CN101595025A - 转向装置 - Google Patents

Abstract

当转向角速度ω的大小|ω|为判断角速度ωth以上时，估计为电动机处于预定的电力使用状态，从而将限制判定阈值Vonth设定为第一电压值V1(S24)，当转向角速度ω的大小|ω|小于判断角速度ωth时，将限制判定阈值Vonth设定为第二电压值V2(＞V1)(S25)。并且，当电源电压Vx低于限制判定阈值Vonth的状态持续了预定时间时(S30：是)，对特定车载电气负荷输出电力使用限制指令。由此，通过恰当地进行车载电气负荷的电力限制，来防止电动机的控制延迟并避免过度进行电力限制。

Description

转向装置

技术领域

本发明涉及根据转向盘的转向状态控制向电动机的通电量而施加转向转矩的电动力转向装置等转向装置。

背景技术

以往，作为这种转向装置，公知电动力转向装置。电动力转向装置是通过根据转向盘的转向状态控制向电动机的通电量而施加转向辅助转矩的装置，但其电力消耗量极大。因此当作为车载电源装置的蓄电池的能力下降了时，由于向电动机供应的电力供应量不足、或者电动机运转时电源电压临时下降，从而有时无法发挥原有的性能。因此在日本专利文献特开昭63-64869号所公开的电动力转向装置中，当检测到对电动机的必要供应电力变大的情况时，临时停止向其它电气设备(车载电气负荷)供电，以避免向蓄电池施加过大的负荷。具体地说采用了当发动机转速为预定值以下、并且方向盘转向角的变化率为预定值以上时停止向其它电气设备供电的结构。

发明内容

但是在蓄电池的能力没有下降的情况下，不希望如上对其它电气设备进行电力供应限制。因此，可考虑以下的电源管理系统，即：始终监视具有蓄电池的电源装置的电源电压，当电源电压小于预定电压(限制判定阈值)时对特定的电气设备进行电力限制。但是，即使使用这样的电源管理系统，也有时无法进行恰当的电力限制。

例如，在电动力转向装置中，由于事先已知能够发挥其性能的所需最低限度的电源电压，因此可考虑将该所需最低限度的电源电压设定为是否进行电力限制的限制判定阈值。例如，在从12V规格的电源装置向电动机供应电力来进行转向辅助的电动力转向装置中，如果假设其维持辅助性能所需的电源电压为9V，则将限制判定阈值设定为9V。从而如果电源电压低于9V，则进行对其它车载电气负荷的电力限制。然而，在如此设定限制判定阈值的情况下，电动力转向装置的转向辅助(辅助转矩的产生)会发生延迟。

即，在电动力转向装置中，虽通过驱动电动机来进行转向辅助，但由于在进行转向辅助时从电源装置(尤其是蓄电池)引出大电流而电源电压会临时下降。从而，即使在不进行转向辅助时电源电压高于限制判定阈值，进行转向辅助时电源电压也会下降从而有时会低于限制判定阈值。电源管理系统一旦检测出该电源电压低于限制判定阈值，就开始对其它车载电气负荷的电力限制。但是，从此时间点起开始电力限制是无法对已输出了驱动指令的电动机供应充足的电力。即，无法在开始转向辅助的时间点从电源装置瞬时导出充足的电力，从而导致控制延迟。

图8表示了由转向辅助引起的电源电压的变化。在蓄电池的能力没有下降的情况下，电源电压取其额定电压12V附近的值，但随着蓄电池逐渐劣化，电源电压将会下降。图8中的情形A表示了使用功能下降了的蓄电池进行转向辅助时的电源电压的变化。在该情形A下，一旦进行转向辅助，电源电压就从10V下降到8.5V，低于其维持性能所需的电源电压(9V)。此时，电源管理系统在检测到电源电压低于9V的时间点开始对其它车载电气负荷的电力限制。此时，如上所述，转向辅助的控制会发生延迟。

因此，如果为了消除这样的问题而预先加入由转向辅助引起的电压下降量(1.5V)，从而将限制判定阈值设定成10.5V(9V+1.5V)，则虽能够防止上述的操作辅助控制的延迟，但这次又会产生对其它车载电气负荷的电力限制被过度进行的另一问题。

例如，如图8的情形B所示，在进行转向辅助时电源电压从11V下降到9.5V的情形下，尽管具有可使转向辅助的性能发挥出来的电源供应能力，但由于电源电压低于限制判定阈值(10.5V)而还是会对其它车载电气负荷进行电力限制。因此，不仅无法有效地使用其它车载电气负荷，还会促使驾驶员过度更换蓄电池。

本发明就是为了应对上述问题而完成的，其目的在于，通过恰当地进行车载电气负荷的电力限制来防止电动机的控制延迟并避免过度进行车载电气负荷的电力限制。

为了达到上述目的，本发明的特点在于一种转向装置，其包括：电动机，所述电动机由电源装置供应电力并产生转向转矩；电动机控制单元，所述电动机控制单元根据转向盘的操作状态来控制所述电动机的通电量；电压检测单元，所述电压检测单元检测所述电源装置的电源电压；限制指令单元，所述限制指令单元判断由所述电压检测单元检测出的检测电压是否低于限制判定阈值，如果所述检测电压低于所述限制判定阈值，则输出用于限制特定车载电气负荷中的电力使用的限制指令，其中所述特定车载电气负荷从所述电源装置接受电源供应；以及判定阈值切换单元，所述判定阈值切换单元根据所述电动机的电力使用状况而切换所述限制判定阈值，从而与判断出所述电动机正在使用预定电力以上的电力的时候相比，将判定出所述电动机没有使用所述预定电力以上的电力的时候的限制判定阈值设定为更高。

