專利名稱：電動助力轉向系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電動助力轉向系統。
背景技術：
電動助力轉向系統(EPS)通過電動機的驅動力來輔助車輛駕駛員的轉向操作。例 如JP2003-182598A中公開的EPS執行故障診斷，以在從點火開關接通到輔助轉向操作開始 的時間段期間診斷電動機和電動機驅動電路的故障的存在或不存在。
在JP2003-182598A中，在故障診斷期間執行設置在電動機驅動電路與電動機之 間的電動機繼電器。因此，當駕駛員操作轉向輪時，通過傳動裝置可操作地耦合到轉向輪的 電動機響應地生成感應電壓，這將很可能降低故障診斷的準確度。所以，提出了在電動機繼 電器接通之后的故障診斷中監測電動機的角速度，使得故障診斷被延遲并且在角速度降低 到預定值時被執行。如果故障診斷被延遲并且僅在感應電壓變成小于預定值之后被執行， 則從點火開關接通到EPS輔助操作開始的時間段變長。發明內容
所以，本發明的目的是提供一種電動助力轉向系統，其縮短在開始輔助操作之前 所需的時間段。
根據一個方面，電動助力轉向系統包括電動機、電動機驅動電路、控制電路和點火開關。
電動機鏈接到車輛的轉向輪，用于輔助轉向輪的轉向操作。電動機驅動電路包括 開關裝置并且向電動機供應驅動電流，用于通過經由接通和斷開開關裝置轉換從電源供應 的電流來驅動電動機。控制電路通過控制電動機驅動電路的開關裝置來控制對電動機的電 流供應。點火開關設置在控制電路的供電路徑上。
控制電路包括故障診斷部和電動機狀況檢測部。故障診斷部在從點火開關接通到 電動機的電動機電流供應控制開始的時間段內執行關于電動機或電動機驅動電路的故障 診斷。電動機狀況檢測部檢測隨電動機的角速度而變化的電動機參數。
當電動機參數指示電動機的角速度超過預定速度閾值時，故障診斷部禁止故障診 斷。
根據下面參考附圖進行的詳細描述，以上和其它目的、特點和優點將變得更加明 顯。在附圖中
圖1是根據第一實施例的EPS的示意圖2是根據第一實施例的EPS的電路圖3是根據第一實施例的EPS的故障診斷的流程圖；以及
圖4是根據第二實施例的EPS的故障診斷的流程圖。
具體實施方式
(第一實施例)
參考圖1至圖3,用附圖標記I表不根據第一實施例的電動助力轉向系統(EPS)。 扭矩傳感器4附連到轉向軸3以檢測轉向扭矩，其中轉向軸3耦合到轉向輪2。小齒輪5設 置在轉向軸3的頂端并且與齒條軸6嚙合。一對輪胎輪7通過轉向橫拉桿等可旋轉地耦合 到齒條軸6的兩端。通過小齒輪5將轉向軸3的旋轉運動轉換為齒條軸6的直線運動。因 此，以對應于齒條軸6的直線運動的位移的角使輪胎輪7轉向。EPSl包括電動機8、減速齒 輪9和電子控制單元(ECU) 10，其中電子控制單元10通過控制對電動機8的電動機電流供 應來控制電動機8的驅動。電動機8是三相無刷電動機，其生成用于輔助轉向輪2的轉向 操作的輔助扭矩。該扭矩經由減速齒輪9傳遞到轉向軸3。
圖2中示出E⑶10的電路配置。E⑶10包括電源電路20和控制電路40。E⑶10 控制電動機8的驅動。ECU 10的電源電路20包括第一電容器21、扼流線圈22和多個電源模塊等。
從設置在E⑶10外部的電源11向電源電路20供應電力。設置在電源電路20中 的第一電容器21和扼流線圈22形成濾波電路，該濾波電路減少從共享電源11的其它電力 系統發送到E⑶10的噪聲。扼流線圈22串聯連接在電源11與功率繼電器29、30之間，以 削弱電壓波動。
電源電路20包括兩個電源模塊，其為第一逆變器電路23和第二逆變器電路24。 通過經由諸如樹脂的密封材料塑造功率繼電器29和30、形成第一逆變器23的開關裝置31 至36、分流電阻器37等，來形成一個電源模塊。功率繼電器29、30為M0SFET，其為場效應 晶體管。功率繼電器29、30設置在開關裝置31至36與扼流線圈22之間，以在出現異常時 切斷通過開關裝置31至36流到電動機8的電流。
