的 行駛中作為條件來估計有無所述反向電流流動的可能性。由于有反向電流流動而升壓電路的升壓用線圈發(fā)熱的情形是轉(zhuǎn)向盤被左右重復 操作的時候。當車輛處于停止時，很少進行這樣的轉(zhuǎn)向操作。因此，在本發(fā)明中，車速信息 獲取單元獲取車速信息，并將車輛處于車速大于或等于預先設定的設定車速的行駛中作為 條件來估計有無反向電流流動的可能性。因此能夠減輕反向電流估計單元所進行的處理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的電動轉(zhuǎn)向裝置的簡要構(gòu)成圖；圖2是示出轉(zhuǎn)向輔助控制例程的流程圖；圖3是示出輔助轉(zhuǎn)矩映射的特性圖；圖4是說明反向電流的流動的說明圖；圖5是示出升壓控制例程(主例程)的流程圖；圖6是示出通常升壓控制例程(子例程)的流程圖；圖7是說明電流的流動的說明圖；圖8是說明電流的流動的說明圖；圖9是示出升壓用線圈的溫度變遷的曲線圖；圖10是示出在升壓電路中流動的電流的變化的曲線圖；圖11是示出根據(jù)第二實施例的升壓控制例程(主例程)的流程圖。
具體實施例方式下面，使用附圖來說明根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的電動轉(zhuǎn)向裝置。在圖1中，示出 了作為該實施方式的車輛用電動轉(zhuǎn)向裝置的簡要構(gòu)成。該電動轉(zhuǎn)向裝置的主要部分包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)10，其根據(jù)轉(zhuǎn)向盤10的轉(zhuǎn)向操作來使 轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向；電動馬達20，其裝配在轉(zhuǎn)向機構(gòu)10上，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩；馬達驅(qū)動電路 30，用于驅(qū)動電動馬達20 ；升壓電路40，其對車輛電源裝置100的輸出電力的電壓進行升壓 并向馬達驅(qū)動電路30供應電力；副電源裝置50，其并聯(lián)連接在升壓電路40和馬達驅(qū)動電 路30之間的電力供應電路上；以及電子控制裝置60，其控制電動馬達20的升壓電路40的 動作。
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轉(zhuǎn)向機構(gòu)10是用于根據(jù)轉(zhuǎn)向盤11的旋轉(zhuǎn)操作來使左右前輪FWL、FWR轉(zhuǎn)向的機 構(gòu)，其具有轉(zhuǎn)向軸12，轉(zhuǎn)向盤11連接在該轉(zhuǎn)向軸12的上端并與該轉(zhuǎn)向軸12 —體旋轉(zhuǎn)。小 齒輪13連接在該轉(zhuǎn)向軸12的下端并與轉(zhuǎn)向軸12 —體旋轉(zhuǎn)。小齒輪13與形成在齒條14 上的齒嚙合并與齒條14 一起構(gòu)成齒條小齒輪機構(gòu)。左右前輪FWL、FffR的轉(zhuǎn)向節(jié)(省略圖 示)經(jīng)由轉(zhuǎn)向橫拉桿15L、15R可轉(zhuǎn)向地連接在齒條14的兩端上。左右前輪FWL、FWR根據(jù) 由轉(zhuǎn)向軸12繞軸線的旋轉(zhuǎn)引起的齒條14在軸線方向上的位移而向左右轉(zhuǎn)向。用于輔助轉(zhuǎn)向的電動馬達20裝配在齒條14上。電動馬達20例如可采用三相無刷 馬達。電動馬達20的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由滾珠絲杠機構(gòu)16以可傳遞動力的狀態(tài)連接在齒條14上， 通過其旋轉(zhuǎn)來對左右前輪FWL、FWR提供輪轉(zhuǎn)向力，從而輔助轉(zhuǎn)向操作。滾珠螺母機構(gòu)16起 到減速器和旋轉(zhuǎn)-直線變換器的功能，其將電動馬達20的旋轉(zhuǎn)在減速的同時變換成直線運 動后傳遞給齒條14。在轉(zhuǎn)向軸12上設置有轉(zhuǎn)向扭矩傳感器21。轉(zhuǎn)向扭矩傳感器21輸出與通過轉(zhuǎn)向 盤11的轉(zhuǎn)動操作而作用于轉(zhuǎn)向軸12的轉(zhuǎn)向扭矩相應的信號。下面，將根據(jù)從該轉(zhuǎn)向扭矩 傳感器21輸出的信號而測出的轉(zhuǎn)向扭矩的值稱為轉(zhuǎn)向扭矩Tr。可根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩Tr的正負 值來識別轉(zhuǎn)向盤11的操作方向。在本實施方式中，將轉(zhuǎn)向盤11向右轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向扭矩Tr 表示為正值，將轉(zhuǎn)向盤11向左轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向扭矩Tr表示為負值。因而，轉(zhuǎn)向扭矩Tr的大 小是其絕對值的大小。在電動馬達20上設置有旋轉(zhuǎn)角傳感器22。該旋轉(zhuǎn)角傳感器22裝配在電動馬達 20內(nèi)，輸出與電動馬達20的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度位置相應的檢測信號。該旋轉(zhuǎn)角傳感器22的 檢測信號被使用于計算電動馬達20的旋轉(zhuǎn)角和旋轉(zhuǎn)角速度。另一方面，該電動馬達20的 旋轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角成比例，因此也可以通用為轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角。另外，對電動 馬達20的旋轉(zhuǎn)角進行時間微分而得的旋轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角速度成比例，因此 也可以通用為轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向速度。下面，將根據(jù)旋轉(zhuǎn)角傳感器22的輸出信號而測出的 轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角的值稱為轉(zhuǎn)向角θ，對該轉(zhuǎn)向角進行時間微分而得的轉(zhuǎn)向角速度的值 稱為轉(zhuǎn)向速度ω。