ES2261892T3 - Aparato electrico de direccion asistida. - Google Patents
Aparato electrico de direccion asistida.Info
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Abstract
Un aparato eléctrico de dirección asistida que asiste a la fuerza de dirección de un componente de dirección mediante un motor eléctrico accionado por un circuito en puente compuesto por una serie de órganos de conmutación controlados ON/OFF de acuerdo con señales de control suministradas desde un circuito de control, que se caracteriza por comprender: una serie de fusibles (F1, F2) incorporados para cortar el circuito cerrado que se forma al producirse un cortocircuito en los órganos de conmutación mencionados (T1, T2, T3, T4); un elemento cortocircuitado, con especificación de medios (22) para especificar un órgano de conmutación cortocircuitado (ej. T1); y medios para activar uno o más órganos de conmutación (ej. T3, T4) que no están cortocircuitados, para hacer que se produzca un flujo de corriente en el fusible (ej. F1) a fin de cortar un circuito cerrado, incluido el órgano de conmutación (ej. T1) especificado por dicho elemento cortocircuitado, que especifica los medios (22) de cortocircuitar al mismo tiempo dicho motor eléctrico (30).
Description
Aparato eléctrico de dirección asistida.
La presente invención se refiere a un aparato
eléctrico de dirección asistida diseñado para asistir la fuerza de
dirección de un componente de dirección mediante un motor
eléctrico.
En un aparato eléctrico de dirección asistida
convencional, cuando un órgano de conmutación constitutivo de un
circuito de excitación de un motor eléctrico sufre daños y se
cortocircuita, se desconecta un contacto de relé de un sistema de
suministro de energía para cortar la corriente.
Sin embargo, en el caso de los motores sin
escobillas, por ejemplo, aún cuando el circuito se desconecte y se
corte la corriente, se forma un circuito por el que fluye una
corriente inducida por el motor sin escobillas en uno de los
circuitos de fase U, V y W como mínimo del circuito de excitación.
Por lo tanto, cuando se utiliza el volante sin activar el aparato
eléctrico de dirección asistida, el motor sin escobillas funciona
como un generador y genera una corriente inducida. Entonces aparece
el riesgo de que el volante se vuelva extremadamente pesado y se
produzca una variación (ondulación del par de torsión) en el peso
del volante.
Para resolver estos problemas, convencionalmente
se han adoptado las siguientes medidas: se conecta un contacto de
relé a un trazado por el que fluye la corriente inducida, y el
contacto de relé se desconecta cuando se produce un cortocircuito;
se interpone un dispositivo de articulación, como por ejemplo un
embrague, entre el motor y sus sistemas de dirección, y el
dispositivo de articulación de desconecta si se produce un
cortocircuito, evitando así que el volante haga girar el motor y
genere corriente; además, se coloca un dispositivo de conmutación
en serie en el motor, y dicho dispositivo de conmutación se abre
cuando se produce alguna anormalidad y corta el trazado por el que
fluye la corriente inducida.
Sin embargo, todas estas medidas presentan
problemas de estructuras complicadas, incremento del número de
componentes, y aumento del coste de las piezas.
Debe tenerse en cuenta que, como técnica de
desconexión del circuito, la Solicitud de Patente japonesa
Laid-Open Nº 11-250790 (1999)
expone un fusible de fusión forzada para la fusión forzada de un
fusible, y un dispositivo de corte de corriente. Además, la Patente
Japonesa Nº 2662315 expone un dispositivo antirecalentamiento para
radiadores, a fin de evitar el recalentamiento del elemento de
calefacción mediante la detección de una condición anormal en la
que se produzca un funcionamiento incorrecto en el
electroventilador de un radiador, una alfombra eléctrica, u otra
sección similar. Además, la Solicitud de Patente japonesa
Laid-Open Nº 2001-43783 expone
dispositivos de protección tales como un fusible de corriente, un
fusible térmico y un fusible con una resistencia, que hacen
innecesario el calentamiento de la resina de sellado para el cierre
hermético de un aislamiento envolvente con resina de sellado, y que
por lo tanto evitan la fusión de las aleaciones con un punto de
fusión bajo o de las aleaciones solubles durante el cierre
hermético y previenen los errores de funcionamiento durante el
funcionamiento real.
La presente invención se ha creado con el
objetivo de resolver los problemas antes mencionados, y su
principal objetivo es proporcionar un aparato eléctrico de
dirección asistida que tenga estructuras simples que permitan una
reducción del coste de las piezas, y que evite que la fuerza
necesaria para el control de la dirección sea demasiado grande
cuando se produzca un cortocircuito.
Por cierto, la necesidad de cortar el trazado
por el que fluye la corriente inducida se presenta cuando se
produce un fallo permanente en un órgano de conmutación, por
ejemplo un cortocircuito. En tal caso, no se requiere recuperación
y sólo hay que cortar el trazado por el que fluye en ese momento
la corriente inducida. En consecuencia, para lograr el objetivo
anteriormente expuesto, el aparato eléctrico de dirección asistida
de la presente invención se caracteriza por proporcionar un fusible
en un trazado por el que posiblemente fluya una corriente inducida
y por la fusión forzada del fusible cuando se detecta un
cortocircuito.