根据该发明，通过电压检测单元检测电源装置的电源电压，如果该检测电压低于限制判定阈值，则通过限制指令单元输出用于限制特定车载电气负荷的电力使用的限制指令。由判定阈值切换单元根据电动机的电力使用状况来切换该限制判定阈值。判定阈值切换单元在进行该切换时，将判定出电动机没有使用预定电力以上的电力的时候的限制判定阈值设定得比判定出电动机正在使用预定电力以上的电力的时候的限制判定阈值。

电源装置的电源电压在电动机被驱动时会临时下降。因此，当电动机的消耗电力为预定电力以上时，认定电源电压会产生预定的电压降，从而根据该电力消耗状况来切换限制判定阈值。即，考虑电动机驱动时的电压下降量而将没有驱动电动机的状况下的限制判定阈值设定为比驱动电动机时(正在使用预定电力以上的电力时)的限制判定阈值高的值。因此，即使由于驱动电动机而发生了预定的电压降，也能够抑制到此时电源电压才初次下降至限制判定阈值以下的情况。即，即使在没有驱动电动机的状况下，如果电源装置的能力降低至预计无法恰当地驱动电动机的程度，也能够从该时间点开始对特定车载电气负荷进行电力使用限制。其结果是，可抑制开始对电动机进行驱动控制时的控制延迟。

另一方面，在电动机驱动的时候，限制判定阈值被设定为比没有驱动时低的值，因此能够抑制对特定车载电气负荷过度进行电力使用限制。另外，还能够抑制促使驾驶员过度更换蓄电池。

判断电动机的电力使用状况的“预定电力”也可以是大于零且接近零的预定的电力值。

另外，本发明中的转向转矩是指向辅助转向盘的转向操作的方向作用的转向辅助转矩、向阻碍转向盘的转向操作的方向作用的转向反力转矩、在不使用驾驶员的转向操作力的情况下转动转向轮的转向转矩等转向控制所需的转矩。因此，本发明的转向装置可适用于电动力转向装置、线控转向(steering by wire)方式的转向装置等。

另外，电动机控制单元包括检测施加在转向盘上的转向转矩的转向转矩检测单元、检测转向盘的转向角的转向角检测单元、检测转向盘的转向角速度的转向角速度检测单元中的至少一个，并根据由该单元检测出的操作状态而控制电动机的通电量。

本发明的其它特点是：包括转向角速度检测单元，所述转向角速度检测单元检测所述转向盘的转向角速度，所述判定阈值切换单元基于所述检测出的转向角速度来估计所述电动机的电力使用状况，并与所述转向角速度为预定角速度以上的时候相比，将所述转向角速度小于所述预定角速度的时候的限制判定阈值设定为更高。

在该发明中，根据由转向角速度检测单元检测出的转向角速度来估计电动机的电力使用状况。即，如果转向角速度为预定角速度以上，则估计为电动机正在使用预定电力以上的电力，如果转向角速度小于预定角速度，则估计为电动机没有使用预定电力以上的电力。例如，在电动力转向装置中，如果驾驶员进行了转向操作则驱动控制电动机以辅助其操作，因此可通过转向盘的转向角速度来估计电动机的电力使用状况。因此，判定阈值切换单元将转向角速度小于预定角速度时的限制判定阈值设定得比转向角速度为预定角速度以上时的限制判定阈值高。在根据转向盘的操作状态来控制电动机的通电量的转向装置中通常都有转向角速度检测单元，因此能够将该单元有效地利用于电动机电力使用状况的估计中。这里所说的转向角速度是指其大小，并不指定转向方向。

本发明的其它特点是：包括转向转矩检测单元，所述转向转矩检测单元检测作用于所述转向盘的转向转矩，所述判定阈值切换单元基于所述检测出的转向转矩来估计所述电动机的电力使用状况，并与所述转向转矩为预定转矩以上的时候相比，将所述转向转矩小于所述预定转矩的时候的限制判定阈值设定为更高。

在该发明中，基于由转向转矩检测单元检测出的转向转矩来估计电动机的电力使用状况。即，如果转向转矩为预定转矩以上，则估计为电动机正在使用预定电力以上的电力，如果转向转矩小于预定转矩，则估计为电动机没有使用预定电力以上的电力。例如，在电动力转向装置中，如果驾驶员进行了转向操作，则驱动控制电动机以辅助其操作，因此可通过作用于转向盘的转向转矩来估计电动机的电力使用状况。因此，判定阈值切换单元将转向转矩小于预定转矩时的限制判定阈值设定得比转向转矩为预定转矩以上时的限制判定阈值高。在根据转向盘的操作状态来控制电动机的通电量的转向装置中通常都有转向转矩检测单元，因此能够将该单元有效地利用于电动机电力使用状况的估计中。另外，这里所说的转向转矩是指其大小，并不指定转向方向。

本发明的其它特点是：包括电动机电流检测单元，所述电动机电流检测单元检测流向所述电动机的电流，所述判定阈值切换单元基于所述检测出的电动机电流来估计所述电动机的电力使用状况，并与所述电动机电流为预定电流以上的时候相比，将所述电动机电流小于所述预定电流的时候的限制判定阈值设定为更高。