轉(zhuǎn)向角θ通過正負的值來分別表示轉(zhuǎn)向盤11相對于中性位置的右方向 和左方向的轉(zhuǎn)向角。在本實施方式中，將轉(zhuǎn)向盤11的中性位置設為“0”，相對于中性位置 向右方向轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角用正的值表示，相對于中性位置向左方向轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向角用負的值表不。馬達驅(qū)動電路30 通過由 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor,金屬-氧化物-半導體場效應管)形成的6個開關元件31 36構(gòu)成了三相 逆變電路。具體地說，馬達驅(qū)動電路30采用了以下結(jié)構(gòu)并聯(lián)連接將第一開關元件31和第 二開關元件32串聯(lián)連接的電路、將第三開關元件33和第四開關元件34串聯(lián)連接的電路、 以及將第五開關元件35和第六開關元件36串聯(lián)連接的電路，并從各串聯(lián)電路中的兩個開 關元件之間(31-32、33-34、35-36)引出向電動馬達20的電力供應線37。在馬達驅(qū)動電路30上設置有電流傳感器38，該電流傳感器38檢測向電動馬達20 流動的電流。該電流傳感器38分別檢測每相上流動的電流，并向電子控制裝置60輸出與 其測出的電流值相對應的檢測信號。下面，將所述測出的電流值稱為馬達電流im，將該電流 傳感器38稱為馬達電流傳感器38。各開關元件31 36的柵極連接在電子控制裝置60的輔助控制部61 (后述)上，從而通過來自輔助控制部61的PWM控制信號來控制占空比。由此，電動馬達20的驅(qū)動電 壓被調(diào)節(jié)為目標電壓。另外，如在圖中用電路符號示出的那樣，在構(gòu)成開關元件31 36的 MOSFET中，構(gòu)造上有寄生二極管。接下來，說明電動轉(zhuǎn)向裝置的電力供應系統(tǒng)。電動轉(zhuǎn)向裝置的電源裝置包括車輛電源裝置100、對車輛電源裝置100的輸出電 壓進行升壓的升壓電路40、并聯(lián)連接在升壓電路40和馬達驅(qū)動電路30之間的副電源裝置 50、設置在電子控制裝置60中用于控制升壓電路40的升壓電壓的電源控制部60。車輛電源裝置100包括并聯(lián)連接的主電池101和交流發(fā)電機102，主電池101是額 定輸出電壓為12V的通常的車輛電池，交流發(fā)電機102通過發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)來發(fā)電，其額定輸 出電壓為14V。車輛電源裝置100不僅對電動轉(zhuǎn)向裝置供應電力，而且還同樣對前照燈等其他車 載電氣負荷供應電力。在主電池101的電源端子(正極(+)端子)上連接有電力供應線 103，在主電池101的接地端子上連接由接地線111。電力供應源線103分岔為控制系統(tǒng)電源線104和驅(qū)動系統(tǒng)電源線105?？刂葡到y(tǒng) 電源線104起到用于僅向電子控制裝置60供應電力的電源線的功能。驅(qū)動系統(tǒng)電源線105 起到對馬達驅(qū)動電路30和電子控制裝置60雙方供應電力的電源線的功能。在控制系統(tǒng)電源線104上連接有點火開關106。在驅(qū)動系統(tǒng)電源線105上連接有 電源繼電器107。該電源繼電器107通過來自電子控制裝置60的輔助控制部61的控制信 號而接通，從而形成對電動馬達20供應電力的電力供應電路?？刂葡到y(tǒng)電源線104連接在 電子控制裝置60的電源正極(+)端子上，在該控制系統(tǒng)電源線104的比點火開關106更靠 向負荷側(cè)(電子控制裝置60側(cè))的位置具有二極管108。該二極管108是將陰極朝向電子 控制裝置60側(cè)、陽極朝向車輛電源裝置100設置并僅能夠向電力供應方向通電的防逆流元 件。在驅(qū)動系統(tǒng)電源線105的比電源繼電器107更靠向負荷側(cè)的位置分出有與控制系 統(tǒng)電源線104連接的連接線109。該連接線109在控制系統(tǒng)電源線104上的比二極管108 的連接位置更靠向電子控制裝置60側(cè)的位置處連接于控制系統(tǒng)電源線104。另外，在連接 線109上連接有二極管110。該二極管110以將陰極朝向控制系統(tǒng)電源線104側(cè)、將陽極 朝向驅(qū)動系統(tǒng)電源線105側(cè)的方式設置。從而構(gòu)成了雖經(jīng)由該連接線109可從驅(qū)動系統(tǒng)電 源線105向控制系統(tǒng)電源線104供應電力、但不能從控制系統(tǒng)電源線104向驅(qū)動系統(tǒng)電源 線105供應電力的電路結(jié)構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng)電源線105和接地線111被連接到升壓電路40。另 外，接地線111還連接在電子控制裝置60的接地端子上。升壓電路40包括升壓用線圈42，其串聯(lián)設置在驅(qū)動系統(tǒng)電源線105上；第一升 壓用開關元件43，其設置在接地線111和升壓用線圈42的負荷側(cè)的驅(qū)動系統(tǒng)電源線105之 間；以及第二升壓用開關元件44，其串聯(lián)設置在比第一升壓用開關元件43和驅(qū)動系統(tǒng)電源 線105的連接點更靠向負荷側(cè)的驅(qū)動系統(tǒng)電源線105上。在升壓電路40的輸入側(cè)，電容器41被設置在驅(qū)動系統(tǒng)電源線105和接地線111之 間。在升壓電路40的輸出側(cè)，電容器45被設置在驅(qū)動系統(tǒng)電源線105和接地線111之間。 將比驅(qū)動系統(tǒng)電源線105和電容器45的連接部更靠向負荷側(cè)的驅(qū)動系統(tǒng)電源線105的部 分稱為升壓電源線112。
