控制裝置和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種控制裝置(1)控制電馬達(dá)(80)的操作，該電馬達(dá)(80)通過(guò)從電池(13)供應(yīng)的電力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?？刂蒲b置(1)包括逆變器(20)、控制器(30)和升壓器(50)。逆變器(20)包括開關(guān)元件(21至26)。逆變器(20)對(duì)從電池(13)供應(yīng)的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且將所轉(zhuǎn)換的電力供應(yīng)至電馬達(dá)(80)?？刂破?30)通過(guò)從電池(13)供應(yīng)的電力進(jìn)行操作，以控制逆變器(20)的操作。升壓器(50)使從電池(13)輸入的電壓升高，并且升壓器(50)將所升高的電壓輸出至控制器(30)。在從電池(13)供應(yīng)至控制器(30)的電力的電壓下降的情況下，具有由升壓器(50)升高的電壓的電力可以被輸入至控制器(30)。
【專利說(shuō)明】
控制裝置和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開內(nèi)容涉及一種控制裝置和具有該控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002 ]先前已知的是，在對(duì)內(nèi)燃機(jī)執(zhí)行減少怠速(也被稱為停止怠速或無(wú)怠速)之后對(duì)內(nèi)燃機(jī)執(zhí)行曲柄起動(dòng)會(huì)引起被供應(yīng)至電力轉(zhuǎn)向(EPS)設(shè)備的電源電壓的下降。JP2013-163515A(對(duì)應(yīng)于US2011/0231064A1)公開了一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備在電源電壓下降時(shí)在限制被供應(yīng)至馬達(dá)的電流的同時(shí)維持用于輔助車輛的駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的轉(zhuǎn)向輔助。
[0003]然而，取決于曲柄起動(dòng)的時(shí)間，電源電壓可能下降成低于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的電子控制單元(ESP-E⑶)所需要的最小操作電壓，從而可能使得ESP-ECU重新啟動(dòng)或ESP-E⑶的操作停止。在這樣的情況下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備不能夠維持轉(zhuǎn)向輔助，使得車輛的駕駛員可能具有惱怒感。
[0004]鑒于上述觀點(diǎn)，可以設(shè)想到的是，在電池與ESP-E⑶之間連接DC-DC(直流-直流)轉(zhuǎn)換器以將由DC-DC轉(zhuǎn)換器升高的電壓輸入至EPS-E⑶。EPS-E⑶包括用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的電力轉(zhuǎn)換器和用于控制電力轉(zhuǎn)換器的操作的控制器。電力轉(zhuǎn)換器所需要的電力和控制器所需要的電力互不相同。因此，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器被設(shè)計(jì)成符合電力轉(zhuǎn)換器以便限制被輸入至ESP-ECU的輸入電壓的下降時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的尺寸會(huì)過(guò)度增大，其中，電力轉(zhuǎn)換器需要相對(duì)高的電壓。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]鑒于上述各點(diǎn)作出本公開內(nèi)容。因此，本公開內(nèi)容的目的是提供一種控制裝置和具有這樣的控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，該控制裝置甚至在電源電壓下降時(shí)也可以維持對(duì)電馬達(dá)的控制操作。
[0006]根據(jù)本公開內(nèi)容，提供有一種用于控制電馬達(dá)的操作的控制裝置，該電馬達(dá)在該電馬達(dá)由從電源供應(yīng)的電力供電時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。控制裝置包括電力轉(zhuǎn)換器、控制器和升壓器。電力轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)開關(guān)元件。電力轉(zhuǎn)換器對(duì)從電源供應(yīng)的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且將所轉(zhuǎn)換的電力供應(yīng)至電馬達(dá)。控制器通過(guò)從電源供應(yīng)的電力進(jìn)行操作，并且控制電力轉(zhuǎn)換器的操作。升壓器能夠操作成使從電源輸入的電力的電壓升高并且將所升高的電壓輸出至控制器。
[0007]根據(jù)本公開內(nèi)容，還提供有一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備包括上面所討論的控制裝置和電馬達(dá)。電馬達(dá)由控制裝置控制成輸出輔助扭矩，該輔助扭矩對(duì)由車輛的駕駛員操作的方向盤的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助。
