电动助力转向装置的电源电压诊断装置的制作方法

本发明涉及一种电动助力转向装置的电源电压诊断装置，该电动助力转向装置利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)。

背景技术：

利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经由减速装置由齿轮或皮带等传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置(EPS)进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小。电动机外加电压的调整一般通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(Duty)来进行。

如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速机构的减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10和用于检测出转向角θ的转向角传感器14，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速机构的减速齿轮(齿轮比n)3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，根据通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值Vref，来控制供给电动机20的电流。此外，转向角传感器14不是必须的，也可以不设置转向角传感器14。

另外，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)50被连接到控制单元30，车速Vel也能够从CAN50处获得。此外，收发CAN50以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN51也可以被连接到控制单元30。

在现有技术中，在这样的电动助力转向装置中设有用于检测出来自电动机电源电路的电源电压VR的VR检测电路和用于检测出来自控制用电源电路的控制用电压Vbat1的检测电路，并且通过监视上述电源电压VR的检测电压值与上述控制用电压Vbat1的检测电压值之间的相关关系，来检测出电动机电源电压VR检测电路的异常。这种方法是利用电源电压VR与控制用电压Vbat1之间的相关关系基本上不会大大地偏离通常的相关关系的方法，作为利用这样的相关关系的现有技术，例如，专利文献1(日本特开2009-161156号公报)公开了一种异常检测手段。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-161156号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

但是，例如，如上述专利文献1中所公开的那样，在具有从电池经由二极管到系统电源部的电流路径的电路结构的情况下，一般而言，因为来自电动机电源电路的电源电压与来自控制用电源电路的控制用电压之间的相关关系有可能会大大地偏离通常的相关关系，所以为了防止误检测，需要通过缓和诊断阈值来对应。

但是，就这样在通过缓和诊断阈值来对应的情况下，存在VR检测电路的异常检测能力下降的问题。

也就是说，在电动助力转向装置的电流控制中，在计算占空比的时候参照电动机电源电压VR的检测值，在电压低的时候，调整占空比以便施加电流。因此，当因为电动机电源电压VR的检测故障而导致检测出的电压低于实际的电压的时候，有可能会变成过度辅助(過アシスト)。

因此，如上所述，在现有技术中，存在需要提高电动机电源电压VR的检测电路的故障检测能力的技术问题。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置的电源电压诊断装置，其通过使VR检测电路冗长化，并高精度地实施上述VR检测电路的异常诊断，从而可以有效地防止如上所述的过度辅助现象的发生。

解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动助力转向装置的电源电压诊断装置，所述电动助力转向装置通过至少基于转向扭矩运算出的电流指令值来驱动电动机，并且经由减速机构控制转向辅助，其特征在于：所述电源电压诊断装置具备用于检测出来自控制用电源电路的控制电压的检测单元(Vbat1检测电路)、两个用于检测出来自电源电路的电源电压的检测电路(VR检测电路1、VR检测电路2)以及基于来自所述控制电压的所述检测单元的输出Vbat1和来自所述电源电压的所述检测电路(所述VR检测电路1、所述VR检测电路2)的各个输出电压(VR1、VR2)进行诊断的诊断单元，所述诊断单元监视来自所述控制电压的所述检测单元的输出Vbat1与来自所述电源电压的所述检测电路的各个输出电压(VR1、VR2)之间的相关关系，进行故障诊断。

还有，本发明的上述技术问题的解决还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述相关关系的监视是通过求出所述输出电压VR1与所述输出电压VR2的比率并判断所述比率的大小是否在从诊断阈值A到诊断阈值B的范围内的故障诊断来进行的；或，当通过所述故障诊断发现了异常的时候，进行VR故障位置判定，通过所述VR故障位置判定，来判定出所述VR检测电路1和所述VR检测电路2中的哪一个检测电路发生了异常；或，所述电源电压诊断装置还具备VR选择单元，在所述故障诊断中，在来自所述电源电压的所述检测电路的各个输出电压(VR1、VR2)的所述比率(VR1/VR2)不在比所述诊断阈值A大并且比所述诊断阈值B小的范围(A＜(VR1/VR2)＜B)内的情况下，基于判定阈值C和判定阈值D，当(VR1/Vbat1)＜C或D＜(VR1/Vbat1)的时候，判定出所述VR检测电路1发生了异常，当(VR2/Vbat1)＜C或D＜(VR2/Vbat1)的时候，判定出所述VR检测电路2发生了异常，所述VR选择单元将来自通过基于所述判定阈值C和所述判定阈值D来进行的所述判定而被判定为正常的VR检测电路的输出电压输入到占空比控制单元；或，在所述故障诊断中，在所述两个检测电路(所述VR检测电路1、所述VR检测电路2)均被判定为发生了异常的情况下，缓和所述诊断阈值A、所述诊断阈值B、所述判定阈值C和所述判定阈值D中的至少一个所述诊断阈值和/或至少一个所述判定阈值的值之后，进行第二次的诊断和/或判定，并且基于所述第二次的诊断和/或判定的结果以及所述被缓和了的所述诊断阈值和/或所述判定阈值的值，来限制所述转向辅助的量。