在本實施方式中，升壓用開關元件43、44采用了 M0S-FET，但也可以采用其他的開 關元件。另外，如在圖中用電路符號示出的那樣，在構(gòu)成升壓用開關元件43、44的MOSFET 中，存在構(gòu)造性寄生二極管。升壓用開關元件43的寄生二極管阻止電流從驅(qū)動系統(tǒng)電源線 105向接地線111流動，允許電流從接地線111向驅(qū)動系統(tǒng)電源線105流動。升壓用開關元 件44的寄生二極管阻止電流從馬達驅(qū)動電路30向車輛電源裝置100流動，允許電流從車 輛電源裝置100向馬達驅(qū)動電路30流動。由電子控制裝置60的電源控制部62對升壓電路40進行升壓控制。電源控制部 62向第一、第二升壓用開關元件43、44的柵極輸出預定周期的脈沖信號，接通/斷開兩個 開關元件43、44，對從車輛電源裝置100供應而來的電力電壓進行升壓，從而使升壓電源線 112產(chǎn)生預定的輸出電壓。此時，第一、第二升壓用開關元件43、44被控制，以使彼此的接 通/斷開動作相反。升壓電路40如下動作接通第一升壓用開關元件43并斷開第二升壓 用開關元件44，使得在升壓用線圈42中有短時間的電流流動，從而在升壓用線圈42中儲存 電能，之后立即斷開第一升壓用開關元件43并接通第二升壓用開關元件44，以將儲存在升 壓用線圈42中的電能輸出。通過電容器45使第二升壓用開關元件44的輸出電壓平滑。從而從升壓電源線 112輸出穩(wěn)定的升壓電力。此時，也可以通過并列連接頻率特性不同的多個電容器來提高平 滑特性。另外，通過設置在升壓電路40的輸入側(cè)的電容器41，去除向車輛電源裝置100側(cè) 傳播的噪聲?？赏ㄟ^第一、第二升壓用開關元件43、44的占空比控制(PWM控制)來調(diào)節(jié)升壓電 路40的升壓電壓(輸出電壓)。本實施方式中的升壓電路40例如被構(gòu)成為能夠在輸入電 壓 50V的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)升壓電壓。在升壓電路40的輸入側(cè)設置有電壓傳感器51 (下面，稱為輸入電壓傳感器51)，其 檢測向升壓電路40輸入的電力的電壓。另外，在升壓電路40的輸出側(cè)設置有電壓傳感器 52 (下面，稱為輸出電壓傳感器52)，其檢測升壓電路40的輸出電壓。下面，將通過輸入電 壓傳感器51測出的電壓值稱為升壓輸入電壓vl，將通過輸出電壓傳感器52測出的電壓值 稱為升壓輸出電壓v2。輸入電壓傳感器51、輸出電壓傳感器52將表示升壓輸入電壓vl、升 壓輸出電壓v2的檢測信號輸出給電源控制部62。升壓電源線112分岔為升壓驅(qū)動線113和充放電線114。升壓驅(qū)動線113連接在 馬達驅(qū)動電路30的電力輸入部上。充放電線114連接在副電源裝置50的正極端子上。副電源裝置50是如下的蓄電裝置其通過升壓電路40的輸出而充電，并且在馬達 驅(qū)動電路30需要大電力時使用儲存的電能向馬達驅(qū)動電路30供電，從而輔助車輛電源裝 置100。因此，副電源裝置50通過串聯(lián)連接多個蓄電單元而構(gòu)成，以能夠維持與升壓電路 40的升壓電壓相當?shù)碾妷?。副電源裝置50的接地端子連接在接地線111上。該副電源裝 置50例如可采用電容器(雙電荷層電容器)、二次電池等。在副電源裝置50上設置有電壓傳感器53。在該電壓傳感器53內(nèi)具有切斷升壓驅(qū) 動線113與副電源裝置50之間的連接的開關(省略圖示)。電壓傳感器50當從電源控制 部62接受了電壓測定指令時暫時斷開該開關，檢測副電源裝置50的端子間電壓，并將檢測 信號輸出給電源控制部62。下面，將電壓傳感器53稱為副電源電壓傳感器53，將通過副電 源電壓傳感器53測出的電壓值稱為副電源電壓vsub。
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副電源電壓vsub根據(jù)副電源裝置50的充電狀態(tài)(蓄電量)而變化。S卩，副電源 裝置50的充電狀態(tài)越是良好(蓄電量越多)，副電源電壓vsub就越高，副電源裝置50的充 電狀態(tài)越是下降(蓄電量越少)，副電源電壓vsub就越低。因此，該副電源電壓傳感器53 相當于本發(fā)明中的副電源能力檢測單元。在除檢測副電源電壓vsub的時候以外的通常時候，副電源裝置50與升壓驅(qū)動線 113連接。因而，通常時，副電源裝置50的充電和放電根據(jù)升壓電路40的輸出電壓和副電 源裝置50的輸出電壓(電源電壓)的大小關系而自然轉(zhuǎn)換。當升壓電路40的輸出電壓高于副電源裝置50的輸出電壓時，在從升壓電路 40 (即從車輛電源裝置100)向馬達驅(qū)動電路30供應電力的同時副電源裝置50被充電。另 一方面，當升壓電路40的輸出電壓低于副電源裝置50的輸出電壓時，從副電源裝置50向 馬達驅(qū)動電路30供應電力。因而，當被電動馬達20使用的電力增大、升壓電路40的輸出 電壓下降了時，以補充升壓電路40的暫時性輸出不足的形式從副電源裝置50向電動馬達 20供應電力。接下來說明電子控制裝置60。電子控制裝置60將由CPU、ROM、RAM等構(gòu)成的微型 計算機作為主要部分而構(gòu)成，根據(jù)其功能，可大致分為輔助控制部61和電源控制部62。輔 助控制部61和電源控制部62被構(gòu)成為能夠互相接收和發(fā)送信息。輔助控制部61與轉(zhuǎn)向扭矩傳感器21、旋轉(zhuǎn)角傳感器22、馬達電流傳感器38、車速 傳感器23連接，從而輸入表示轉(zhuǎn)向扭矩Tr、轉(zhuǎn)向角θ、馬達電流im、車速Vx的傳感器信號。 輔助控制部61基于這些傳感器信號，向馬達驅(qū)動電路30輸出PWM控制信號，以對電動馬達 20進行驅(qū)動控制，從而輔助駕駛者的轉(zhuǎn)向操作。電源控制部62與輸入電壓傳感器51、輸出電壓傳感器52、副電源電壓傳感器53 連接，輸入表示升壓輸入電壓vl、升壓輸出電壓v2、副電源電壓vsub的傳感器信號。電源 控制部62基于這些傳感器信號和來自輔助控制部61的信息，向升壓電路40輸出PWM控制 信號，以控制升壓電路40的升壓電壓。在升壓電路40中，通過輸入的PWM控制信號來控制 第一、第二升壓用開關43、44的占空比，以改變其升壓電壓、即輸出電壓。接下來，說明由電子控制裝置60的輔助控制部61進行的轉(zhuǎn)向輔助控制處理。圖2 示出了由輔助控制部61執(zhí)行的轉(zhuǎn)向輔助控制例程。轉(zhuǎn)向輔助控制例程作為控制程序被存 儲在電子控制裝置60的ROM中，通過點火開關106的接通(開啟)而被啟動，并以預定的 短周期被重復執(zhí)行。在本控制例程啟動之后，首先在步驟Sll中，輔助控制部61讀取由車速傳感器23 測出的車速Vx和由轉(zhuǎn)向扭矩傳感器21測出的轉(zhuǎn)向扭矩Tr。接著，在步驟S12中，參照圖3所示的輔助轉(zhuǎn)矩映射，計算依據(jù)輸入的車速Vx和轉(zhuǎn) 向扭矩Tr而設定的基本輔助轉(zhuǎn)矩Tas。輔助轉(zhuǎn)矩映射存儲在電子控制裝置60的ROM中，并 被設定成使得基本輔助轉(zhuǎn)矩Tas隨著轉(zhuǎn)向扭矩Tr的增加而增加，并且隨著車速Vx變低而 變大。圖3的輔助轉(zhuǎn)矩映射雖示出了基本輔助轉(zhuǎn)矩Tas相對于右方向的轉(zhuǎn)向扭矩Tr的特 性，左方向的特性只是方向相反，就絕對值來說與右方向的特性相同。接著，在步驟S13中，輔助控制部61通過將該基本輔助轉(zhuǎn)矩Tas和補償轉(zhuǎn)矩相加 來計算目標指令轉(zhuǎn)矩T*。該補償轉(zhuǎn)矩例如被計算為恢復力與返回轉(zhuǎn)矩之和，該恢復力是與 轉(zhuǎn)向角θ成比例變大的、轉(zhuǎn)向軸12向基本位置恢復的力，返回轉(zhuǎn)矩是與轉(zhuǎn)向速度ω成比