在该发明中，基于由电动机电流检测单元检测出的电动机电流来估计电动机的电力使用状况。即，如果电动机电流为预定电流以上，则估计为电动机正在使用预定电力以上的电力，如果电动机电流小于预定电流，则估计为电动机没有使用预定电力以上的电力。因此，判定阈值切换单元将电动机电流小于预定电流时的限制判定阈值设定得比电动机电流为预定电流以上时的限制判定阈值高。在通过控制电动机的通电量来产生转向转矩的转向装置中通常都有电动机电流检测单元，因此能够将该单元有效地利用于电动机电力使用状况的估计中。这里所说的电动机电流是指其大小，并不指定通电方向。

本发明的其它特点是：包括限制解除单元，在由所述限制指令单元输出了所述限制指令的状态下，当由所述电压检测单元检测出的电源电压超过了预先设定的解除判断阈值时，所述限制解除单元解除所述电力使用的限制，所述解除判定阈值被设定为比所述限制判定阈值高的值。

根据该发明，当电源电压从低于限制判定阈值从而输出限制指令的状态上升并超过了解除判定阈值时，限制解除单元解除电力使用的限制。该解除判定阈值被设定为比限制判定阈值高的值。因此，不会发生施加电力使用限制的状态和没有施加电力使用限制的状态隔着限制判定阈值而频繁切换的情况，能够进行稳定的电力使用限制控制。另外，由于特定车载电气负荷的运转状况不会过度地切换，因此能够保护特定车载电气负荷。

本发明的其它特点是：当由所述电压检测单元检测出的检测电压低于所述限制判定阈值的时间持续了限制判定时间以上时，所述限制指令单元输出所述限制指令，当由所述电压检测单元检测出的电源电压高于所述解除判定阈值的时间持续了解除判定时间以上时，所述限制解除单元解除所述电力使用的限制，所述解除判定时间被设定为比所述限制判定时间长的时间。

根据该发明，在电源电压下降得低于限制判定阈值时输出用于进行电力使用限制的限制指令，并在电源电压上升得高于解除判定阈值时解除电力使用限制，但这些都在其电压条件持续了预定的判断时间以上时才进行，因此对于电源电压的瞬时变动，电力使用限制状态不被切换，能够进行稳定的电力限制控制。并且，相对于作为用于开始电力使用限制的继续条件的限制判定时间，将作为用于解除电力使用限制的继续条件的解除判定时间设定得更长，因此能够兼顾电力限制控制的稳定性和响应性。即，通过以短时间进行电力使用限制的开始判断来提高了响应性，而对于电力使用限制的解除判断来说，由于不需要迅速的响应性，因此以比电力使用限制的开始判断的时间长的时间进行解除判断，由此提高了稳定性。

附图说明

图1是本发明实施方式的电动力转向装置的整体构成图；

图2是表示实施方式的电动力转向装置中的控制系统和电源供应系统的简要电路构成图；

图3是表示辅助控制例程的流程图；

图4是表示用于计算基本辅助转矩的图表的说明图；

图5是表示电力使用限制控制例程的流程图；

图6是电力使用限制控制例程的一部分变形例；

图7是电力使用限制控制例程的一部分变形例；

图8是表示电源电压的变动的说明图。

具体实施方式

下面，使用附图来说明本发明的一个实施方式。图1简要地示出了作为本发明转向装置的实施方式的车辆的电动力转向装置。图2简要地示出了该电动力转向装置中的控制系统和电源供应系统。

该车辆的电动力转向装置1大体上包括：通过转向盘11的操作来使转向轮转向的转向机构10、装配在转向机构10上并产生转向辅助转矩的电动机15、根据转向盘11的转向状态来控制电动机15的运转的辅助电子控制单元30。

转向机构10是用于通过转向盘11的旋转操作来使左右前轮FW1、FW2转向的机构，其包括转向轴12，转向盘11连接在该转向轴12的上端并可与该转向轴12一体地旋转。小齿轮13连接在该转向轴12的下端并可与该转向轴12一体地旋转。小齿轮13通过与形成在齿条14上的齿啮合而构成齿条小齿轮机构。左右前轮FW1、FW2经由没有图示的转向横拉杆和转向节臂可转向地连接在齿条14的两端。左右前轮FW1、FW2根据随着转向轴12绕轴线的旋转产生的齿条14在轴线方向上的位移而向左右转向。因此，由转向盘11、转向轴12、齿条小齿轮机构13和14、转向横拉杆、转向节臂等构成转向机构10。

用于辅助转向的电动机15装配在齿条14上。电动机15在本实施方式中使用由三相永磁动机构成的无刷电动机。电动机15的旋转轴经由滚珠丝杠机构16可传递动力地连接在齿条14上，通过其旋转来辅助左右前轮FW1、FW2的转向。滚珠丝杠机构16是作为变速器以及旋转-直线运动转换器而发挥能够的机构，其将电动机15的旋转在进行减速的同时转换成直线运动后传递给齿条14。另外，代替将电动机15装配在齿条14上，也可以如下构成：将电动机15装配在转向轴12上，从而将电动机15的旋转经由减速器传递给转向轴12以绕轴线驱动该轴12。

在转向轴12上设置有转向转矩传感器21。转向转矩传感器21根据转向盘11的旋转操作而输出与作用于转向轴12的转向转矩相应的信号。下面，将通过所述从转向转矩传感器21输出的信号来检测的转向转矩的值称为转向转矩Th。通过转向转矩Th的正负的值来识别转向盘11的操作方向。在本实施方式中，用正的值来表示转向盘11向右方向转向时的转向转矩Th，用负的值来表示转向盘11向左方向转向时的转向转矩Th。因此，转向转矩Th的大小取其绝对值的大小。

