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CN110753653A - 电动助力转向装置及搭载该电动助力转向装置的车辆 - Google Patents

电动助力转向装置及搭载该电动助力转向装置的车辆 Download PDF

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CN110753653A
CN110753653A CN201880040086.7A CN201880040086A CN110753653A CN 110753653 A CN110753653 A CN 110753653A CN 201880040086 A CN201880040086 A CN 201880040086A CN 110753653 A CN110753653 A CN 110753653A
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Abstract

在车辆的四个车轮分别具有独立的转向机构的电动助力转向装置中，存在如下问题：在转向电动机发生故障时，该车轮的转向机构的功能停止，车辆的操纵性、稳定性降低。分别独立地设置于车辆的四个车轮的转向机构(3a、3b、4a、4b)的转向电动机(13a、13b、18a、18b)设为分别具有2组3相绕组(19a、19b)和单独驱动3相绕组的2组逆变器(22a、22b)的3相2重化电动机的冗余结构。

Description

电动助力转向装置及搭载该电动助力转向装置的车辆
技术领域
本发明涉及在车辆的四个车轮分别具有独立的转向机构的电动助力转向装置以及搭载了该电动助力转向装置的车辆。
背景技术
在车辆的四个车轮分别具有独立的转向机构的现有的电动助力转向装置中，未设置构成转向机构的转向电动机发生故障时的备用功能(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005－112008号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1所示的现有的在四个车轮分别具有独立的转向机构的车辆的电动助力转向装置中，存在如下问题点：在转向电动机发生故障时，该车轮的转向机构的功能停止，车辆的操纵性、稳定性降低。
本申请是为了解决上述问题而完成的，其目的在于得到一种即使转向电动机发生故障也能够继续该车轮的转向机构的功能、能够确保车辆的操纵性、稳定性的电动助力转向装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请公开的电动助力转向装置是在车辆的四个车轮分别具有独立的转向机构的电动助力转向装置中将转向机构的转向电动机设为冗余结构的装置。
发明效果
根据本发明，即使在转向电动机发生故障时也能够继续该车轮的转向机构的功能，因此能够得到装置的安全性提高、能够确保车辆的操纵性、稳定性的电动助力转向装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的电动助力转向装置的系统结构图。
图2是实施方式1的电动助力转向装置所使用的转向机构的转向电动机的电路图。
图3是表示实施方式1的控制装置的硬件的一例的图。
具体实施方式
实施方式1﹒
以下，基于图1及图2对实施方式1所涉及的电动助力转向装置进行说明。
图1是表示实施方式1的电动助力转向装置的系统结构图，图2是用于实施方式1的电动助力转向装置的转向机构的转向电动机的电路图。
图1中，在驾驶员操作的方向盘5上连结有转向轴6，在转向轴6上安装有检测驾驶员的转向角的转向传感器7、和对驾驶员的转向施加转向反作用力的反作用力电动机8，由这些方向盘5、转向轴6、转向传感器7、反作用力电动机8构成转向输入机构2。
连接到左前轮用齿条轴12a的左前轮用拉杆11a连接到左前轮9a的左前轮用转向节臂10a，左前轮用齿条轴12a的运动通过左前轮用拉杆11a和左前轮用转向节臂10a传递到左前轮9a，从而使左前轮9a转向。左前轮用转向电动机13a安装在左前轮用齿条轴12a上，左前轮用转向电动机13a的输出成为使左前轮用齿条轴12a转动的动力，左前轮用转向机构3a由这些左前轮用齿条轴周边的机构构成。