11例變大并與阻礙轉(zhuǎn)向軸12旋轉(zhuǎn)的阻力相對應的轉(zhuǎn)矩。當進行所述計算時，通過輸入由旋轉(zhuǎn) 角傳感器22測出的電動馬達20的旋轉(zhuǎn)角(相當于轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角Θ)來進行。另外， 轉(zhuǎn)向速度ω通過對轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角θ進行時間微分來求取。接著，在步驟S14中，輔助控制部61計算與目標指令轉(zhuǎn)矩 "成比例的目標電流 ias*。通過目標指令轉(zhuǎn)矩Τ*除以轉(zhuǎn)矩常數(shù)來求出目標電流ias*。另外，目標電流ias*被限 制在預先設定的上限電流值以下。因而，如果根據(jù)目標指令轉(zhuǎn)矩 "算出的目標電流ias*小 于或等于上限電流值，則將其計算值直接作為目標電流ias*，但如果根據(jù)目標指令轉(zhuǎn)矩T* 算出的目標電流ias*大于上限電流值，則將上限電流值設定為目標電流ias*。在如上設定目標電流ias*后，在步驟S15中，輔助控制部61從馬達電流傳感器38 讀取向電動馬達20流動的馬達電流im。接著，在步驟S16中，計算該馬達電流im和目標電 流ia 的偏差Δ i，并通過基于該偏差Δ i的反饋控制來計算目標指令電壓vnf。在本實施 方式中，進行基于偏差Δ i的PI控制(比例積分控制)。然后，在步驟S17中，輔助控制部61將與目標指令電壓vnf相應的PWM控制信號輸 出給馬達驅(qū)動電路30并暫且結(jié)束本控制例程。本控制例程以預定的快周期重復執(zhí)行。因 而，通過執(zhí)行本控制例程，調(diào)節(jié)馬達驅(qū)動電路30的開關元件31 36的占空比被調(diào)節(jié)，對電 動馬達20進行驅(qū)動控制，從而可得到與駕駛者的轉(zhuǎn)向操作相應的期望的輔助轉(zhuǎn)矩。在上述的轉(zhuǎn)向輔助控制正在執(zhí)行的情況下，尤其在停車狀態(tài)下進行轉(zhuǎn)向操作時、 以及在進行低速行駛下的轉(zhuǎn)向盤操作等時，需要大的電力。但并不優(yōu)選增大車輛電源裝置 100的容量以防備臨時性的大電力消耗。因此，在本實施方式的電動轉(zhuǎn)向裝置中設置副電源 裝置50，用以在臨時性的大電力消耗時輔助自車輛電源裝置100的電力供應，并不使車輛 電源裝置100大容量化。并且構(gòu)成了為有效驅(qū)動電動馬達20而設置升壓電路40、并將升壓 后的電力供應給電動馬達20和副電源裝置50的系統(tǒng)。在設置了升壓電路40的情況下，升壓用線圈41的發(fā)熱成為問題。例如，當在山路 等彎彎曲曲的道路上行駛時，轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向操作被重復進行。在這樣的狀況下，電動馬 達20的負荷狀態(tài)在高負荷狀態(tài)和低負荷狀態(tài)之間頻繁切換。當電動馬達20的負荷狀態(tài)從 高負荷狀態(tài)切換到低負荷狀態(tài)時，如在圖4中箭頭所示的那樣，在電動馬達20中未消耗完 的剩余電流、電動馬達20的發(fā)電電流、從副電源裝置50輸出的電流在升壓用線圈42中向 車輛電源裝置100側(cè)流動。在電動馬達20中未消耗完的剩余電流例如是由電容器45中所 儲存的電能中沒能釋放到電動馬達20的剩余能量產(chǎn)生的電流。在圖4中省略了傳感器類 等說明中不需要的構(gòu)成要素。因此，一旦電動馬達20的負荷狀態(tài)在高負荷狀態(tài)和低負荷狀態(tài)之間頻繁切換，在 升壓用線圈42中就會有正向電流和反向電流交替地流動，即有交流電流動，從而升壓用線 圈42由于磁滯損耗而發(fā)熱。針對這樣的升壓用線圈42的發(fā)熱問題，例如如果在檢測出升 壓用線圈42發(fā)熱時，在轉(zhuǎn)向輔助控制中將電動馬達20的上限電流值設定為低的值，則能夠 防止過熱，但轉(zhuǎn)向輔助性能會受到限制。另外，如圖4中用虛線表示的那樣，在升壓電路40的輸出線上設置電流傳感器A， 并在電流傳感器A檢測出在升壓電路40中有反向電流流動時，如果斷開第二升壓用開關元 件44，則能夠防止升壓用線圈42過熱，但實際上由于電流測定值受到噪聲的影響，很難判 定有反向電流流動的情況。即使調(diào)節(jié)判定閾值或進行過濾處理以使不受噪聲影響，也仍然無法防止產(chǎn)生瞬間的反向電流。另外，如果在升壓電路40的輸出側(cè)(例如，圖4的電流傳感器A的位置)設置二 極管，雖然能夠使得沒有反向電流流動，但會產(chǎn)生如下新的問題當以高的輸出驅(qū)動電動馬 達20時，二極管成為電路電阻而產(chǎn)生熱量。因此，在本實施方式中，根據(jù)轉(zhuǎn)向狀態(tài)來估計有無反向電流流動的可能性，并且在 有反向電流流動的可能性的轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，控制升壓電路40以使得沒有反向電流流動。下面，說明與升壓控制處理相關的兩個實施方式。首先，從升壓控制處理的第一實 施方式開始進行說明，圖5示出了由電源控制部60執(zhí)行的升壓控制例程。升壓控制例程作 為控制程序被存儲在電子控制裝置60的ROM中，通過(接通)點火開關106的接通(開 啟)而被啟動，并以預定的短周期被重復執(zhí)行。在本升壓控制例程啟動后，在步驟Sll中，電源控制部62從輔助控制部61讀取通 過車速傳感器23測出的車速Vx和通過轉(zhuǎn)向角傳感器22測出的轉(zhuǎn)向速度ω。轉(zhuǎn)向速度ω 是由駕駛者轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤11的速度，由輔助控制部61對轉(zhuǎn)向角θ進行時間微分而計算出。 接著，在步驟S22中，電源控制部62判斷車速Vx是否比預先設定的設定車速VO快。當車 速Vx小于或等于設定車速VO時(S22 否)，在步驟S23中，電源控制部62進行通常升壓控 制。該通常升壓控制是在判斷出在升壓電路40中沒有反向電流流動的可能性時的處理。