【附圖說(shuō)明】
[0008]本文所描述的附圖僅用于說(shuō)明性目的，并且不意在以任何方式限制本公開內(nèi)容的范圍。
[0009]圖1是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的控制裝置的示意圖；
[0010]圖2是示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的具有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖3是示出了圖1的控制器的升壓電路的電路圖；
[0012]圖4是示出了在曲柄起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)電池電壓的行為的曲線圖；以及
[0013]圖5是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的控制裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]將參照附圖來(lái)描述本公開內(nèi)容的各種實(shí)施方式。在以下實(shí)施方式中，將由相同的附圖標(biāo)記指示相似的部件，并且出于簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將不重復(fù)描述相同的部件。
[0015](第一實(shí)施方式)
[0016]將參照?qǐng)D1至圖4來(lái)描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的控制裝置。
[0017]如圖1所示，本實(shí)施方式的控制裝置I控制電馬達(dá)(在下文中被稱為馬達(dá))80的操作，電馬達(dá)80在電馬達(dá)80由從電池13供應(yīng)的電力供電時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)80是例如三相無(wú)刷馬達(dá)。
[0018]控制裝置I和馬達(dá)80用于電力轉(zhuǎn)向(EPS)設(shè)備中，該電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備對(duì)方向盤的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助，該方向盤由車輛(例如，汽車)的駕駛員操作以使車輛的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向。具體地，控制裝置I是用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的電子控制單元(EPS-ECU)。
[0019]首先，將參照?qǐng)D2來(lái)簡(jiǎn)要地描述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99。圖2是示出了包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90的整個(gè)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)90中，轉(zhuǎn)向軸92連接至方向盤91，并且在轉(zhuǎn)向軸92的端部安裝有小齒輪96。小齒輪96與齒條軸97嚙合。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪98通過(guò)例如連接桿分別可旋轉(zhuǎn)地連接至齒條軸97的兩個(gè)相反的端部。因此，當(dāng)駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤91時(shí)，連接至方向盤91的轉(zhuǎn)向軸92被旋轉(zhuǎn)。然后，轉(zhuǎn)向軸92的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)小齒輪96轉(zhuǎn)換成齒條軸97的線性運(yùn)動(dòng)，并且車輪98被轉(zhuǎn)向了與齒條軸97的線性運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)角度。
[0021]電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99包括馬達(dá)80、控制裝置I和減速齒輪93。馬達(dá)80生成對(duì)方向盤91的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助的轉(zhuǎn)向輔助扭矩，方向盤91由車輛的駕駛員操作以使車輪98轉(zhuǎn)向?？刂蒲b置I控制馬達(dá)80的操作。減速齒輪93使從馬達(dá)80輸出的旋轉(zhuǎn)速度減小并且將經(jīng)減速的旋轉(zhuǎn)傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)向軸92。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99還包括扭矩傳感器94、車輛速度傳感器95和旋轉(zhuǎn)角度傳感器29以獲得控制馬達(dá)80的操作所需要的信息。扭矩傳感器94對(duì)通過(guò)方向盤91從駕駛員輸入至轉(zhuǎn)向軸92的轉(zhuǎn)向扭矩進(jìn)行感測(cè)。車輛速度傳感器95感測(cè)車輛的速度。旋轉(zhuǎn)角度傳感器29感測(cè)馬達(dá)80的旋轉(zhuǎn)位置(更具體地，感測(cè)馬達(dá)80的輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置)。