同样地，在右前轮9b的右前轮用转向节臂10b上连接有与右前轮用齿条轴12b连结的右前轮用拉杆11b，右前轮用齿条轴12b的运动通过右前轮用拉杆11b和右前轮用转向节臂10b传递至右前轮9b，从而使右前轮9b转向。右前轮用转向电动机13b安装在右前轮用齿条轴12b上，右前轮用转向电动机13b的输出成为使右前轮用齿条轴12b转动的动力，右前轮用转向机构3b由这些右前轮用齿条轴周边的机构构成。
在左后轮14a的左后轮用转向节臂15a上连接有与左后轮用齿条轴17a连结的左后轮用拉杆16a，左后轮用齿条轴17a的运动通过左后轮用拉杆16a和左后轮用转向节臂15a传递至左后轮14a，从而使左后轮14a转向。左后轮用转向电动机18a安装在左后轮用齿条轴17a上，左后轮用转向电动机18a的输出成为使左后轮用齿条轴17a转动的动力，左后轮用转向机构4a由这些左后轮用齿条轴周边的机构构成。
同样地，在右后轮14b的右后轮用转向节臂15b上连接有与右后轮用齿条轴17b连结的右后轮用拉杆16b，右后轮用齿条轴17b的运动通过右后轮用拉杆16b和右后轮用转向节臂15b传递至右后轮14b，从而使右后轮14b转向。右后轮用转向电动机18b安装在右后轮用齿条轴17b上，右后轮用转向电动机18b的输出成为使右后轮用齿条轴17b转动的动力，右后轮用转向机构4b由这些右后轮用齿条轴周边的机构构成。
转向输入机构2和各转向机构3a、3b、4a、4b没有机械地连接，而是基于来自转向传感器7等的输入信号，通过控制装置26适当地控制左前轮用转向电动机13a、右前轮用转向电动机13b、反作用力电动机8、左后轮用转向电动机18a和右后轮用转向电动机18b，来完成根据驾驶员的操作进行转向的结构，即形成所谓的线控转向方式的电动助力转向装置1。
并且，左前轮9a、右前轮9b、左后轮14a和右后轮14b分别独立地设有左前轮用驱动装置27a、右前轮用驱动装置27b、左后轮用驱动装置28a和右后轮用驱动装置28b，从而形成向各个车轮单独地供给驱动力的结构。由此，在本结构中，车辆29的四个车轮的转向机构独立，能够根据行驶状态自由地控制四个车轮的转向角度，并且也能够自由地控制四个车轮的驱动力，因此能够实现具备高操纵性和行为稳定性的车辆。
左前轮用转向电动机13a、右前轮用转向电动机13b、左后轮用转向电动机18a和右后轮用转向电动机18b分别形成为冗余结构。即，各转向电动机13a、13b、18a、18b为具有2组3相绕组和单独驱动各3相绕组的2组逆变器的双逆变器方式3相2重化电动机，构成为即使在故障发生时也完全不会丧失作为电动机的功能。
接着，以一个转向电动机为例，基于图2对双逆变器方式3相2重化电动机的结构进行说明。
在图2中，转向电动机具有2个3相绕组19a、19b。第一系统的3相绕组19a的连接端子U1、V1、W1与由CPU20a和FET驱动电路21a控制的第一逆变器22a连接。同样地，第二系统的3相绕组19b的连接端子U2、V2、W2与由CPU20b和FET驱动电路21b控制的第二逆变器22b连接。
检测转向电动机的转子的旋转的旋转传感器23a的信号被输入到第一系统的输入电路24a，提供给电动机的控制。电源电路25a向CPU20a、FET驱动电路21a和输入电路24a提供电力。在第一逆变器22a上连接有车辆的电源，提供驱动电动机的电力。
同样地，旋转传感器23b的信号被输入到第二系统的输入电路24b，提供给电动机的控制。电源电路25b向CPU20b、FET驱动电路21b和输入电路24b提供电力。在第二逆变器22b上连接有车辆的电源，提供驱动电动机的电力。输入电路24a、输入电路24b连接到控制装置26，并且构成为与其它三个转向电动机、反作用力电动机8、以及其它车辆系统协作地控制电动机。
在此，作为转向电动机的冗余结构，指的是下述状态：作为转向电动机的双逆变器方式3相2重化电动机即使在正常工作时，第一系统和第二系统的2组3相绕组19a、19b以及逆变器22a、22b也一起被驱动。
下面，对双逆变器方式3相2重化电动机故障时的动作进行说明。若以左后轮用转向电动机18a的第二系统产生了故障时的情况为例进行说明，则在CPU20b检测到第二系统的故障时，使FET驱动电路21b的驱动停止，将第二系统的3相绕组19b的驱动电流设为0。因此，由第二系统施加的转矩为0，电动机整体的输出转矩变为正常时的二分之一，但因第一系统的转矩而不会完全丧失功能，可继续进行转向。此处，CPU20b经由输入电路24b向控制装置26发送故障信息，以适当地进行其它三个转向电动机13a、13b、18b、反作用力电动机8以及其它车辆系统的控制。