升壓電路40的升壓用線圈42發(fā)熱的事例是轉(zhuǎn)向盤11被左右重復操作的情況。當 車輛處于停止時，很少進行這樣的轉(zhuǎn)向操作。因而，設定車速VO被設定為轉(zhuǎn)向盤11不被左 右重復操作的低車速。圖6是將通常升壓控制處理表示為子例程的流程圖。一旦開始通常升壓控制，則 在步驟S231中，電源控制部62判斷轉(zhuǎn)向速度ω的大小| ω | (下面，簡稱為轉(zhuǎn)向速度| ω ) 是否大于或等于基準轉(zhuǎn)向速度ω 1。當轉(zhuǎn)向速度I ω I大于或等于基準轉(zhuǎn)向速度col(S231 是)時，在步驟S232中，將目標升壓電壓設定為v2H，當轉(zhuǎn)向速度| ω |小于基準轉(zhuǎn)向速 度col(S231:否)時，在步驟S233中，將目標升壓電壓v2*設定為v2L。v2L是比v2H低的 電壓值。即，當進行了快速轉(zhuǎn)向盤操作時，電源控制部62設定高的電壓v2H作為目標升壓 電壓v2*，當進行了慢的轉(zhuǎn)向盤操作或沒有進行轉(zhuǎn)向盤操作時，電源控制部62設定低的電壓 v2L作為目標升壓電壓v2*。例如，將基準轉(zhuǎn)向速度ω 1設為8rad/秒，并設定v2L = 20V、v2H = 30V。此時， 如果轉(zhuǎn)向速度I ω I大于或等于8rad/秒，則目標升壓電壓被設定為30V，如果轉(zhuǎn)向速度
ω I小于8rad/秒，則目標升壓電壓被設定為20V。在如上設定目標升壓電壓后，電源控制部62在接下來的步驟S234中，從輸出 電壓傳感器52讀取升壓電路40的升壓輸出電壓v2。接著，在步驟S235中，電源控制部62 向升壓電路40的升壓用開關元件43、44輸出基于目標升壓電壓和升壓輸出電壓v2的 偏差Δν2調(diào)節(jié)了占空比以減少偏差Δν2的PWM控制信號。例如，當由輸出電壓傳感器52 檢測的升壓輸出電壓ν2低于目標升壓電壓時，設定升壓用開關元件43、44的占空比以 使升壓電壓上升，并將與設定的占空比相應的PWM控制信號輸出給升壓用開關元件43、44。 相反地，當由輸出電壓傳感器52檢測的升壓輸出電壓v2高于目標升壓電壓時，設定升 壓用開關元件43、44的占空比以使升壓電壓下降，并將與設定的占空比相應的PWM控制信 號輸出給升壓用開關元件43、44。由此暫時結(jié)束通?？刂评?。第一升壓用開關元件43和第二升壓用開關元件44被控制，以使彼此的接通/斷開狀態(tài)相反。通常控制例程被編成作 為主例程的升壓控制例程的子例程，因此以預定的短周期被重復執(zhí)行。返回到圖5的升壓控制例程的說明。當車速Vx比設定車速VO快(S22:是)時，在 步驟S24中電源控制部62判斷轉(zhuǎn)向速度ω的大小| ω | (下面，簡稱為轉(zhuǎn)向速度|ω|)是 否小于轉(zhuǎn)向保持判定用速度《0。如果轉(zhuǎn)向速度I ω I小于轉(zhuǎn)向保持判定用速度ωΟ，判斷 為轉(zhuǎn)向盤處于轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)。轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)是指轉(zhuǎn)向盤11沒有轉(zhuǎn)動的狀態(tài)。另一方面，當轉(zhuǎn)向速度|ω|大于或等于轉(zhuǎn)向保持判定用速度ωΟ時，在步驟S25 中，電源控制部62從輔助控制部61讀取轉(zhuǎn)向扭矩Tr。接著，在步驟S26中，電源控制部62 判斷轉(zhuǎn)向扭矩Tr所表示的符號和轉(zhuǎn)向速度ω所表示的符號是否一致。在圖中，Sign(Tr) 表示轉(zhuǎn)向扭矩Tr的符號、即轉(zhuǎn)向扭矩Tr作用的方向，Sign(O)表示轉(zhuǎn)向速度ω的符號、 即轉(zhuǎn)向盤11旋轉(zhuǎn)的方向。Sign(Tr)XSign(CO)是判定兩者的符號是否相同的式子。在轉(zhuǎn)向盤11正向中性位置(轉(zhuǎn)向角度零的位置)側(cè)返回的返回狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向盤11 旋轉(zhuǎn)的方向和由轉(zhuǎn)向扭矩傳感器21測出的轉(zhuǎn)向扭矩Tr作用的方向相反。即，在返回狀態(tài) 下，雖然利用車輪通過回正力矩而要返回到中性位置的力進行轉(zhuǎn)向盤操作，但是一旦從轉(zhuǎn) 向盤11松手，轉(zhuǎn)向盤11就會迅速轉(zhuǎn)向，因此駕駛者通常一邊阻礙轉(zhuǎn)向盤11要返回到中性 位置的動作一邊返回轉(zhuǎn)向盤11。因此，轉(zhuǎn)向盤11旋轉(zhuǎn)的方向和轉(zhuǎn)向扭矩Tr起作用的方向 相反。將向離開中性位置的方向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤11的操作稱為轉(zhuǎn)動操作。在進行了轉(zhuǎn)動操 作的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向盤11旋轉(zhuǎn)的方向和轉(zhuǎn)向扭矩Tr起作用的方向相同。在步驟S26中，如果轉(zhuǎn)向扭矩Tr的符號和轉(zhuǎn)向速度ω的符號相同，則電源控制部 62判斷為正在進行轉(zhuǎn)動操作，將該處理轉(zhuǎn)移到步驟S23中。因而，當進行轉(zhuǎn)動操作時，進行 上述的通常升壓控制。另一方面，在步驟S26中，如果轉(zhuǎn)向扭矩Tr的符號和轉(zhuǎn)向速度ω的符號不同，則 判斷為轉(zhuǎn)向盤11正向中性位置返回，將該處理轉(zhuǎn)移到步驟S27。當轉(zhuǎn)向盤11正被轉(zhuǎn)動操作時，電動馬達20的負荷狀態(tài)成為高負荷狀態(tài)，因此沒有 反向電流流經(jīng)升壓電路40的升壓用線圈42。但是，當轉(zhuǎn)動操作結(jié)束從而轉(zhuǎn)向盤11變成了 轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)或返回狀態(tài)時，電動馬達20成為低負荷狀態(tài)，因此在轉(zhuǎn)動操作剛結(jié)束時，反 向電流容易流經(jīng)升壓電路40的升壓用線圈42。另外，即使不是剛結(jié)束轉(zhuǎn)動操作，在從以大 轉(zhuǎn)向角(轉(zhuǎn)向盤從中性位置遠離很多的轉(zhuǎn)向角)保持著的狀態(tài)返回轉(zhuǎn)向盤11的情況下，電 動馬達20也會從高負荷狀態(tài)切換到低負荷狀態(tài)，從而有反向電流流經(jīng)升壓用線圈42。因 此，在除了轉(zhuǎn)向盤11被轉(zhuǎn)動操作時以外的情況下，在升壓用線圈42中存在反向電流流動的 可能性。因此，當在步驟S24中檢測出轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)、或者在步驟S26中檢測出返回狀態(tài) 時，通過步驟S27及其以后的處理來使得沒有反向電流流經(jīng)升壓用線圈42。在步驟S27中，電源控制部62讀取副電源電壓信息。電源控制部62與升壓控制 例程獨立地另外定期進行利用副電源電壓傳感器53來檢測副電源電壓vsub的處理，并將 檢測出的最新副電源電壓vsub存儲到設置于電子控制裝置60內(nèi)的存儲器(RAM或非易失 性存儲器)中。因此，步驟S27的處理是讀取存儲在存儲器中的最新副電源電壓vsub的處 理。