[0022]在上述結(jié)構(gòu)的情況下，在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99中，馬達(dá)80生成對(duì)由駕駛員操作的方向盤91的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助的轉(zhuǎn)向輔助扭矩。從馬達(dá)80生成的轉(zhuǎn)向輔助扭矩被傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)向軸92。
[0023]本實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99是柱輔助電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，該柱輔助電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備將從馬達(dá)80生成的轉(zhuǎn)向輔助扭矩傳導(dǎo)至還已知為轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向軸92?？商孢x地，本實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99能夠是齒條輔助電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，該齒條輔助電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備將從馬達(dá)80生成的轉(zhuǎn)向輔助扭矩傳導(dǎo)至齒條軸97。
[0024]接著，將參照?qǐng)D1來(lái)描述本實(shí)施方式的控制裝置I。
[0025]控制裝置I通過(guò)電源端子11電連接至(充當(dāng)電源的)電池13并且還通過(guò)點(diǎn)火端子12電連接至電池13。電源端子11電連接至電池13的高電勢(shì)端(陰極端)。預(yù)定電壓的電力從電池13被供應(yīng)至電源端子11。點(diǎn)火端子12通過(guò)點(diǎn)火開關(guān)14電連接至高電勢(shì)端(陰極端)。當(dāng)接通點(diǎn)火開關(guān)14時(shí)，電力從電池13被供應(yīng)至點(diǎn)火端子12。
[0026]如圖1所示，控制裝置I包括逆變器20、二極管15、控制器30、調(diào)節(jié)器41、調(diào)節(jié)器42和升壓器50。
[0027]逆變器20連接至從電池13延伸通過(guò)電源端子11的PIG電源線Lpig。
[0028]此外，逆變器20是例如三相逆變器并且包括被構(gòu)造成形成橋連接的多個(gè)(在該實(shí)施方式中為六個(gè))開關(guān)元件21至26。在本實(shí)施方式中，開關(guān)元件21至26是例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在開關(guān)元件21至26中，開關(guān)元件21、22、23是高側(cè)開關(guān)元件，而開關(guān)元件24、25、26是低側(cè)開關(guān)元件。下述連接通過(guò)電力線分別連接至馬達(dá)80的三相繞組的端部，在上述連接中的每個(gè)連接處，高側(cè)開關(guān)元件21、22、23中對(duì)應(yīng)的一個(gè)開關(guān)元件與低側(cè)開關(guān)元件24、25、26中對(duì)應(yīng)的一個(gè)開關(guān)元件彼此連接。當(dāng)開關(guān)元件21至26執(zhí)行開關(guān)操作時(shí)，從電池13通過(guò)電源端子11供應(yīng)的電力被轉(zhuǎn)換并且供應(yīng)至馬達(dá)80。
[0029]二極管15連接至即插入至從電池13延伸通過(guò)點(diǎn)火端子12的IG電源線Lig中。二極管15對(duì)從點(diǎn)火端子12流至控制裝置I中的每個(gè)對(duì)應(yīng)部分的電力進(jìn)行整流。
[0030]控制器30包括調(diào)節(jié)器31、微計(jì)算機(jī)32和(充當(dāng)電力轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器的)逆變器驅(qū)動(dòng)器33ο
[0031]調(diào)節(jié)器31連接至IG電源線Lig并且接收從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12的電力。調(diào)節(jié)器31調(diào)節(jié)所接收的電力——即，使所接收的電力穩(wěn)定——以使得所接收的電力的電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)，并且調(diào)節(jié)器31將所調(diào)節(jié)的電力供應(yīng)至微計(jì)算機(jī)32。在這種方式下，微計(jì)算機(jī)32能夠使用所調(diào)節(jié)的電力進(jìn)行操作。