開關裝置31至36也是類似于功率繼電器29和30的MOSFET。開關裝置31至36 被控制為通過柵極電壓來接通和斷開源極漏極路徑。三個開關裝置31至33在電源側(高電 勢側)上，使得相應的漏極連接到電源側并且相應的源極連接到對應的三個開關裝置34至 36的漏極，其中三個開關裝置34至36設置在接地側(低電勢側)上。接地側上的三個開關 裝置34至36通過分流電阻器37接地。開關裝置31至33與對應的開關裝置34至36之 間的接點25至27分別連接到電動機8的三相線圈。
分流電阻器37連接在開關裝置34至36與接地之間。通過檢測施加到分流電阻 器37的電壓或電流，來檢測作為電動機電流流到電動機8的驅動電流。第二電容器38連 接在開關裝置31至33的電源側的電線與接地側的電線之間。因此，第二電容器38并聯連 接到開關裝置31至36。第二電容器38存儲電荷以補充對開關裝置31至36的供電，并且 吸收由電流切換生成的紋波電流。
從來自扼流線圈22的電線分支向包括在其它電源模塊中的第二逆變器電路24供 應電力。其它電源模塊具有與上述一個電源模塊相同的配置，并且將不進行詳細描述。
控制電路40由定制IC 41、旋轉角傳感器42、微計算機43和預驅動器44、45等形 成。定制IC 41是包括穩壓器46、旋轉角傳感器信號放大器電路47、檢測電壓放大器電路 48等的半導體集成電路。穩壓器46是用于穩定從電源11供應的電力的穩定電路。穩壓器46穩定供應到控制電路40的每個部分的電力。當設置在控制電路40的電源電路中的點火開關12接通時，電力通過穩壓器46從電源供應到微計算機43等。因此，微計算機43 以穩定的預定電壓(例如5V)進行操作。
旋轉角傳感器42的信號輸入到放大器電路47。旋轉角傳感器42設置在電動機 8的軸上所設置的磁體的磁場內以檢測周圍磁場的變化，并且將檢測值作為與電動機8的旋轉角相關的信號發送到旋轉角傳感器信號放大器電路47。放大器電路47放大從旋轉角傳感器42發送的并且與電動機8的旋轉角相關的信號，并且將放大的信號輸出到微計算機 43。微計算機43能夠根據從旋轉角傳感器42發送的信號來檢測電動機的角速度作為電動機的電動機參數，其中，電動機的電動機參數隨著角速度而變化。微計算機45和旋轉信號傳感器42對應于電動機狀況檢測部。放大器電路48檢測分流電阻器37的端子電壓，對檢測值進行放大以及將放大的檢測值輸出到微計算機43。
微計算機43是小型計算機，其包括作為處理部的CPU、作為存儲部的ROM和RAM 等。微計算機43由CPU根據存儲在ROM中的各種程序來執行各種處理。微計算機用作控制設備、時間測量部或故障診斷部。
向微計算機43輸入來自放大器電路47的與電動機8的旋轉角相關的信號、分流電阻器37的端子電壓、扭矩傳感器4的轉向扭矩信號、CAN系統的車輛速度信息等。接收這些信號的微計算機43根據電動機8的旋轉角，通過預驅動器44和45來控制逆變器電路 23和24。微計算機43還根據從檢測電壓放大器電路48輸入的分流電阻器37的端子電壓來控制逆變器電路23和24，使得提供到電動機8的電流以正弦波形變化。
E⑶10包括電動機驅動電路的兩個系統。微計算機43分別通過一個預驅動器44 和另一個預驅動器45來控制第一逆變器電路23和第二逆變器電路24，并且彼此相似。逆變器電路23和24形成電動機驅動電路的主要部分。
微計算機43通過預驅動器44和45輸出由脈沖寬度調制(PWM)控制生成的脈沖信號，以根據車輛速度可變地輔助轉向輪2的轉向操作。根據旋轉角傳感器43、扭矩傳感器 4、分流電阻器37的輸出、來自CAN系統的車輛信息來生成脈沖信號。脈沖信號控制逆變器電路23和24的兩個系統中的開關裝置的接通和斷開。因此，將不同相的驅動電流作為正弦波形的電動機電流提供到電動機8，并且電動機8在定子線圈中生成旋轉磁場。電動機8 通過旋轉磁場生成旋轉力，由此對車輛駕駛員的轉向操作進行動力輔助。
EPS 1，尤其是E⑶10 (微計算機43)執行圖3所示的故障診斷操作。故障診斷的處理被執行為在點火開關12接通之后、電動機電流供應控制開始之前的初始檢查，即在對 EPS I的供電開始之后的初始檢查。