发明的效果

本发明通过使电源电压VR的检测电路冗长化，这样就可以进行双系统的检测电路(VR检测电路1、VR检测电路2)的相互比较，从而不会被诸如温度变化之类的条件变化所左右，并且能够高精度地检测出VR电压检测的故障。因此，可以施加高可靠性的转向辅助。

还有，在检测出双系统的检测电路(VR检测电路1、VR检测电路2)中的某一个VR检测电路发生了故障之后，利用与Vbat1的相关关系，来确定在上述双系统的VR检测电路中，究竟是哪一个VR检测电路发生了故障，从而就可以使用被判断为正常的VR检测电路的VR检测值来继续施加高可靠性的转向辅助。

另外，在本发明中，即使在上述双系统的VR检测电路中的两个VR检测电路均被判断为发生了故障的情况下，可以缓和用于基于两个VR检测电路之间的相关关系来检测出故障的诊断阈值A和/或诊断阈值B的值和/或为了判定出在上述双系统的VR检测电路中，究竟是哪一个VR检测电路发生了故障，在判定与Vbat1的相关关系时使用的判定阈值C和/或判定阈值D的值，并且还可以进行第二次的故障诊断。因此，即使中途故障的检测能力下降，在本发明中，可以通过进行与上述诊断阈值和/或上述判定阈值的缓和的程度(例如，预先存储好的上述缓和前后的阈值比率等)相对应的辅助量限制，来防止双重故障时的过度辅助。

还有，因为上述电源电压VR还可以用于电源继电器的初期诊断等，所以还可以提高使用VR检测值的其他的所有的诊断的可靠性。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是本发明的实施方式的结构图。

图3是表示由本发明的诊断单元进行的诊断的动作示例的流程图。

具体实施方式

下面，参照图2和图3来说明本发明的实施方式。还有，关于与上述图1相同的构成部分，使用同样的附图标记来进行说明。

图2是表示本发明的电动助力转向装置的电源电压诊断装置的基本结构示例的图。还有，本发明的电源电压诊断装置基本上被包含在上述控制单元(ECU)30中。

在本实施方式中，如图2所示，在作为电源的电池(13)与来自电动机电源电路的电动机电源(VR电压)之间设有故障防护用继电器(R)，并且，在上述电池(13)与控制用电源(Vbat1电压)之间设有逆接防止二极管(D1)。另外，上述电动机电源(VR电压)和上述控制用电源(Vbat1电压)经由从上述电动机电源以控制用电源的方向为顺方向的二极管(D2)被连接在一起。

因为上述二极管(D2)的作用是当通常情况下的二极管(D1)发生了开路故障(open fault)的时候经由二极管(D2)就可以向系统进行供电，所以通过可以继续进行转向辅助直到点火开关(11)被关闭为止、以及在电池(13)的电压因诸如发动机启动时等而下降的情况下，关闭上述故障防护用继电器(R)，通过上述二极管(D2)将被积蓄在上述电动机电源(VR电压)的电解质电容器(C2)中的电荷供给控制用电源(Vbat1电压)，从而起到延迟上述控制用电源(Vbat1电压)下降到诸如上述控制单元之类的MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)的复位电压(リセット電圧)的时间的作用。

还有，作为上述电动机电源(VR电压)的检测手段，在上述电动机电源(VR电压)中设有双系统(两个系统)的VR检测电路，即，设有VR检测电路1(64)和VR检测电路2(66)。另外，作为上述控制用电源(Vbat1电压)的检测手段，在上述控制用电源中设有单系统(一个系统)的检测电路，即，设有Vbat1检测电路(62)。