[0032]微計(jì)算機(jī)32是包括CPU、R0M、RAM和輸入/輸出(I/O)電路的半導(dǎo)體封裝件。微計(jì)算機(jī)32基于從傳感器例如旋轉(zhuǎn)角度傳感器29、扭矩傳感器94和車輛速度傳感器95接收的信息來(lái)運(yùn)行存儲(chǔ)在ROM中的程序以執(zhí)行計(jì)算，并且微計(jì)算機(jī)32輸出用于控制控制裝置I中的對(duì)應(yīng)部分的控制信號(hào)。
[0033]逆變器驅(qū)動(dòng)器33連接至IG電源線Lig并且接收從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12的電力。逆變器驅(qū)動(dòng)器33將柵極信號(hào)施加至逆變器20的開關(guān)元件21至26中的每個(gè)對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件，以操作開關(guān)元件21至26中的每個(gè)對(duì)應(yīng)的開關(guān)元件。逆變器驅(qū)動(dòng)器33包括升壓電路(增壓電路)330例如電荷栗(charge bump)，以執(zhí)行高側(cè)開關(guān)元件21至23的開關(guān)操作。
[0034]如上面所討論的，控制器30使用從電池13接收的電力進(jìn)行操作，并且控制器30通過(guò)控制逆變器20的操作來(lái)控制馬達(dá)80的操作。
[0035]調(diào)節(jié)器41和調(diào)節(jié)器42連接至IG電源線Lig并且接收從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12的電力。
[0036]調(diào)節(jié)器41調(diào)節(jié)所接收的電力——即，使所接收的電力穩(wěn)定——以使得所接收的電力的電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)，并且調(diào)節(jié)器41將所調(diào)節(jié)的電力供應(yīng)至扭矩傳感器94。調(diào)節(jié)器42調(diào)節(jié)所接收的電力——即，使所接收的電力穩(wěn)定——以使得所接收的電力的電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)，并且調(diào)節(jié)器42將所調(diào)節(jié)的電力供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)角度傳感器29。
[0037]升壓器50能夠操作成使從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12輸入的電力的電壓升高并且將所升高的電壓輸出至控制器30和調(diào)節(jié)器41、42。本實(shí)施方式的升壓器50是開關(guān)轉(zhuǎn)換器。升壓器50包括線圈51、開關(guān)元件52、二極管53、電容器54、升壓控制器55和比較器56。
[0038]線圈51的一端連接至升壓器50的輸入端501。輸入端501連接至IG電源線Lig。
[0039]在本實(shí)例中，開關(guān)元件52是例如M0SFET。開關(guān)元件52的漏極端子連接至線圈51的另一端，并且開關(guān)元件52的源極端子連接至地線(接地)。
[0040]二極管53安裝在線圈51的另一端與升壓器50的輸出端子502之間。二極管53的陰極端子位于輸出端子502側(cè)。輸出端子502在輸入端子501的連接點(diǎn)的下游側(cè)的位置處連接至IG電源線Lig。
[OO41 ]電容器54的一端連接在二極管53與輸出端子502之間，并且電容器54的另一端連接至地線。
[0042]升壓控制器55電連接至開關(guān)元件52的柵極端子。
[0043]比較器56的輸出端電連接至升壓控制器55。
[0044]具有從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12供應(yīng)的電力的電壓值Vl的電壓被輸入至比較器56的兩個(gè)輸入端子之一。閾值電壓Vth例如從微計(jì)算機(jī)32被輸入至比較器56的兩個(gè)輸入端子中的另一輸入端子。
[0045]比較器56在通過(guò)比較器56的兩個(gè)輸入端子輸入的電壓值Vl與閾值Vth之間進(jìn)行比較，并且比較器56將比較的結(jié)果輸出至升壓控制器55。
[0046]例如，當(dāng)從比較器56輸入的值為正值時(shí)，升壓控制器55不向開關(guān)元件52輸出柵極信號(hào)。因此，開關(guān)元件52處于關(guān)斷狀態(tài)，使得輸入端子501側(cè)的電壓和輸出端子502側(cè)的電壓彼此相等。
[0047]反之，當(dāng)從比較器56輸入的值為負(fù)值時(shí)，升壓控制器55操作開關(guān)元件52來(lái)執(zhí)行開關(guān)操作，使得開關(guān)元件52重復(fù)其接通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)。在這種方式下，輸入端子501的電壓增大并且從輸出端子502輸出。
[0048]也就是說(shuō)，當(dāng)從電池13輸入的電力的電壓值Vl下降成低于閾值Vth時(shí)，升壓器50輸出通過(guò)使輸入端子501的電壓升高而生成的增大的電壓(升高的電壓)。在這種方式下，被供應(yīng)至控制器30和調(diào)節(jié)器41、42的電力的電壓可以保持等于或高于閾值Vth。