接著，在步驟S28中，電源控制部62判斷從副電源電壓信息得到的副電源電壓 VSUb是否小于設定電壓vsubO。該設定電壓VSUbO是為了判定副電源裝置50的電力供應 能力是否低于規(guī)定值而預先設定的電壓值。從而，如果副電源電壓vsub大于或等于設定電 壓vsubO，則可判定為副電源裝置50的電力供應能力大于或等于規(guī)定值，如果副電源電壓 vsub小于設定電壓vsubO，則可判定為副電源裝置50的電力供應能力沒有達到規(guī)定值。當判斷出副電源電壓vsub大于或等于設定電壓vsubO時(S28 否)，電源控制部 62在步驟S29中停止升壓電路40的升壓動作。此時，對第一升壓用開關元件43和第二升 壓用開關元件44輸出將占空比均設為0% (斷開)的PWM控制信號。從而第二升壓用開關 元件44變成斷開狀態(tài)，在升壓電路40中沒有反向電流流動。另一方面，當判斷出副電源電壓vsub小于設定電壓vsubO時(S28:是)，在步驟 S30中，通過下式(式1)計算目標升壓電壓v2*。即，將目標升壓電壓設定為比副電源 電壓vsub高出設定電壓Δ ν的值。v2* = vsub+ Δ ν (式 1)在接下來的步驟31中，電源控制部62讀取由輸入電壓傳感器51測出的升壓輸入 電壓Vl。接著，在步驟S32中，通過下式計算升壓電路40的第一升壓用開關元件43的目標 占空比D。另外，第二升壓用開關元件44由于其接通/斷開狀態(tài)與第一升壓用開關元件43 的接通/斷開狀態(tài)相反，因此其目標占空比為(I-D)。D = (v2*-vl)/v2*(式 2)上式(式2)是從下式(式3)所示的升壓電壓的關系式導出的。v2 = vlX {D/(I-D)+1}(式 3)這里，v2是升壓電路40的輸出電壓，vl是升壓電路40的輸入電壓。通過將式(式 3)中的v2設為目標升壓電壓來導出式(式2)。接著，在步驟S33中，電源控制部62對第一升壓用開關元件42輸出用于將其占空 比設定成上述占空比D的PWM控制信號，對第二升壓用開關元件44輸出用于指示與第一升 壓用開關元件42的接通/斷開動作相反的動作的PWM控制信號，暫時結(jié)束該升壓控制例 程。升壓控制例程是經(jīng)預定的短時間間隔重復執(zhí)行。根據(jù)以上說明的第一實施方式的升壓控制例程，從輔助控制部61獲取轉(zhuǎn)向狀態(tài) 信息(ω、Tr)，根據(jù)轉(zhuǎn)向狀態(tài)信息來判定轉(zhuǎn)向狀態(tài)。當轉(zhuǎn)向狀態(tài)處于轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)或返回 狀態(tài)時，判定為存在反向電流流經(jīng)升壓用線圈42的可能性，當轉(zhuǎn)向狀態(tài)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)時， 判定為不存在反向電流流經(jīng)升壓用線圈42的可能性。另外，從輔助控制部61還獲取車速 信息(Vx)，并在車速Vx小于或等于設定車速VO時也判定為存在反向電流流經(jīng)升壓用線圈 42的可能性。當轉(zhuǎn)向狀態(tài)處于轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)或返回狀態(tài)時，如果副電源裝置50的電力供應能 力高(vsub彡vsubO)，則通過停止升壓電路40的動作(斷開升壓用開關43、44)來防止反 向電流流經(jīng)升壓用線圈42。在此情況下，如圖7中箭頭所示，儲存在電容器45中的剩余能 量和電動馬達20的發(fā)電電能作為充電電流流入副電源裝置50。因而，可防止升壓用線圈 42由于磁滯損耗而發(fā)熱。另外，雖然向馬達驅(qū)動電路30供應電力的電力供應系統(tǒng)只有副電 源裝置50，但因為副電源裝置50的電力供應能力高、以及在轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)或返回狀態(tài)下不 要求高電力，因此不會發(fā)生電力供應量不足。
另一方面，即使在轉(zhuǎn)向狀態(tài)處于轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)或返回狀態(tài)時，如果副電源裝置50 的電力供應能力低(vsub < VSUbO)，則也將目標升壓電壓設定為比副電源電壓VSUb高 的電壓，而不是停止升壓電路40的動作。這是因為當副電源裝置50的電力供應能力下降 了時，如果停止從升壓電路40向馬達驅(qū)動電路30的電力供應，對電動馬達20的電力供應 量可能會不足，以及在電動馬達20的要求電力變大了時(以大的輸出驅(qū)動時)一旦副電源 裝置50的電力供應能力下降，即使將升壓電路30的輸出和副電源裝置50的輸出加起來也 有可能無法滿足要求電力。如果發(fā)生這樣的對電動馬達20的電力供應量不足，則會導致無 法得到預期的轉(zhuǎn)向輔助性能。因此，在本實施方式中，如果副電源裝置50的電力供應能力低，則將目標升壓電 壓設定為比副電源電壓vsub高的電壓，由此如圖8中用箭頭所示那樣，使儲存在電容 器45中的剩余能量和電動馬達20的發(fā)電能量作為充電電流流入副電源裝置50。由此，反 向電流不會流經(jīng)升壓用線圈42。其結(jié)果是，可防止升壓用線圈42由于磁滯損耗而發(fā)熱。另 外，由于副電源裝置50通過副電源裝置50和升壓電路40的電壓差(Δν)而充電，因此提 高了作為電動轉(zhuǎn)向裝置的電力供應能力。圖9是示出升壓用線圈42的溫度變遷的曲線圖。用實線和單點劃線示出的波形表 示通過執(zhí)行本實施方式的升壓控制例程而進行了升壓用線圈42的防過熱時的溫度變遷， 用虛線示出的波形表示不進行升壓用線圈42的防過熱時的溫度變遷。