在步驟SI (在下文中，步驟僅被稱為S)，檢查是否滿足作為預定電動機條件的一個示例的預定ω條件。當電動機8的旋轉角速度(corad/s)超過或大于預定速度閾值時， 滿足ω條件。電動機8的角速度與電動機8生成的感應電壓具有相關性。所以，可以通過檢測電動機8的角速度來檢測感應電壓。
也可根據從旋轉角傳感器42發送的信號來檢測隨電動機8的角速度而變化的電動機狀況的電動機參數。還可通過除旋轉角傳感器42之外的各種裝置來檢測隨電動機8 的角速度而變化的電動機狀況的電動機參數。例如，可以通過轉向傳感器(未示出)來檢測電動機8的角速度，其中轉向傳感器檢測轉向輪2的轉向操作。這是因為轉向輪2和電動機8經由減速齒輪9鏈接。還可以通過將扭矩傳感器4用作角傳感器來檢測電動機8的角速度。
假設對于緊接在點火開關12接通之后的第一次，“η”(要進行故障診斷的項的數目)為1，則當不滿足ω條件時，即當電動機8的角速度低于預定速度閾值時(S1:否)，執行關于第一故障診斷項的故障診斷(S2)。當不滿足ω條件并且電動機8生成的感應電壓小于固定電壓(預定電壓閾值)時，感應電壓小并且感應電壓對關于各種故障診斷項的故障檢測的影響可以忽略。
例如，故障診斷項可為電動機電路(逆變器電路)的開關裝置31至36的短路故障或開路故障。可通過在控制每個開關裝置31至36的柵極電壓的同時監測電源側的開關裝置31至33與接地側的開關裝置34至36之間的接點25至27的電壓，來診斷開關裝置31 至36的故障。
由于接點25至27連接到電動機8的三相線圈，當電動機8生成的感應電壓超過固定電壓時，變得難以檢測開關裝置31至36的故障。由于這個原因，當不滿足ω條件時， 執行關于該項的故障診斷。
將受電動機8的感應電壓影響的其它故障診斷項包括分流電阻器37的操作、或電動機電流供應電纜或路徑的接地。在關于分流電阻器37的故障診斷中，檢測分流電阻器 37的兩端之間的電勢差。在關于電動機電流供應電纜的接地的故障診斷中，檢測接點25至 27處的電壓。在執行故障診斷時，這些故障診斷項受來自電動機8的感應電壓影響。
如果在關于第一項的故障診斷中沒有檢測到故障(S3 :是)，則確定進行故障診斷的第一項(η=1)正常。然后，通過遞增診斷項的數目(在S5處的η=η+1)并且確定仍然還有一個或更多個故障診斷項(在S6處的η ( X)，來執行關于下一項的故障診 斷。“X”是故障診斷項的總數目。
當在SI確定滿足ω條件時，即當角速度高時(S1:是)，微計算機43測量連續滿足 ω條件的時間段(時間區間)(S7)。當在過去預定時間段之前電動機8的角速度變得低于預定速度閾值時，即當不滿足ω條件時(S7:否，S1:否)，執行故障診斷(S2)。當在滿足ω 條件的情況下電動機8的角速度變得在大于預定時間段上高于預定速度閾值時(S7 :是)， 確定進行故障診斷的第一項“正常”(S4)。然后，通過將數目“η”遞增到“η+1”來執行關于下一項的故障診斷(S5)。
當完成了關于所有X項的故障診斷時(S6:否)，E⑶10開始通過逆變器電路23、 24來控制對電動機8的供電，使得EPS I開始輔助轉向輪2的操作。當在多個故障診斷項中的任一個中檢測到故障時(S3:否)，確定進行故障診斷的這樣的項被確定為“異常”(S8)。 然后，執行輔助禁止處理等。
根據第一實施例，當電動機狀況例如滿足指示電動機8的角速度高于預定速度閾值的預定條件時(S1:是)，不執行每個診斷項的故障診斷(S7 :是)。因此，避免了執行有關每個項的故障診斷所需的時間段變得長于預定時間段。因此，縮短了從點火開關12接通到轉向輪2的輔助操作開始的時間段。因此，可以在更早的時間開始EPS I的輔助操作。根據第一實施例，減小了感應電壓的影響，因此提高了故障診斷的可靠性。
(第二實施例)
根據第二實施例，EPS I執行圖4所示的故障診斷，其中用相同的附圖標記表示基本上相同的部件以消除相同的說明。
在第二實施例中，當電動機8的角速度繼續超過預定速度閾值時，即當在預定時間段上連續滿足ω條件時(S7:是)，隨后檢查的所有診斷項都被確定為“正常”(S9)。可以確定受感應電壓影響的所有診斷項都是正常的，并且僅關于未受感應電壓影響的故障診斷項執行故障診斷。當如此完成了故障診斷處理時，ECU 10控制對電動機8的電流供應， 并且EPSl開始轉向輪2的輔助操作。