[0049]閾值Vth優(yōu)選地被設(shè)置成比從電池13輸入的電壓的正常范圍的最小值VNmin更低并且比控制器30所需要的最小操作電壓值VCmin更高。從電池13輸入的電壓的正常范圍是正常時(shí)間的電壓范圍，在該正常時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生由例如發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄起動(dòng)而引起的電壓變化。
[0050]在本實(shí)施方式中，控制器30所需要的最小操作電壓值VCmin與調(diào)節(jié)器31所需要的最小操作電壓值對(duì)應(yīng)。此外，控制器30所需要的最小操作電壓值VCmin是確保調(diào)節(jié)器41、42的操作的電壓。
[0051]在本實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)器31、逆變器驅(qū)動(dòng)器33、升壓器50和調(diào)節(jié)器41、42可以被集成至單個(gè)芯片或單個(gè)封裝件中。在這種方式下，可以避免由于添加升壓器50而造成的成本的增加或尺寸的增大。
[0052]雖然出于簡(jiǎn)單起見(jiàn)未在圖1中描繪出，但是控制裝置I還可以包括連接至IG電源線Lig并且向車輛速度傳感器95供應(yīng)電力的調(diào)節(jié)器。
[0053]將參照?qǐng)D3來(lái)簡(jiǎn)要地描述逆變器驅(qū)動(dòng)器33的升壓電路330。圖3示意性地示出了升壓電路330被構(gòu)造為二級(jí)電荷栗的示例。
[0054]升壓電路330包括:二極管331、332;電容器333、334;以及開關(guān)元件(例如，M0SFET)335、336。
[0055]例如，在關(guān)斷開關(guān)元件335同時(shí)接通開關(guān)元件336的狀態(tài)下，當(dāng)對(duì)電容器333供應(yīng)輸入電壓Vin時(shí)，電容器333使用Vcl =Vin-Vf的電壓進(jìn)行充電。此處，Vf表示相應(yīng)的二極管331、332的正向電壓。
[0056]接著，在接通開關(guān)元件335同時(shí)關(guān)斷開關(guān)元件336的狀態(tài)下，輸出電壓Vout變成Vout = Vin+Vcl_Vf，即 Vout = 2Vin_2Vf0
[0057]當(dāng)開關(guān)元件335、336被驅(qū)動(dòng)成執(zhí)行開關(guān)元件335、336的高速開關(guān)操作時(shí)，輸出被升高成輸入電壓Vin兩倍高的輸出電壓Vout。
[0058]此處，應(yīng)當(dāng)注意的是，可以增加電荷栗的級(jí)數(shù)來(lái)增大輸出電壓Vout。
[0059]通常，升壓電路330的輸出電壓Vout用作逆變器20的高側(cè)開關(guān)元件21至23的柵極信號(hào)，以執(zhí)行這些高側(cè)開關(guān)元件21至23的開關(guān)操作。具體地，升壓電路330的輸出電壓Vout用于將電荷充電至開關(guān)元件21至23的柵極端子。此外，通常，輸入電壓Vin用作低側(cè)開關(guān)元件24至26的柵極信號(hào)，以執(zhí)行這些低側(cè)開關(guān)元件24至26的開關(guān)操作?？商孢x地，輸出電壓Vout可以用作低側(cè)開關(guān)元件24至26的柵極信號(hào)，以執(zhí)行這些低側(cè)開關(guān)元件24至26的開關(guān)操作。
[0060]此處，接通相應(yīng)的開關(guān)元件21至26所需要的柵極電荷量被表示為Qg。在這樣的情況下，升壓電路330的電容器333、334中的被布置成最接近于輸出側(cè)的電容器334的電荷量被設(shè)置成滿足QgXrKQ的關(guān)系。此處，η表示逆變器20的高側(cè)開關(guān)元件21至23的數(shù)量，在本實(shí)施方式中，η為3。電容器333被布置成將電荷充電至電容器334中。
[0061 ]現(xiàn)在，將描述本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。
[0062](I)如上所述，本實(shí)施方式的控制裝置I對(duì)通過(guò)從電池13供應(yīng)的電力而旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)80的操作進(jìn)行控制，并且控制裝置I包括逆變器20、控制器30和升壓器50。
[0063]逆變器20包括多個(gè)開關(guān)元件21至26。逆變器20對(duì)從電池13供應(yīng)的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且將所轉(zhuǎn)換的電力供應(yīng)至馬達(dá)80?？刂破?0通過(guò)從電池13接收的電力進(jìn)行操作，以控制逆變器20的操作。升壓器50能夠被操作成使從電池13接收的電力的電壓升高并且將所升高的電壓輸出至控制器30。
[0064]在上述構(gòu)造的情況下，在從電池13供應(yīng)至控制器30的電力的電壓下降的情況下，由升壓器50升高的所升高的電壓可以被供應(yīng)至控制器30。因此，可以避免控制器30重新啟動(dòng)或控制器30的操作停止，并且從而可以在不中斷的情況下連續(xù)地執(zhí)行用于控制馬達(dá)80的操作的控制操作。