在电动机15上设置有旋转角传感器17。该旋转角传感器17被组装在电动机15内，输出与电动机15的转子的旋转角位置相应的检测信号。该旋转角传感器17的检测信号用于电动机15的旋转角和旋转角速度的计算中。另一方面，该电动机15的旋转角与转向盘11的转向角成比例，因此通常也被用作转向盘11的转向角。另外，对电动机15的旋转角进行时间微分而得的旋转角速度与转向盘11的转向角速度成比例，因此通常也用作转向盘11的转向角速度。

下面，将根据旋转角传感器17的输出信号而检测出的转向盘11的转向角的值称为转向角θ，将通过对其转向角θ进行时间微分而得的转向角速度的值称为转向角速度ω。转向角θ和转向角速度ω由后述的电子控制装置40内的电动机控制部41计算。

转向角θ通过正负的值来分别表示转向盘11的相对于中立位置的右方向和左方向的转向角。在本实施方式中，将转向盘11的中立位置设为“0”，用正的值来表示相对于中立位置向右方向的转向角，用负的值来表示相对于中立位置向左方向的转向角。

辅助电子控制单元30(下面，称为辅助ECU 30)包括：将由CPU、ROM、RAM等组成的微型计算机作为主要部分而构成并具有输入输出接口的电子控制装置40、以及通过来自电子控制装置40的控制信号来对电动机15进行驱动控制的电动机驱动电路50。另外，电子控制装置40按其功能大致分为电动机控制部41和电源管理部42。

电动机控制部41输入来自旋转角传感器17、转向转矩传感器21、以及检测车辆的行驶速度的车速传感器22的检测信号，基于这些检测信号来决定向电动机15供应的目标电流，并且基于由电流传感器53检测出的电动机实际电流与目标电流的偏差来控制电动机驱动电路50以产生预定的转向辅助转矩。关于由该电动机控制部41执行的辅助控制处理，将在后面进行说明。

电源管理部42监视电源电压(供应给电动力转向装置1的电源电压)，并在检测出电源电压低于预定的判定阈值时，向特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制指令。关于由该电源管理部42执行的电力使用限制处理，也将在后面进行说明。

如图2所示，电动机驱动电路50构成了三相逆变电路，其具有与电动机15的各线圈CL1、CL2、CL3分别对应的开关元件SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32。这些开关元件SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32在本实施方式中使用了MOSFET，并通过来自马达控制部41的信号而被接通和关断控制。另外，在电动机驱动电路50的各相上设置有检测流向电动机15的电流值的电流传感器53a、53b、53c。下面，将所述三个电流传感器53a、53b、53c统称为电流传感器53。使用了MOSFET的开关元件SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32分别具有寄生二极管，但在图中省略了示出。

接着，使用图2对向辅助ECU 30供电的电源供应系统的构成进行说明。从电源装置70向辅助ECU 30供应电源，该电源装置70包括蓄电池71和作为发电机的交流发电机70。蓄电池71采用额定输出电压为12V的普通的车载蓄电池。连接在蓄电池71的电源端子(+端子)连接的电源供应源线62与点火开关80相连。辅助ECU 30包括控制电源供应线63和驱动电源供应线64，控制电源供应线63从该点火开关80的二次侧向电子控制装置40供应电源，驱动电源供应线64从点火开关80的一次侧(电源侧)主要向电动机驱动电路50供应电源。

在控制电源供应线63上设置有二极管68。二极管68是将阴极朝着电子控制装置40侧设置、将阳极朝着电源装置70侧设置、并且只可向电源供应方向通电的防逆流元件。在驱动电源供应线64的中途设置有电源继电器65，该电源继电器65通过来自电子控制装置40的控制信号而接通，从而形成向电动机15供应电力的电力供应电路。

控制电源供应线63通过连结线66而连接在驱动电源供应线64中的比该电源继电器65更靠向负荷侧的位置处。该连结线66连接在控制电源供应线63的二极管68与电子控制装置40之间。在连结线66上设置有二极管67。该二极管67是是将阴极朝着控制电源供应线63侧设置、将阳极朝着驱动电源供应线64侧设置、并只可从驱动电源供应线64向控制电源供应线63通电的防逆流元件。在如此构成的电源供应系统中，当电源继电器65变为接通状态时，不管点火开关80的状态如何，均形成向电子控制装置40和驱动电路50供应电源的结构。

电源管理部42检测供应给辅助ECU 30的电源的电压，每当进行该电压检测时，对驱动电源供应线64侧的电压和控制电源供应线63侧的电压这两处的电压进行检测。具体地说，设置将二极管67的一次侧电压和二极管68的一次侧电压转换成各自的数字信号的A/D转换器，将输入该两个电源电压检监测信号而得到的两个监测电压值中高的电压值视作电源电压Vx。

在电源装置70上连接有电动力转向装置1之外的多个车载电气负荷。例如连接有：悬架控制装置、制动控制装置、发动机控制装置这样的用于控制车辆的运转行驶状态的车载电气负荷、或空调控制装置、座椅取暖装置、除雾装置(以上，省略图示)这样的与车辆运转行驶没有直接关系的车载电气负荷。

电源管理部42在电源装置70的电源供应能力下降了时，输出限制指令以对与车辆运转行驶没有直接关系的空调控制装置、座椅取暖装置、除雾装置进行电力使用限制，因此电源管理部42与这些车载电气负荷的控制装置可通信地连接。下面，将与电源管理部42可通信地连接并成为电力使用限制对象的车载电气负荷称为特定车载电气负荷100，不成为电力使用限制对象的车载电气负荷称为普通车载电气负荷101。