根據第二實施例，當在大于預定時間上連續滿足ω條件時，隨后的故障診斷項都被確定為正常(S9)。因此，避免了執行故障診斷處理所需的時間段變得長于預定時間段。因此，可以縮短從點火開關12接通到轉向輪2的輔助操作開始所需的時間段。還避免 了 EPS 錯誤地診斷受感應電壓影響的故障診斷項。
(其它實施例)
根據上述實施例，關于EPS進行了說明，其中電動機和逆變器電路直接連接。可以將上述實施例實施到如下EPS :在該EPS中，電動機繼電器設置在連接電動機和逆變器電路的供電電纜或路徑中。在該示例中，當在故障診斷期間接通了電動機繼電器時，可通過ω 條件的滿足來消除每個故障診斷項、受感應電壓影響的多個故障診斷項或在滿足ω條件之后診斷的所有故障診斷項。因此，也可以縮短在開始輔助操作之前所需的時間段。
可通過組合所公開的實施例或在其它各種實施例中，對以上和其它實施例進行修改。
權利要求
1.一種電動助力轉向系統,包括鏈接到車輛的轉向輪(2)的電動機(8)，用于輔助所述轉向輪的轉向操作；包括開關裝置(31至36)并且向所述電動機供應驅動電流的電動機驅動電路(23，24)， 用于通過經由所述開關裝置的接通和斷開轉換從電源供應的電流來驅動所述電動機；控制電路(40，43)，用于通過控制所述電動機驅動電路的所述開關裝置來控制對所述電動機的電流供應；點火開關(12)，設置在所述控制電路的供電路徑中，其中，所述控制電路(40，43)包括故障診斷部(43)和電動機狀況檢測部(43)，所述故障診斷部在從所述點火開關接通到所述電動機的電動機電流供應控制開始的時間段中執行關于所述電動機或所述電動機驅動電路的故障診斷，以及所述電動機狀況檢測部檢測隨所述電動機的角速度而變化的電動機參數，以及其中，當所述電動機參數指示所述電動機的所述角速度超過預定速度閾值時，所述故障診斷部(43)禁止所述故障診斷。
2.根據權利要求1所述的電動助力轉向系統，其中所述控制電路(40，43)包括用于測量如下時間段的時間段測量部(43):在該時間段中， 所述電動機的所述角速度連續超過所述預定速度閾值；以及所述故障診斷部(43)具有關于所述電動機或所述電動機驅動電路執行的多個故障診斷項，以及當在開始關于所述多個診斷項中的預定故障診斷項的故障診斷之前由所述時間段測量部測量的時間段超過預定時間段時，禁止關于所述預定故障診斷項的故障診斷，并且執行關于所述多個故障診斷項中的下一故障診斷項的故障診斷。
3.根據權利要求1所述的電動助力轉向系統，其中所述控制電路(40，43)包括用于測量如下時間段的時間段測量部(43):在該時間段中， 所述電動機的所述角速度連續超過所述預定值；以及所述故障診斷部(43)具有關于所述電動機或所述電動機驅動電路執行的多個故障診斷項，以及當在開始關于所述多個診斷項中的預定故障診斷項的故障診斷之前由所述時間段測量部測量的時間段超過預定時間段時，禁止關于所述多個故障診斷項中受所述電動機生成的感應電壓影響的所有故障診斷項的故障診斷。
4.根據權利要求3所述的電動助力轉向系統，其中當在開始所述故障診斷之前由所述時間段測量部測量的時間段超過所述預定時間段時，所述故障診斷部(43)確定所述多個故障診斷項中受所述電動機生成的所述感應電壓影響的所有故障診斷項是正常的。
全文摘要
本申請提供了一種電動助力轉向系統。在點火開關(12)接通之后并且在ECU(10)開始控制對電動機的供電之前，EPS(1)的微計算機(43)執行電動機(8)或電動機驅動電路(23，24)的故障診斷。當可隨轉向輪(2)旋轉的電動機的角速度大于預定值時(S1是)，不進行故障診斷(S7是)。因此，縮短了從點火開關接通到電流供應控制開始的時間段。
文檔編號B62D5/04GK103010293SQ20121031690
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月30日 優先權日2011年9月27日
發明者黑田喜英 申請人:株式會社電裝