用實線示出的波形表示副電源電壓VSUb為設定電壓VSUbO以上時、即副電源裝 置50的充電容量大于規(guī)定值時的溫度遷移。此時，在轉(zhuǎn)向盤11被轉(zhuǎn)向保持或返回的期間 B內(nèi)，升壓電路40的升壓動作被停止，升壓用開關元件43、44斷開，因此沒有正反兩方向的 電流流動，升壓用線圈42的溫度下降。用單點劃線示出的波形表示副電源電壓VSUb低于設定電壓VSUbO時、即副電源裝 置50的充電容量小于規(guī)定值時的溫度遷移。此時，在轉(zhuǎn)向盤11被轉(zhuǎn)向保持或返回的期間 B內(nèi)，將目標升壓電壓設定為比副電源電壓vsub高出Δ ν的電壓來進行升壓動作，因此 反向電流不流經(jīng)升壓用線圈42。因而，在升壓用線圈42中只有正向電流流動，抑制了其溫 度上升。用虛線示出的波形表示不進行升壓用線圈42的防過熱時的溫度遷移。此時，在轉(zhuǎn) 向盤11的轉(zhuǎn)動操作(Α期間)剛結(jié)束的期間C內(nèi)，反向電流流經(jīng)升壓用線圈42，因此升壓用 線圈42的溫度急劇上升。從這樣的溫度遷移可知，根據(jù)本實施方式的電動轉(zhuǎn)向裝置，能夠防止升壓用線圈 42過熱。另外，公知在以往的電動轉(zhuǎn)向裝置中，為了防止電力供應電路、馬達驅(qū)動電路等電 氣電路過熱，在轉(zhuǎn)向輔助控制中實施目標電流ias*的上限值限制，但在本實施方式中，通過 升壓用線圈42的過熱防止，不需要施加目標電流ia 的上限限制，因此可得到充分的轉(zhuǎn)向 輔助。另外，由于能夠防止升壓用線圈42過熱，因此能夠小型化升壓用線圈42。另外，可 通過使升壓用線圈42為低電阻來提高升壓效率。另外，通過停止升壓電路40的升壓動作，可減少升壓用開關元件43、44的工作頻 率，并且可防止反向電流導致的振蕩，由此能夠降低升壓電路40的操作噪音。另外，由于將處于車速Vx大于或等于預先設定的設定車速VO的行駛當中作為條件，來估計有無反向電流流動的可能性，因此能夠減輕反向電流的估計處理。接著對與升壓控制處理相關的第二實施方式進行說明。第二實施方式與第一實施 方式只有升壓控制處理不同，其他結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同。在第一實施方式中，基于轉(zhuǎn)向狀態(tài)來估計有無反向電流流動的可能性，但在第二 實施方式中，基于升壓電路49的輸入側(cè)電壓、輸出側(cè)電壓、第一升壓用開關元件43的接通 時間和斷開時間來估計是否存在反向電流流經(jīng)升壓用線圈42的可能性。當將第一升壓用開關元件43的一次的接通時間設為Tl、將第一升壓用開關元件 43的一次的斷開時間設為T2時，在升壓用線圈42內(nèi)流動的電流如圖10所示那樣變化。這里，當將輸入到升壓電路40的電壓設為VI、將升壓電路的輸出電壓設為V2、將 在第一升壓用開關元件43的一次的接通動作中電流所變化的電流變化量設為ΔΙ1、以及 將在第一升壓用開關元件43的一次的斷開動作中電流所變化的電流變化量設為ΔΙ2時， Δ Il和Δ 12可如下式(式4)、(式5)表示。在圖10中，從a點變化到b點的電流變化量 表示Δ 12，從b點變化到c點的電流變化量表示Δ II。Δ Il = (Vl/L) XTl (式 4)Δ 12 = {-(Vl-V2)/L} XT2 (式 4)可基于該兩式(式4)、(式5)，并通過下式(式6)來計算升壓后的電流12。12 = Δ Ι1-Δ 12= {(Τ1+Τ2) XV1-T2XV2}/L (式 6)因而，如果通過式(式6)得出的電流12為負的值、即在圖10中減少側(cè)的峰值(b 點)為負的值，則可估計出反向電流流經(jīng)升壓用線圈42。這里，T1、T2是升壓控制參數(shù)，因此可在電源控制部61中掌握。另外，可將由輸入 電壓傳感器51測出的升壓輸入電壓vl作為VI。另外，可將目標升壓電壓ν2Μ乍為V2。也 可以將由輸出電壓傳感器52測出的升壓輸出電壓v2作為V2。L是已知的恒定值。因而，如果{(T1+T2) Xvl-T2Xv2*}的值為負，則可估計出反向電流流經(jīng)升壓用線 圈42。對利用上述的估計來進行反向電流防止的升壓控制例程進行說明。圖11示出了 第二實施方式的升壓控制例程。該第二實施方式的升壓控制例程進行步驟S41 步驟S43 的處理，以取代第一實施方式的升壓控制例程中的步驟S24 步驟S26的處理。因此在這 里，對于與第一實施方式相同的處理，在附圖中采用相同的步驟序號并省略說明。升壓控制例程作為控制程序被存儲在電子控制裝置60的ROM中，通過點火開關 106的接通(開啟)而被啟動，并以預定的短周期被重復執(zhí)行。當在步驟S22中判斷為車速Vx高于設定車速VO時(S22 是)，電源控制部62在 步驟S41中讀取表示當前的第一升壓用開關元件43的一次的接通時間Tl和斷開時間T2 的開關信息、以及表示目標升壓電壓v2*的信息。由于第一升壓用開關元件43的開關周期 為已知(恒定值)，因此在本實施方式中，獲取表示占空比的信息，并根據(jù)開關周期和占空 比并通過計算來求出上述的開關信息。升壓控制例程以預定的短周期重復執(zhí)行，因此在該步驟S41中，讀取在1周期前的 處理中算出的占空比和目標升壓電壓v2*。另外，電源控制部62被構(gòu)成為每當運算占空 比和目標升壓電壓v2*時，將該最新的運算結(jié)果存儲到RAM等存儲器中，并可在接下來的周期中讀出這些運算結(jié)果。另外，控制開始時的初始值可以預先任意設定。接著，在步驟S42中，電源控制部62讀取由輸入電壓傳感器51測出的升壓輸入電 壓vl。接著，在步驟S43中，電源控制部62判斷用來估計反向電流的產(chǎn)生的下述判定條 件式(式7)是否成立。{(T1+T2) Xvl-T2Xv2*} < 0 (式 7)如果判定條件式不成立、S卩{(T1+T2) Xvl-T2Xv2*}彡0，則判斷為沒有反向電流 流經(jīng)升壓用線圈42的可能性，從而進行步驟S23的通常升壓控制處理。另一方面，如果判定條件式成立，則判斷為存在反向電流流經(jīng)升壓用線圈42的可 能性，從而進行上述從步驟S27開始的處理。即，如果副電源電壓vsub大于或等于設定電 壓vsubO，則停止升壓動作，如果副電源電壓vsub小于設定電壓vsubO，則將目標升壓電壓 v2*設定為比副電源電壓vsub高出Δ ν的值，防止反向電流的產(chǎn)生。在以上說明的第二實施方式的升壓控制例程中，也能夠發(fā)揮與第一實施方式相同 的作用效果。另外，根據(jù)第二實施方式，由于基于升壓電路40的輸入側(cè)電壓信息、輸出側(cè)電 壓信息、開關信息來估計有沒有產(chǎn)生反向電流，因此估計精度高。以上，說明了本發(fā)明實施方式的電動轉(zhuǎn)向裝置，但本發(fā)明不限于上述實施方式，可 在不脫離本發(fā)明目的的范圍內(nèi)進行各種變更。 