其次，对由电子控制装置40的电动机控制部41执行的辅助控制处理进行说明。图3示出了由电动机控制部41进行的辅助控制例程，其作为控制程序被存储在电子控制装置40的ROM内。本控制例程在点火开关80被接通、并且在完成预定的初始诊断之后启动，并在点火开关80断开为止的期间以短周期重复执行。

在本控制例程被启动后，电动机控制部41首先在步骤S11中读取通过车速传感器22检测出的车速c和通过转向转矩传感器21检测出的转向转矩Th。

接着，电动机控制部41参考图4所示的辅助转矩图表来计算根据输入的车速v和转向转矩Th设定的基本辅助转矩Tas(S12)。辅助转矩图表存储在电子控制装置40的ROM内，并被设定为随着转向转矩Th的增大而基本辅助转矩Tas也增大，而且车速V越低，其值就越大。

图4的特性曲线图仅示出了正区域、即右方向的转向转矩Th与基本辅助转矩Tas的关系，但负区域、即左方向的转向转矩Th与基本辅助转矩Tas具有将图4的特性曲线图移动到以原点为中心而点对称的位置上的关系。另外，在本实施方式中，使用辅助转矩图表来计算出基本辅助转矩Tas，但也可以代替辅助转矩图表而预备定义了根据转向转矩Th和车速V而变化的基本辅助转矩Tas的函数并使用该函数来计算基本转向转矩Th。

另外，计算基本辅助转矩Tas时，并非一定要根据车速V和转向转矩Th的组合来计算，只要至少基于与转向状态相应的检测信号计算即可。

接着，电动机控制部41在步骤S13中向该基本辅助转矩Tas相加补偿转矩Trt来算出目标转矩T^*。该补偿转矩Trt并非必须的，其例如被计算为转向轴12的向基本位置的恢复力和与阻止旋转轴12旋转的阻力相对应的回位转矩之和，所述恢复力与转向角θ成比例地增大，所述阻力与转向角速度ω成比例地增大。进行该计算时，输入通过旋转角传感器17检测出的电动机15的旋转角θ和电动机15的角速度ω(相当于将转向盘11的转向角θ用时间微分后的转向角速度ω)来进行计算。

其次，电动机控制部41在步骤S14中计算产生目标转矩T^*所需的目标电流I^*。目标电流I^*通过将目标转矩T^*除以转矩常数而求出。

接着，电动机控制部41的处理进入步骤S15，计算目标电流I^*与实际电流Ix的偏差ΔI，并通过基于该偏差ΔI的PI控制(比例积分控制)来计算目标指令电压V^*。在步骤S15的计算中使用的实际电流Ix是由电流传感器53检测出的流向电动机15的电流值。

例如，通过下式来计算目标指令电压V^*。

V^*＝Kp·ΔI+Ki·∫ΔI dt

这里，Kp是PI控制中的比例项的控制增益，Ki是PI控制中的积分项的控制增益。

然后，电动机控制部41在步骤S16中，将与目标指令电压V^*相应的PWM控制电压信号输出给电动机驱动电路50，并临时结束本辅助控制例程。本控制例程以预定的短周期重复执行。通过执行本控制例程，电动机驱动电路50的开关元件SW11、SW21、SW31、SW12、SW22、SW32的占空比通过PWM控制而被控制，从而可获得与驾驶员的转向操作相应的转向辅助转矩。

当通过这样的辅助控制来驱动电动机15时，从电源装置70引出大电流。此时，电源装置70的输出电压、即电源电压会临时下降。特别是，随着蓄电池71逐渐劣化，不仅电源电压下降，这种临时性电压下降也会变大。这种电源电压的下降将导致电动力转向装置1的辅助性能下降。即，无法从电源装置70引出目标电流I^*，无法获得预定的转向辅助转矩。另外，电源电压的下降还会导致其它车载电气负荷的性能下降。

因此，电子控制装置40具有电源管理部42，由该电源管理部42始终监视电源电压，并根据需要执行特定车载电气负荷100的电力使用限制以减轻电源电压70的负荷。下面，对由电源管理部42执行的电力使用限制处理进行说明。

图5示出了由电源管理部42执行的电力使用限制控制例程，其作为控制程序被存储在电子控制装置40的ROM内。本控制例程在实施上述的辅助控制时并列进行，并以短周期重复执行。

在本控制例程被启动后，电源管理部42首先在步骤S21中检测电源电压Vx。具体地说，分别检测图2所示的二极管67的一次侧电压和二极管68的一次侧电压，并将其中高的那个电压值求为电源电压Vx。在本实施方式中，将上述供应给辅助ECU 30的电源的电源电压Vx当作电源装置70的电源电压，但也可以直接检测电源装置70的输出电压。

接着，电源管理部42在步骤S22中检测转向角速度ω。该转向角速度ω由电动机控制部41逐次运算，并通过对根据旋转角传感器17的输出信号而检测出的转向盘11的转向角θ进行时间微分运算来求出。因此，电源管理部42通过从该电动机控制部41读出表示转向角速度ω的数据来检测出转向角速度ω。之后，电源管理部42的处理进入步骤S23，判断检测出的转向角速度ω的大小(|ω|)是否为预先设定的阈值、即判断角速度ωth以上。

转向角速度ω的大小与电动机15的电力使用量之间具有相关关系，转向角速度ω越大，电动机15的电力使用量就越增大。因此能够从转向角速度ω估计电动机15的电力使用状况。从而，步骤S23的处理通过基于转向角速度ω估计电动机15是否从电源装置70使用了预定电力量以上的电力来进行判断。