还有，上述VR检测电路1(64)的输出电压VR1和上述VR检测电路2(66)的输出电压VR2均被连接到诊断单元(60)和VR选择单元(68)。

此外，优选地，上述Vbat1检测电路和上述VR检测电路均采用相同的电路结构，或，上述VR检测电路1和上述VR检测电路2均采用相同的电路结构。

接下来，上述诊断单元(60)进行上述各个检测电路的故障诊断，并根据故障诊断的结果，将VR选择信号输入到上述VR选择单元(68)，或，将辅助(停止/限制)信号输入到上述电流限制单元(33)。

还有，上述VR选择单元(68)还被连接到占空比控制单元(36)。通过基于上述诊断单元(60)的诊断结果，VR选择信号被输入到上述VR选择单元(68)，从而上述VR选择单元(68)选择VR1和VR2中的某一个输出，并将其输入到上述占空比(Duty)控制单元(36)，还有，在上述诊断单元(60)检测出VR检测电路发生了异常等的情况下，另行运算出的VR估计值被输入到上述VR选择单元(68)，然后，上述VR选择单元(68)将该VR估计值输入到上述占空比控制单元(36)。

还有，上述电动机电源(VR电压)被连接到电动机驱动电路(37)，基于由上述占空比控制单元(36)决定的用于进行电动机外加电压的调整的占空比值对上述电动机驱动电路(37)进行控制。

另外，电流限制单元(33)被连接到上述占空比控制单元(36)。由电流指令值运算单元(未在图中示出)基于转向扭矩(Th)和车速(Vel)运算出的电流指令值以及来自诊断单元(60)的辅助(停止/限制)信号被输入到上述电流限制单元(33)。上述电流限制单元(33)基于被输入进来的电流指令值等来进行最大电流的限制，并将限制了最大电流的电流指令值等输入到上述占空比控制单元(36)。

接下来，参照图3，对具有如上所述那样的基本结构的本发明的电动助力转向装置的电源电压诊断装置的动作进行说明。

在本发明的电源电压诊断装置中，如上所述那样，来自控制用电源电路的控制电压Vbat1经由Vbat1检测电路(62)被输入到上述诊断单元(60)，同样，来自电动机电源电路的电动机电源电压VR经由VR检测电路1(64)和VR检测电路2(66)分别被输入到上述诊断单元(60)。

在本发明的电源电压诊断装置中，例如，如图3所示，首先，上述诊断单元(60)进行VR相关诊断(步骤S1)。在上述VR相关诊断中，更具体地说，求出VR1与VR2的比率，并进行该比率的大小是否在从诊断阈值A到诊断阈值B的范围内的判断(步骤S2)。

作为结果，如果上述VR1与VR2的比率在比上述诊断阈值A大并且比上述诊断阈值B小的范围(A＜(VR1/VR2)＜B)内的话，则上述诊断单元(60)判断上述电源电压(VR)为正常，接下来，来自上述诊断单元(60)的指示被输出到VR选择单元(68)，然后，VR1从上述VR选择单元(68)被输出到占空比控制单元(36)，接下来，上述占空比控制单元(36)使用VR1来进行占空比运算(步骤S3)。

另一方面，当上述VR1与VR2的比率小于或等于上述诊断阈值A((VR1/VR2)≦A)的时候，或，当上述VR1与VR2的比率大于或等于上述诊断阈值B(B≦(VR1/VR2))的时候(在这里，A＜B)，再进行VR故障位置判定(步骤S4)。

上述VR故障位置判定是用来判定VR检测电路1和VR检测电路2中的哪一个检测电路发生了异常的。

然后，在上述VR故障位置判定中，首先，判断VR检测电路2(66)是否发生了异常(步骤S5)。上述VR检测电路2(66)是否发生了异常的判断是通过判断VR2与Vbat1的比率(VR2/Vbat1)是否小于判定阈值C(例如，C＝0.8)来进行的，或，是通过判断VR2与Vbat1的比率(VR2/Vbat1)是否大于判定阈值D(例如，D＝1.2)来进行的。

作为结果，当VR2与Vbat1的比率小于上述判定阈值C((VR2/Vbat1)＜C)的时候，或，当VR2与Vbat1的比率大于上述判定阈值D(D＜(VR2/Vbat1))的时候，被判断为VR2发生了异常。然后，在此情况下，返回到步骤S3，用来选择VR1的VR选择信号从上述诊断单元(60)被输出到VR选择单元(68)，然后，VR1从上述VR选择单元(68)被输出到占空比控制单元(36)，接下来，上述占空比控制单元(36)基于来自VR检测电路1(64)的VR1来进行占空比运算。