例如，在本實施方式中，當存在產(chǎn)生反向電流的可能性時根據(jù)副電源電壓VSUb和 設定電壓vsubO的比較結(jié)果切換了控制方式，但也可以簡化控制方式，以不管副電源電壓 vsub如何均都停止升壓電路40的升壓動作。S卩，也可以將步驟S27 步驟S33的處理改為 只有步驟S29。在本實施方式中，當進行通常升壓控制時根據(jù)轉(zhuǎn)向速度I ω I設定了兩種目標升 壓電壓ν2*，但不限于此，也可以設定一種目標升壓電壓ν2*。另外，也可以不規(guī)定目標升壓 電壓v2*，而基于副電源裝置50的充電容量進行升壓控制。在本實施方式中，控制第二升壓用開關元件44的動作使其的接通/斷開狀態(tài)與第 二升壓用開關元件43的動作相反，但在升壓過程中也可以使其維持常接通狀態(tài)。此外，在本實施方式中，采用了通過逆變電路驅(qū)動三相無刷馬達的結(jié)構(gòu)，但也可以 是通過H橋電路驅(qū)動單相馬達的結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，在電子控制裝置60內(nèi)設置了電源控制部62和輔助控制部61，但 兩個控制部61、62也可以通過單獨的微型計算機來構(gòu)成。
權(quán)利要求
一種電動轉(zhuǎn)向裝置，包括電動馬達，其向轉(zhuǎn)向機構(gòu)提供轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩；升壓電路，其對從車輛電源裝置供應而來的電力的電壓進行升壓，并將升壓后的電力供應給馬達驅(qū)動電路；副電源裝置，其與所述馬達驅(qū)動電路并聯(lián)地被連接在所述升壓電路上并通過所述升壓電路的輸出進行充電，并且使用儲存的電能來輔助向所述馬達驅(qū)動電路的電力供應；以及馬達控制單元，其控制所述馬達驅(qū)動電路以使所述電動馬達被通以與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作相應的通電量；所述電動轉(zhuǎn)向裝置的特征在于，包括估計單元，其估計在所述升壓電路內(nèi)有無反向電流向所述車輛電源裝置側(cè)流動的可能性；以及升壓控制單元，當所述估計單元估計出存在所述反向電流流動的可能性時，所述升壓控制單元使所述升壓電路的升壓動作停止以使得在所述升壓電路內(nèi)沒有反向電流流動。
2.如權(quán)利要求1所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述估計單元包括轉(zhuǎn)向信息獲取單元，該轉(zhuǎn)向信息獲取單元獲取所述轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向狀 態(tài)信息，當基于所述轉(zhuǎn)向狀態(tài)信息檢測出的轉(zhuǎn)向狀態(tài)為所述轉(zhuǎn)向盤的返回狀態(tài)或轉(zhuǎn)向保持 狀態(tài)時，所述估計單元估計為在所述升壓電路內(nèi)存在所述反向電流流動的可能性。
3.如權(quán)利要求1所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述升壓電路包括升壓用線圈，其串聯(lián)設置在電力供應路徑上；第一開關元件，其使 電流斷斷續(xù)續(xù)地流向升壓用線圈，從而使得升壓用線圈產(chǎn)生電能；以及第二開關元件，其串 聯(lián)設置在電力供應路徑上，并使得所述升壓用線圈中產(chǎn)生的電能在所述第一開關元件的斷 開期間被釋放到電力供應路徑；所述估計單元包括電壓信息獲取單元，其獲取所述升壓電路的輸入側(cè)電壓信息和輸 出側(cè)電壓信息；以及開關信息獲取單元，其獲取開關信息，所述開關信息表示所述第一開關 元件的一次的接通時間和斷開時間；所述估計單元基于所述獲取的輸入側(cè)電壓信息、輸出 側(cè)電壓信息、以及開關信息來估計有無所述反向電流流動的可能性。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述升壓電路包括升壓用線圈，其串聯(lián)設置在電力供應路徑上；第一開關元件，其使 電流斷斷續(xù)續(xù)流向升壓用線圈，從而使得升壓用線圈產(chǎn)生電能；以及第二開關元件，其串聯(lián) 設置在電力供應路徑上，并使得所述升壓用線圈中產(chǎn)生的電能在所述第一開關元件的斷開 期間被釋放到電力供應路徑；所述升壓控制單元在使所述升壓電路的升壓動作處于停止時，將所述第一開關元件和 所述第二開關元件二者維持在斷開狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括副電源能力檢測單元，所述副電源能力檢測單元檢測所述副電源裝置的電力供應 能力，當所述估計單元估計出存在所述反向電流流動的可能性、并且所述副電源裝置的電力 供應能力低于規(guī)定值時，所述升壓控制單元不使所述升壓動作停止，而是進行升壓控制以 使所述升壓電路的輸出電壓維持比所述副電源裝置的輸出電壓高的電壓。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 所述估計單元包括獲取車速信息的車速信息獲取單元，所述估計單元將車輛處于行駛 中、即所述車速信息所表示的車速大于或等于預先設定的設定車速作為條件來估計有無所 述反向電流流動的可能性。
全文摘要
車輛用電動轉(zhuǎn)向裝置包括估計單元，其估計在升壓電路40內(nèi)有無反向電流向車輛電源裝置100側(cè)流動的可能性；以及升壓控制單元，當估計單元估計出存在反向電流流動的可能性時，該升壓控制單元使升壓電路40的升壓動作停止以使得在升壓電路40中沒有反向電流流動。當轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向狀態(tài)為返回狀態(tài)或轉(zhuǎn)向保持狀態(tài)時，估計單元估計為在升壓電路40內(nèi)存在反向電流流動的可能性。或者，估計單元基于升壓電路40的輸入側(cè)電壓、輸出側(cè)電壓、以及第一升壓用開關元件43的開關信息來估計反向電流流動的狀況。由此能夠防止升壓電路40過熱。
文檔編號H02P6/08GK101918264SQ20098010127
公開日2010年12月15日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者仁木惠太郎, 大朋昭裕, 小名木努, 山下正治, 河西榮治, 藤本雅樹, 錦織寬, 青木健一郎 申請人:豐田自動車株式會社