然后，当判断出转向角速度ω的大小(|ω|)为判断角速度ωth以上时(S23：是)，电源管理部42在步骤S24将限制判定阈值Vonth设定为第一电压值V1，相反，当判断出转向角速度ω的大小(|ω|)小于判断角速度ωth时(S23：否)，电源管理部42在步骤S25将限制判定阈值Vonth设定为第二电压值V2。该限制判定阈值Vonth是用于判断是否对特定车载电气负荷100进行电力使用限制的电源电压Vx的判断阈值。

第二电压值V2被设定为比第一电压值V1高的值，在本实施方式中，例如设定为V1＝9.0V、V2＝10.5V。该第一电压值V1是获得期望的转向辅助性能所需的电动机驱动时的最低限度的电源电压值。另一方面，第二电压值V2是将驱动电动机15时所产生的电源电压的预计下降量ΔV加到第一电压值V1上的值。即，第二电压值V2是获得期望的转向辅助性能所需的电动机非驱动时的最低限度的电源电压。在本实施方式中，在处于电动机驱动时电源电压下降至9.0V的状态的电源装置70中，视作此时的电压下降ΔV为1.5V，从而将第二电压值V2设定为10.5V(＝9.0V+1.5V)。

上述的步骤S22至步骤S25的处理利用转向角速度的大小来估计电动机15是否以预定电力以上的消耗电力驱动，当估计出电动机15以预定电力以上的消耗电力驱动时(下面，简称为电动机15正在驱动)，将限制判定阈值Vonth设定为第一电压值V1，除此之外(下面，简称为电动机15没有驱动)，将限制判定阈值Vonth设定为第二电压值V2。

在步骤S24或步骤S25中设定限制判定阈值Vonth之后，接着，电源管理部42比较在步骤S21中检测出的电源电压Vx和限制判定阈值Vonth，判断电源电压Vx是否小于限制判定阈值Vonth(S26)。如果电源装置70的电源供应能力合适，则电源电压Vx超过限制判定阈值Vonth，因此步骤S26的判断为“否”，此时，电动机控制部41的处理进入步骤S27。

电源管理部42在步骤S27中判断电源电压Vx是否超过了解除判定阈值Voffth。该解除判定阈值Voffth是在对特定车载电气负荷100正进行电力使用限制时用于解除该电力限制的电源电压Vx的判断阈值。本实施方式的解除判定阈值Voffth被设定为比限制判定阈值Vonth高的值、例如在限制判定阈值Vonth上加以预定值的值。

在电源装置70输出适当电压的状况下，步骤S27的判断为“是”，电源管理部42的处理进入步骤S28。在该步骤S28中，判断标记F是否已设定为“1”。该标记F在本控制例程开始时被设定为“0”，而在对特定车载电气负荷100输出了电力使用限制指令时被设定为“1”。从而在电源装置70从本控制例程的开始起就输出适当电压的状况下，标记F被设定为“0”，因此步骤S28的判断为“否”，临时退出本控制例程。

本控制例程以预定的短周期重复执行。于是，当电源装置70的电源供应能力逐渐下降从而电源电压Vx初次下降得低于限制判定阈值Vonth时(S26：是)，电源管理部42的处理进入步骤S29，判断标记F是否已被设定为“1”。此时，标记F被设定为作为初始值的“0”。因此，电源管理部42的处理进入步骤S30。

在该步骤S30中，判断电源电压Vx低于限制判定阈值Vonth的状态是否持续了限制判定时间t1以上。该计时测定由微型计算机的软件定时器进行。在电源电压Vx低于限制判定阈值Vonth的状态尚未持续限制判定时间t1的期间，步骤S30的判断为“否”，直接退出本控制例程，并以预定的周期重复上述的处理。

重复这样的处理，并一旦判断为电源电压Vx低于限制判定阈值Vonth的状态持续了限制判定时间t1以上(S30：是)，电源管理部42就在步骤S31中对特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制指令。特定车载电气负荷100根据该来自电源管理部42的使用限制指令而停止其运转。或者，减少其输出(例如，减半)。因此，电源装置70的负荷被减轻。作为特定车载电气负荷100，指定了空调控制装置、座椅取暖装置、除雾装置这样的不直接影响车辆运转行驶的车载电气负荷，因此即使通过电力使用限制指令停止工作也不存在安全问题。

电源管理部42在对特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制指令之后，接着在步骤S32中将标记F设定为“1”并临时退出本控制例程。

电源管理部42通过重复上述的处理，始终持续监视电源电压Vx，并且比较该电源电压Vx和限制判定阈值Vonth，在电源电压Vx低于限制判定阈值Vonth的期间维持其状态(S26：是，S29：否)。因此，在特定车载电气负荷100中，电力使用限制起作用的状态被维持。

当从上述的状态电源电压Vx上升并恢复到限制判定阈值Vonth时，步骤S26的判断为“否”，转移到步骤S27的处理。在该步骤S27中，判断电源电压Vx是否超过了解除判定阈值Voffth。如果电源电压Vx虽上升并超过了限制判定阈值Vonth但仍处于比解除判定阈值Voffth低的状态，则判断为“否”，直接临时退出本控制例程。

另一方面，如果电源电压Vx上升并恢复至高于解除判定阈值Voffth的状态，则电源管理部42在步骤S28中确认标记F后(S28：是)，判断电源电压Vx高于解除判定阈值Voffth的状态是否持续了解除判定时间t2以上(S33)。该计时测定由微型计算机的软件定时器进行。在电源电压Vx超过解除判定阈值Voffth的状态尚未持续解除判定时间t2的期间，步骤S33的判断为“否”，直接退出本控制例程，并以预定的周期重复上述的处理。该解除判定时间t2被设定为比限制判定时间t1长的时间。