此外，在停止第二系统的驱动的同时，通过进行使第一系统的驱动电流增大到正常时的两倍的控制，从而由第一系统施加的转矩也变为两倍，补偿了由第二系统施加的部分的转矩，从而能够使得电动机整体的输出转矩与正常时相同。
另外，也可以在停止第二系统的驱动后，通过第一系统使左后轮的转向角度返回并固定于中立位置，之后仅利用前轮进行转向。另外，此时，正常的右后轮的转向角度也返回并固定于中立位置。
并且，可以通过控制四个车轮的驱动力来补偿因将转向角度固定在中立位置而降低的操纵性。例如，通过对左右轮施加驱动力差而产生横摆力矩，从而能够辅助车辆的转向。
如上述那样构成的实施方式的电动助力转向装置中，由于即使在转向电动机发生故障时也能够维持其功能，因此能够避免如现有的装置那样在发生故障时车轮在转向的状态下停止而导致车辆的操纵性、行为稳定性降低的情况，能够提高车辆的安全性。
另外，在本实施方式中，作为双逆变器方式电动机的结构，CPU设为两个，但也可以是CPU为一个的结构，并且，电动机也不限于3相方式。
另外，控制装置26如图3所示的硬件的一个示例那样，由处理器1000和存储装置1001构成。存储装置虽然没有进行图示，但具备随机存取存储器等易失性存储装置、以及闪存等非易失性的辅助存储装置。此外，可以具备硬盘的辅助存储装置来代替闪存。处理器1000执行从存储装置1001输入的程序。该情况下，程序从辅助存储装置经由易失性存储装置输入到处理器1000。并且，处理器1000可以将运算结果等数据输出至存储装置1001的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存到辅助存储装置。
本公开示例性地记载了实施方式，但实施方式所记载的各种特征、方式及功能不仅限为运用于特定的实施方式，也可以单独或通过各种组合而运用于实施方式。
因此，可以认为未例示出的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包括对至少一个构成要素进行变形、增加、或省略的情况。
标号说明
1:电动助力转向装置、2：转向输入机构、3a：左前轮用转向机构、3b：右前轮用转向机构、4a：左后轮用转向机构、4b：右后轮用转向机构、5：方向盘、6：转向轴、7：转向传感器、8：反作用力电动机、9a：左前轮、9b：右前轮、10a：左前轮用转向节臂、10b：右前轮用转向节臂、11a：左前轮用拉杆、11b：右前轮用拉杆、12a：左前轮用齿条轴、12b：右前轮用齿条轴、13a：左前轮用转向电动机、13b：右前轮用转向电动机、14a：左后轮、14b：右后轮、15a：左后轮用转向节臂、15b：右后轮用转向节臂、16a：左后轮用拉杆、16b：右后轮用拉杆、17a：左后轮用齿条轴、17b：右后轮用齿条轴、18a：左后轮用转向电动机、18b：右后轮用转向电动机、19a：第一系统的3相绕组、19b：第二系统的3相绕组、20a：CPU、20b：CPU、21a：FET驱动电路、21b：FET驱动电路、22a：第一逆变器、22b：第二逆变器、23a：旋转传感器、23b：旋转传感器、24a：输入电路、24b：输入电路、25a：电源电路、25b：电源电路、26：控制装置、27a：左前轮用驱动装置、27b：右前轮用驱动装置、28a：左后轮用驱动装置、28b：右后轮用驱动装置、29：车辆。

Claims (5)

1.一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置在车辆的四个车轮分别具有独立的转向机构，其特征在于，
将所述转向机构各自的转向电动机设为冗余结构。
2.如权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述转向电动机是具有2组3相绕组、以及单独驱动所述3相绕组的2组逆变器的3相2重化电动机。
3.如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，
在所述3相2重化电动机的一方发生故障时，停止发生故障的电动机的驱动，使另一方的电动机的驱动电流增加至正常时的两倍。
4.如权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，
在所述3相2重化电动机的一方发生故障时，停止发生故障的电动机的驱动，并且将通过所述发生故障的电动机进行了转向的车轮的转向角度固定于中立位置。
5.一种车辆，其特征在于，
搭载有权利要求1至4中任一项所述的电动助力转向装置。
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