[0065]此外，在上述構(gòu)造的情況下，升壓器50可以被設(shè)計(jì)成符合能夠使用所需要的最小電壓進(jìn)行操作的控制器30，該所需要的最小電壓低于逆變器20所需要的最小電壓。因此，與出于限制被施加至控制裝置的輸入電壓的下降的目的而將升壓器設(shè)計(jì)成符合逆變器的情況相比，可以減小升壓器50的尺寸。因此，可以減小包括升壓器50的控制裝置I的尺寸。
[0066]因此，根據(jù)本實(shí)施方式，提供有緊湊型控制裝置I，該緊湊型控制裝置I甚至在電源電壓下降時(shí)仍可以維持對(duì)馬達(dá)80的控制操作。
[0067]通常，二極管(在本實(shí)施方式中為二極管15)連接至點(diǎn)火端子的電源線。反之，由于例如將再生電流從馬達(dá)回收至電池，二極管不連接至電源端子的電源線。
[0068]本實(shí)施方式的升壓器50連接至IG電源線Lig，以使從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12供應(yīng)的電力的電壓升高，并且二極管15連接在點(diǎn)火端子12與升壓器50之間。因此，甚至當(dāng)生成場(chǎng)衰減(負(fù)浪涌電壓)時(shí)，電流也不流經(jīng)升壓器50的開關(guān)元件52。因此，可以避免對(duì)升壓器50的開關(guān)元件52造成損壞。
[0069](2)在本實(shí)施方式中，在從電池13輸入的電壓減小成小于閾值Vth的情況下，升壓器50使從電池13輸入的電壓升高。閾值Vth優(yōu)選地被設(shè)置成比從電池13輸入的電壓的正常范圍的最小值VNmin更低并且比控制器30所需要的最小操作電壓值VCmin更高。
[0070]例如，圖4是示出了在曲柄起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)從電池13輸入至控制裝置I的電壓Vl的行為的曲線圖。
[0071]在圖4的示例中，從電壓Vl下降成小于閾值Vth的時(shí)刻(時(shí)刻Tl)到電壓Vl恢復(fù)至閾值Vth或更高的時(shí)刻(時(shí)刻T2)，升壓器50使電壓升高。在該時(shí)段期間，由升壓器50升高的所升高的電壓被供應(yīng)至控制器30。因此，輸入至控制器30的電壓可以保持等于或高于閾值Vth0
[0072]此處，電壓Vl的閾值Vth被設(shè)置成比從電池13輸入的電壓的正常范圍的最小值VNmin更低。因此，當(dāng)從電池13輸入至控制器30的電壓在電壓的正常范圍內(nèi)時(shí)，升壓器50的操作停止。當(dāng)不需要升壓器50時(shí)升壓器50停止。因此，可以限制噪聲生成以及電力消耗。
[0073]此外，閾值Vth被設(shè)置成高于控制器30所需要的最小操作電壓值VCmin。因此，輸入至控制器30的電壓可以總是保持高于所需要的最小操作電壓值VCmin。在這種方式下，可以適當(dāng)?shù)乇苊饪刂破?0重新啟動(dòng)或控制器30的操作停止。
[0074](3)在本實(shí)施方式中，控制器30包括微計(jì)算機(jī)32和逆變器驅(qū)動(dòng)器33。微計(jì)算機(jī)32輸出用于控制逆變器20的操作的控制信號(hào)。逆變器驅(qū)動(dòng)器33包括升壓電路330并且基于控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器20。升壓器50可以將所升高的電壓輸出至微計(jì)算機(jī)32和逆變器驅(qū)動(dòng)器33中的每一者。
[0075]在上述構(gòu)造的情況下，可以避免微計(jì)算機(jī)32重新啟動(dòng)或微計(jì)算機(jī)32的操作停止。此外，輸入至逆變器驅(qū)動(dòng)器33的升壓電路330的輸入電壓Vin可以保持等于或高于預(yù)定電壓。
[0076]在不存在升壓器50的情況下，當(dāng)輸入至升壓電路330的輸入電壓Vin下降時(shí)，升壓電路330的輸出電壓Vout也下降。在這樣的情況下，需要以下述這樣的方式來(lái)構(gòu)造升壓電路330:甚至在輸出電壓Vout下降時(shí)仍可以接通開關(guān)元件21至26。
[0077]例如，如上面所討論的，升壓電路330的電容器333、334中的被布置成最接近于輸出側(cè)的電容器334的電荷量Q需要滿足QgXn〈Q(n表示高側(cè)開關(guān)元件21至23的數(shù)量)的關(guān)系。
[0078]在由C來(lái)表示電容器334的電容同時(shí)使用電壓V(Vout)的電荷對(duì)電容器334充電的情況下，電容器334的電荷量Q由Q = CV來(lái)表示。為了甚至在輸出電壓Vout下降時(shí)滿足Qg Xn〈Q的關(guān)系，需要鑒于輸出電壓Vout下降的量來(lái)增大電容器334的電容C。因此，電容器334的尺寸增大。此外，由于與上面所討論的電容器334的原因相同的原因，也需要增大電容器333的電容，使得電容器333的尺寸增大。
[0079]反之，根據(jù)本實(shí)施方式，輸入至升壓電路330的輸入電壓Vin可以保持等于或高于預(yù)定電壓。也就是說(shuō)，升壓電路330的輸出電壓Vout可以保持等于或高于對(duì)應(yīng)的預(yù)定電壓。因此，可以使得電容器333、334的電容較小，從而可以使得電容器333、334的尺寸較小。因此，可以使得控制器30的尺寸較小。
[0080](4)本實(shí)施方式的控制裝置I還包括調(diào)節(jié)器42。調(diào)節(jié)器42接收來(lái)自電池13的電力并且將所接收的電力供應(yīng)至感測(cè)馬達(dá)80的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)角度傳感器29。升壓器50可以將所升高的電壓輸出至調(diào)節(jié)器42。