重复上述的处理，并一旦判断为电源电压Vx高于解除判定阈值Voffth的状态持续了解除判定时间t2以上(S33：是)，电源管理部42就在步骤S34中对特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制的解除指令。因此，特定车载电气负荷100在该时间点被解除电力使用限制，恢复到原来的工作状态。电源管理部42在对特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制的解除指令之后，在步骤S35中将标记F设定为“0”，并临时退出本控制例程。

在以上说明的本控制例程中，始终监视电源电压Vx，比较该电源电压Vx和限制判定阈值Vonth，并在电源电压Vx低于限制判定阈值Vonth的状况持续了限制判定时间t1时，对特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制指令，减轻电源装置70的负担。在此情况下，限制判定阈值Vonth分为电动机15被驱动时和电动机15没有被驱动时而被设定为不同的值。即，电动机15没有被驱动时的限制判定阈值Vonth(＝V2)被设定为比电动机15被驱动时的限制判定阈值Vonth(＝V1)高出与由电动机驱动引起的电压下降ΔV相当的量。

并且，在执行特定车载电气负荷100的电力使用限制的过程中，比较电源电压Vx和解除判定阈值Voffth，并在电源电压Vx超过解除判定阈值Voffth的状况持续了解除判定时间t2时，对特定车载电气负荷100的控制装置输出电力使用限制的解除指令。由此特定车载电气负荷100被解除电力使用限制，恢复到原来的工作状态。

根据以上说明的本实施方式的电动力转向装置1，可获得以下效果。

1.由于考虑驱动时的电压下降量而将没有驱动电动机15的状况下的限制判定阈值Vonth(＝V2)设定为比驱动电动机15时的限制判定阈值Vonth(＝V1)高的值，因此，即使由于驱动电动机15而发生了预定的电压下降，也能够抑制到此时电源电压Vx才初次下降至限制判定阈值Vonth以下的情况。即，即使在没有驱动电动机15的状况下，如果电源装置70的能力下降至预计无法恰当地驱动电动机15的程度，也能够从该时间点开始对特定车载电气负荷100进行电力使用限制。其结果是，可抑制开始对电动机15进行驱动控制时的控制延迟。

2.另一方面，在电动机15驱动的时候，与没有驱动时相比，限制判定阈值Vonth被设定为更低的值，因此能够抑制对特定车载电气负荷100过度进行电力使用限制。即，当将限制判定阈值Vonth设定为一样时，要想防止控制延迟，就需要将限制判定阈值Vonth设定为较大的值，但这样会对特定车载电气负荷100过度地进行电力使用限制。对此，本实施方式在电动机15驱动的时候，由于将限制判定阈值Vonth设定为能够维持辅助控制性能的必要最小限度的电压值，能够抑制过度的电力使用限制。由此，还能够抑制促使驾驶员过度更换蓄电池71。另外，能够效利用特定车载电气负荷100。

3.由于通过基于旋转角传感器17的检测信号算出的转向角速度ω来估计电动机15是否消耗着预定电力以上的电力的判断，因此不需要用于求出电动机15的消耗电力的特殊配置，从而避免了成本上升。另外，作为通过转向角速度ω来检测电动机15的电力使用状况的优点，可例举出当转向盘11转至左和右的极限转向角(所谓的终端位置)时不会过度估计电动机15的消耗电力的。即，在转向盘11保持在终端位置的状态下，电动机15中不怎么流动电流，另一方面转向角速度ω变为零。因此，即使驾驶员硬是将转向盘11保持在终端位置，也不会过度地估计电动机15的消耗电力。

4.由于将作为用于解除电力使用限制的判断条件的解除判定阈值Voffth设定为比限制判定阈值Vonth高的值，因此能够防止施加电力使用限制的状态和未施加电力使用限制的状态隔着限制判定阈值Vonth而频繁切换这样的摆动，从而能够进行稳定的电力使用限制控制。另外，由于特定车载电气负荷100的运转状况不会过度地切换，因此能够保护特定车载电气负荷100。

5.电力使用的限制指令或解除指令是在确认了其成立条件持续了限制判定时间或接触判断时间之后进行。因此，对于电源电压的瞬时变动，电力使用限制状态不被切换，能够进行稳定的电力使用限制控制。并且，相对于作为用于开始电力使用限制的继续条件的限制判定时间t1，将作为用于解除电力使用限制的继续条件的解除判定时间t2设定得更长，因此能够兼顾电力限制控制的稳定性和响应性。即，通过以短时间进行电力使用限制的开始判断来提高了响应性，而对于电力使用限制的解除判断来说，由于不需要迅速的响应性，因此以比电力使用限制的开始判断的时间长的时间进行解除判断，由此提高了稳定性。

以上，说明了本实施方式的电动力转向装置1，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的目的的情况下可进行种种变更。

例如，在本实施方式中，通过转向角速度ω来估计了电动机15的电力使用状况，但代替转向角速度ω，也可以通过由转向转矩传感器21(转向转矩检测单元)检测出的转向转矩Th来估计。此时，当转向转矩Th的大小|Th|为预定的判断转矩Th0以上时估计为电动机15正在使用预定电力以上的电力。即，将图5的步骤S22、S23置换为图6的步骤S22a、S23a。然后，当转向转矩Th的大小|Th|在预定的判断转矩Th0以上时设定第一电压值V1作为限制判定阈值Vonth，当转向转矩Th的大小|Th|小于预定的判断转矩Th0时设定第二电压值V2(＞V1)作为限制判定阈值Vonth。检测转向转矩Th时利用在电动机控制部41中使用的数据。