还有，在通过上述步骤S5被判定为VR2没有发生异常的情况下，接下来，判断VR检测电路1(64)是否发生了异常(步骤S6)。另外，上述VR检测电路1(64)是否发生了异常的判断是通过判断VR1与Vbat1的比率(VR1/Vbat1)是否小于判定阈值C来进行的，或，是通过判断VR1与Vbat1的比率(VR1/Vbat1)是否大于判定阈值D来进行的。

作为结果，当VR1与Vbat1的比率小于上述判定阈值C((VR1/Vbat1)＜C)的时候，或，当VR1与Vbat1的比率大于上述判定阈值D(D＜(VR1/Vbat1))的时候，被判定为VR1发生了异常。然后，在此情况下，前进到步骤S7，用来选择VR2的VR选择信号从上述诊断单元(60)被输出到VR选择单元(68)，然后，VR2从上述VR选择单元(68)被输出到占空比控制单元(36)，接下来，上述占空比控制单元(36)使用VR2来进行占空比运算。

另一方面，在被判定为VR1没有发生异常的情况下，在上述VR故障位置判定中，尽管无法判定VR检测电路1和VR检测电路2中的哪一方为故障位置，但由于通过VR相关诊断已经检测出了故障，所以还是无法确定故障位置。因此，在此情况下，通过将用来停止转向辅助或限制转向辅助的量(辅助量)的信号从上述诊断单元(60)输出到上述电流限制单元(33)(步骤S8)，以便可以一边限制辅助量，一边继续进行转向辅助本身。

还有，在如上所述那样限制辅助量的情况下，尽管可以通过基于预先存储了故障时的特性的存储器的数据等从电动机端子电压、PWM的占空比等估计出电动机电源电压VR并将其用于占空比控制，但由于使用这样的估计值的控制的可靠性低，所以本发明通过限制最大电流并减小输入扭矩―通电电流的特性增益来进行如上所述那样的限制了辅助量的转向辅助。

还有，在本发明中，在如上所述那样限制辅助量的情况下，缓和上述诊断阈值A、上述诊断阈值B、上述判定阈值C和上述判定阈值D中的一个或多个诊断阈值和/或判定阈值到所规定的程度之后，基于被缓和了的诊断阈值和/或判定阈值再次进行上述诊断和/或判定，然后，还可以将通过再次进行上述诊断和/或判定而得到的新的VR1和/或新的VR2应用在上述电动机电源电压VR的估计。然后，在此情况下，可以根据上述诊断阈值和/或上述判定阈值的缓和的程度(例如，预先存储好的上述缓和前后的阈值比率等)来限制辅助量，并进行限制了辅助量的转向辅助。

另外，在本发明中，缓和上述诊断阈值和/或上述判定阈值是指，对于上述诊断阈值A和上述判定阈值C来说，是指减少它们的值以便使它们被缓和后的值小于它们从前的值(它们被缓和前的值)，还有，对于上述诊断阈值B和上述判定阈值D来说，是指增加它们的值以便使它们被缓和后的值大于它们从前的值(它们被缓和前的值)。

还有，在如上所述那样缓和了诊断阈值和/或判定阈值的情况下，即使是基于从前的诊断阈值和/或从前的判定阈值检测出电源电压VR发生了异常，但由于可以根据基于新的诊断阈值和/或新的判定阈值进行的上述诊断和/或判定的结果来继续进行转向辅助，所以能够继续减轻驾驶员的转向操作负担。另外，在即使是如上所述那样再次进行了上述诊断和/或判定之后，但仍然被判定为VR1和VR2均发生了异常的情况下，本发明可以采用停止转向辅助，或，进一步限制辅助量并继续进行转向辅助的结构。

如上所述那样，根据本发明，可以提高电动机驱动电源电压的异常检测能力，同时，即使在检测出异常的情况下，也可以一边限制辅助量，一边继续进行转向辅助，从而可以减轻驾驶员的负担。

附图标记说明

1 转向盘(方向盘)

2 柱轴(转向轴或方向盘轴)

4a、4b 万向节

5 齿轮齿条机构

6a、6b 转向横拉杆

7a、7b 轮毂单元

8L、8R 转向车轮

10 扭矩传感器

11 点火开关

12 车速传感器

14 转向角传感器

20 电动机

30 控制单元(ECU)

33 电流限制单元

36 占空比控制单元

37 电动机驱动电路

60 诊断单元

62 Vbat1检测电路

64 VR检测电路1

66 VR检测电路2

68 VR选择单元

A、B 诊断阈值

C、D 判定阈值

D1、D2 二极管

C1、C2 电解质电容器

R 故障防护用继电器