[0081]在上述構(gòu)造的情況下，與控制器30相似，輸入至調(diào)節(jié)器42的電壓可以總是保持等于或高于預(yù)定電壓。因此，旋轉(zhuǎn)角度傳感器29可以正確地輸出傳感器輸出，從而控制器30可以基于旋轉(zhuǎn)角度傳感器29的傳感器輸出來(lái)適當(dāng)?shù)乜刂岂R達(dá)80的操作。
[0082]在本實(shí)施方式中，以與上面所討論的調(diào)節(jié)器42和旋轉(zhuǎn)角度傳感器29的構(gòu)造方式相似的方式來(lái)構(gòu)造調(diào)節(jié)器41和扭矩傳感器94。因此，可以實(shí)現(xiàn)與以上參照調(diào)節(jié)器42和旋轉(zhuǎn)角度傳感器29所討論的優(yōu)點(diǎn)相似的優(yōu)點(diǎn)。
[0083](5)在本實(shí)施方式中，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99包括控制裝置I和馬達(dá)80。馬達(dá)80由控制裝置I控制并且輸出輔助扭矩，該輔助扭矩對(duì)由車輛的駕駛員操作的方向盤91的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助。
[0084]在上述構(gòu)造的情況下，甚至當(dāng)電池13的電壓由于例如發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄起動(dòng)而下降時(shí)，仍可以維持對(duì)馬達(dá)80的控制操作。因此，馬達(dá)80可以維持輔助扭矩的生成，該輔助扭矩對(duì)由車輛的駕駛員操作的方向盤91的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助。在這種方式下，可以緩解車輛的駕駛員的惱怒感。
[0085]此外，如上面所討論的，可以使得控制裝置I的尺寸較小。因此，控制裝置I可以容易地被安裝至安裝有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備99的車輛內(nèi)的空間。
[0086]此外，在本實(shí)施方式中，可以一起使用用于在限制供應(yīng)至馬達(dá)80的電流的同時(shí)維持轉(zhuǎn)向輔助的方法(例如，參見(jiàn)JP5257389B2)，以在不需要大的外部DC-DC轉(zhuǎn)換器的情況下處理發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄起動(dòng)。
[0087](第二實(shí)施方式)
[0088]將參照?qǐng)D5來(lái)描述根據(jù)本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的控制裝置2。
[0089]第二實(shí)施方式不同于第一實(shí)施方式，使得控制裝置2包括電連接在PIG電源線Lpig與IG電源線Lig之間的電力供應(yīng)線Ls。
[0090]電力供應(yīng)線Ls的一端連接至PIG電源線Lpig中的電源端子11與逆變器20之間的點(diǎn)，并且電力供應(yīng)線Ls的另一端連接至控制器30、升壓器50和調(diào)節(jié)器41、42。在這種方式下，從電池13通過(guò)PIG電源線Lpig供應(yīng)的電力可以通過(guò)電力供應(yīng)線Ls被供應(yīng)至控制器30、升壓器50和調(diào)節(jié)器41、42。
[0091]此外，二極管17連接至電力供應(yīng)線Ls。二極管17被布置成使得二極管17的陰極被布置在布置有控制器30和升壓器50—側(cè)，并且二極管17對(duì)流經(jīng)電力供應(yīng)線Ls的電力進(jìn)行整流。
[0092]在第二實(shí)施方式中，控制器30、升壓器50和調(diào)節(jié)器41、42不僅可以接收從電池13通過(guò)點(diǎn)火端子12供應(yīng)的電力而且還可以接收從電池13通過(guò)電源端子11和電力供應(yīng)線Ls供應(yīng)的電力。在從點(diǎn)火端子12供應(yīng)的電力的電壓和從電源端子11供應(yīng)的電力的電壓二者均下降成低于閾值Vth的情況下，升壓器50可以使從點(diǎn)火端子12和電源端子11之一供應(yīng)的電力的電壓升高。
[0093]根據(jù)第二實(shí)施方式，可以實(shí)現(xiàn)與第一實(shí)施方式的那些優(yōu)點(diǎn)相似的優(yōu)點(diǎn)。此外，甚至當(dāng)在例如斷開點(diǎn)火開關(guān)14時(shí)通過(guò)點(diǎn)火端子12對(duì)電力的供應(yīng)被阻斷時(shí)，通過(guò)電源端子11和電力供應(yīng)線Ls供應(yīng)的電力的電壓可以被升高并且可以被輸入至例如控制器30。
[0094](其他實(shí)施方式)
[0095]本公開內(nèi)容的馬達(dá)不限于三相無(wú)刷馬達(dá)。例如，本公開內(nèi)容的馬達(dá)可以是有刷電馬達(dá)。此外，本公開內(nèi)容的電力轉(zhuǎn)換器不限于三相逆變器并且可以是例如H橋電路。
[0096]本公開內(nèi)容的升壓器不限于開關(guān)轉(zhuǎn)換器并且可以是使電壓升高的任何其他類型。此外，可以自由地設(shè)置通過(guò)升壓器執(zhí)行電壓的升高的定時(shí)。