另外，也可以基于流向电动机15的电流I来估计电动机15的电力使用状况。上述流向电动机15的电流I既可以是由电流传感器53检测出的实际电流Ix，也可以是目标电流I^*。此时，当电动机电流I为预定的判断电流I0以上时估计为电动机15正在使用预定电力以上的电力。即，将图5的步骤S22、S23置换为图7的步骤S22b、S23b。然后，当电动机电流I为预定的判断电流I0以上时设定第一电压值V1作为限制判定阈值Vonth，当电动机电流I小于预定的判断电流I0时设定第二电压值V2(＞V1)作为限制判定阈值Vonth。检测电动机电流I时利用在电动机控制部41中使用的数据。

另外，当对特定车载电气负荷100进行电力使用限制时，也可以使其限制程度可变。即，也可以从作为限制指令单元的电源管理部42指定特定车载电气负荷100的电力使用限制程度后输出限制指令。例如，以以下方式从电源管理部42输出限制指令：输出的电源电压Vx与限制判定阈值Vonth的偏差(Vonth-Vx)越大，就越增大特定车载电气负荷100的电力限制程度。此时，例如如果限制率为100％则特定车载电气负荷100的运转被禁止，如果限制率为70％则使特定车载电气负荷100以通常时的电力使用状态的30％(允许率＝100％-限制率70％)驱动。另外，作为限制程度，也可以指示特定车载电气负荷100可使用的上限电力值。该偏差(Vonth-Vx)与限制程度的关系例如可以通过映射图或函数等存储在存储单元中。

另外，在本实施方式中，在电动力转向装置1的辅助ECU 30内设置了直接对特定车载电气负荷100指示电力使用限制的电源管理部42，但如果与电动力转向装置1分开构建有对车载电气负荷的电力使用状态进行综合控制的电源管理系统，则也可以使得辅助ECU 300向电源管理系统输出电力使用的限制指令/解除指令。

另外，在本实施方式中，当进行电力使用限制的解除时，将解除指令输出给特定车载电气负荷100，但也可以使电力使用限制指令停止。即，也可以是在限制使用电力时持续输出电力使用限制，当电力使用限制的解除条件成立时，停止该电力使用限制指令。

另外，在本实施方式中，对辅助转向盘操作的电动力转向装置进行了说明，但也能够适用于将转向盘和转向轮在机械上分开的线控转向方式的转向装置。即，也可以具有对驾驶员的转向盘操作产生转向反力转矩的电动机和产生用于转动转向轮的转向转矩的电动机中的至少一个，并根据该至少一个电动机的电力使用状况来切换限制判定阈值。

Claims (6)

1.一种转向装置，其特征在于，包括：

电动机，所述电动机由电源装置供应电力并产生转向转矩；

电动机控制单元，所述电动机控制单元根据转向盘的操作状态来控制所述电动机的通电量；

电压检测单元，所述电压检测单元检测所述电源装置的电源电压；

限制指令单元，所述限制指令单元判断由所述电压检测单元检测出的检测电压是否低于限制判定阈值，如果所述检测电压低于所述限制判定阈值，则输出用于限制特定车载电气负荷中的电力使用的限制指令，其中所述特定车载电气负荷从所述电源装置接受电源供应；以及

判定阈值切换单元，所述判定阈值切换单元根据所述电动机的电力使用状况而切换所述限制判定阈值，从而与判断出所述电动机正在使用预定电力以上的电力的时候相比，将判定出所述电动机没有使用所述预定电力以上的电力的时候的限制判定阈值设定为更高。

2.如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，

包括转向角速度检测单元，所述转向角速度检测单元检测所述转向盘的转向角速度，

所述判定阈值切换单元基于所述检测出的转向角速度来估计所述电动机的电力使用状况，并与所述转向角速度为预定角速度以上的时候相比，将所述转向角速度小于所述预定角速度的时候的限制判定阈值设定为更高。

3.如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，

包括转向转矩检测单元，所述转向转矩检测单元检测作用于所述转向盘的转向转矩，

所述判定阈值切换单元基于所述检测出的转向转矩来估计所述电动机的电力使用状况，并与所述转向转矩为预定转矩以上的时候相比，将所述转向转矩小于所述预定转矩的时候的限制判定阈值设定为更高。

4.如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，

包括电动机电流检测单元，所述电动机电流检测单元检测流向所述电动机的电流，

所述判定阈值切换单元基于所述检测出的电动机电流来估计所述电动机的电力使用状况，并与所述电动机电流为预定电流以上的时候相比，将所述电动机电流小于所述预定电流的时候的限制判定阈值设定为更高。

5.如权利要求1至4中任一项所述的转向装置，其特征在于，

包括限制解除单元，在由所述限制指令单元输出了所述限制指令的状态下，当由所述电压检测单元检测出的电源电压超过了预先设定的解除判断阈值时，所述限制解除单元解除所述电力使用的限制，

所述解除判定阈值被设定为比所述限制判定阈值高的值。

6.如权利要求5所述的转向装置，其特征在于，

当由所述电压检测单元检测出的检测电压低于所述限制判定阈值的时间持续了限制判定时间以上时，所述限制指令单元输出所述限制指令，

当由所述电压检测单元检测出的电源电压高于所述解除判定阈值的时间持续了解除判定时间以上时，所述限制解除单元解除所述电力使用的限制，

所述解除判定时间被设定为比所述限制判定时间长的时间。

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