[0097]本公開內(nèi)容的控制器的結(jié)構(gòu)不限于上面所討論的結(jié)構(gòu)。例如，在另一實(shí)施方式中，控制器可以被構(gòu)造成使得調(diào)節(jié)器向微計(jì)算機(jī)和逆變器驅(qū)動(dòng)器中的每一者供應(yīng)電力。此外，逆變器驅(qū)動(dòng)器中所包括的升壓電路不限于電荷栗電路。例如，升壓電路可以是自舉電路(bootstrap circuit)。
[0098]本公開內(nèi)容的控制裝置不必應(yīng)用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。也就是說(shuō)，本公開內(nèi)容的控制裝置可以應(yīng)用于包括電馬達(dá)的任何設(shè)備。
[0099]如上面所討論的，本公開內(nèi)容不限于上述實(shí)施方式和上述實(shí)施方式的變型。也就是說(shuō)，在不背離本公開內(nèi)容的原理的情況下，可以以各種方式對(duì)上述實(shí)施方式和上述實(shí)施方式的變型進(jìn)行進(jìn)一步修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于控制電馬達(dá)(80)的操作的控制裝置，所述電馬達(dá)(80)在所述電馬達(dá)(80)由從電源(13)供應(yīng)的電力供電時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所述控制裝置包括: 電力轉(zhuǎn)換器(20)，所述電力轉(zhuǎn)換器(20)包括多個(gè)開關(guān)元件(21至26)，其中，所述電力轉(zhuǎn)換器(20)對(duì)從所述電源(13)供應(yīng)的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且將所轉(zhuǎn)換的電力供應(yīng)至所述電馬達(dá)(80); 控制器(30)，所述控制器(30)通過(guò)從所述電源(13)供應(yīng)的電力進(jìn)行操作，并且控制所述電力轉(zhuǎn)換器(20)的操作；以及 升壓器(50)，所述升壓器(50)能夠操作成使從所述電源(13)輸入的電力的電壓升高并且將所升高的電壓輸出至所述控制器(30)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中，當(dāng)從所述電源(13)輸入的電力的電壓低于閾值(Vth)時(shí)，所述升壓器(50)使從所述電源(13)輸入的電力的電壓升高。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其中，所述閾值(Vth)比從所述電源(13)輸入的電力的電壓的正常范圍的最小值(VNmin)低并且比所述控制器(30)所需要的最小操作電壓值(VCmin)高。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其中， 所述控制器(30)包括: 微計(jì)算機(jī)(32)，所述微計(jì)算機(jī)(32)輸出用于控制所述電力轉(zhuǎn)換器(20)的操作的控制信號(hào)；以及 電力轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器(33)，所述電力轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器(33)包括升壓電路(330)并且基于所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電力轉(zhuǎn)換器(20)的所述多個(gè)開關(guān)元件(21至26)，并且 所述升壓器(50)能夠操作成將所升高的電壓輸出至所述微計(jì)算機(jī)(32)和所述電力轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器(33)中的每一者。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，還包括調(diào)節(jié)器(42)，所述調(diào)節(jié)器(42)將從所述電源(13)供應(yīng)的電力供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)，所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)感測(cè)所述電馬達(dá)(80)的旋轉(zhuǎn)位置，其中，所述升壓器(50)能夠操作成將所升高的電壓輸出至所述調(diào)節(jié)器(42)。6.—種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的控制裝置(1，2);以及 電馬達(dá)(80)，所述電馬達(dá)(80)能夠由所述控制裝置(I，2)控制成輸出輔助扭矩，所述輔助扭矩對(duì)由車輛的駕駛員操作的方向盤(91)的轉(zhuǎn)向操作進(jìn)行輔助。
【文檔編號(hào)】B62D5/04GK106043412SQ201610213119
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日 公開號(hào)201610213119.6, CN 106043412 A, CN 106043412A, CN 201610213119, CN-A-106043412, CN106043412 A, CN106043412A, CN201610213119, CN201610213119.6
【發(fā)明人】山中隆廣
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社電裝