Un primer aspecto del aparato eléctrico de
dirección asistida de la presente invención es un aparato eléctrico
de dirección asistida que asiste a la fuerza de dirección de un
componente de dirección mediante un motor eléctrico accionado por
un circuito en puente compuesto por una serie de órganos de
conmutación controlados ON/OFF de acuerdo con señales de control
suministradas desde un circuito de control, y que se caracteriza
por comprender: una serie de fusibles incorporados para cortar el
circuito cerrado que se forma al producirse un cortocircuito en los
órganos de conmutación mencionados; un elemento cortocircuitado,
con especificación de medios para especificar un órgano de
conmutación cortocircuitado; y medios para activar uno o más órganos
de conmutación que no están cortocircuitados, para hacer que se
produzca un flujo de corriente en el fusible a fin de cortar un
circuito cerrado, incluido el órgano de conmutación especificado
por dicho elemento cortocircuitado, que especifica los medios de
cortocircuitar al mismo tiempo dicho motor eléctrico.
De acuerdo con el primer aspecto del aparato
eléctrico de dirección asistida de la presente invención, la fuerza
de dirección del componente de dirección es asistido por el motor
eléctrico que es accionado por el circuito en puente compuesto de
toda una serie de órganos de conmutación. Se incluyen una serie de
fusibles para desconectar el circuito cerrado que se forma cuando
se produce un cortocircuito en los órganos de conmutación, y el
elemento cortocircuitado que especifica los medios, especifica un
órgano de conmutación cortocircuitado. Uno o más órganos de
conmutación que no están cortocircuitados se activan para que la
corriente fluya a un fusible para cortar un circuito cerrado,
incluido el órgano de conmutación cortocircuitado especificado por
el elemento cortocircuitado que especifica los medios, al mismo
tiempo cortocircuitando el motor eléctrico.
En consecuencia, se puede construir un aparato
eléctrico de dirección asistida que tenga estructuras simples y que
permita reducir el coste de las piezas y evite que la fuerza
requerida para el control de la dirección se vuelva demasiado
grande al producirse un cortocircuito.
Un segundo aspecto del aparato eléctrico de
dirección asistida de la presente invención se basa en el tercer
aspecto y se caracteriza por comprender además un circuito de
detección del voltaje del motor para detectar el voltaje entre
ambos extremos de dicho motor eléctrico; y un circuito de detección
de corriente para la detección del valor de una corriente que fluya
por dicho motor eléctrico, y donde dicho elemento cortocircuitado
que especifica los medios, especifica un órgano de conmutación
cortocircuitado, en base al voltaje detectado por dicho circuito de
detección del voltaje, al valor de corriente detectado por dicho
circuito de detección de corriente, y a las señales de control
emitidas a dicha serie de órganos de conmutación.
De acuerdo con el segundo aspecto del aparato
eléctrico de dirección asistida de la presente invención, en el
tercer aspecto, el circuito de detección de voltaje detecta el
voltaje entre ambos extremos del motor eléctrico, y su circuito de
detección de corriente detecta el valor de la corriente que fluye
por el motor eléctrico. El elemento cortocircuitado que especifica
los medios, especifica un órgano de conmutación cortocircuitado, en
base al voltaje detectado por dicho circuito de detección del
voltaje, al valor de corriente detectado por dicho circuito de
detección de corriente, y a las señales de control emitidas a dicha
serie de órganos de conmutación.
En consecuencia, se puede construir un aparato
eléctrico de dirección asistida que tenga estructuras simples y que
permita reducir el coste de las piezas y evite que la fuerza
requerida para el control de la dirección se vuelva demasiado
grande al producirse un cortocircuito.
Un tercer aspecto de un aparato eléctrico de
dirección asistida de la presente invención se basa en el primer
aspecto, y se caracteriza por el hecho de que los medios de
conexión de corriente y los medios de desconexión de corriente
están compuestos de un relé de seguridad contra fallos que
normalmente tiene un contacto abierto.
De acuerdo con el tercer aspecto del aparato
eléctrico de dirección asistida de la presente invención, en el
primer o el tercer aspecto, los medios de conexión de la corriente
y los medios de desconexión están compuestos de un relé de
seguridad contra fallos que normalmente tiene un contacto
abierto.
El objetivo anteriormente mencionado y otros
objetivos y prestaciones de la invención se verán en mayor detalle
en la siguiente descripción detallada acompañada de croquis.
La Fig. 1 es un diagrama sinóptico que muestra
la configuración de la parte esencial de un aparato eléctrico de
dirección asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 1 de la
presente invención;
La Fig. 2 es un diagrama sinóptico que muestra
un ejemplo de las estructuras de un motor sin escobillas y un
circuito de excitación del motor, junto con un circuito de
detección de corriente del motor del aparato eléctrico de dirección
asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 1 de la presente
invención;
La Fig. 3A y la Fig. 3B son diagramas de
funcionamiento que muestran el proceso del procesamiento de una
UCP, para explicar el funcionamiento del aparato eléctrico de
dirección asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 1 de la
presente invención;
La Fig. 4 es un diagrama sinóptico que muestra
la configuración de la parte esencial de un aparato eléctrico de
dirección asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 2 de la
presente invención; y
La Fig. 5A y la Fig. 5B son diagramas de
funcionamiento que muestran el proceso del procesamiento de una
UCP, para explicar el funcionamiento del aparato eléctrico de
dirección asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 2 de la
presente invención.
La siguiente descripción explica la presente
invención en detalle, con referencia a los croquis que ilustran los
modos de aplicación preferidos de la misma.
Modo de Aplicación
1
La Fig. 1 es un diagrama sinóptico que muestra
la configuración de la parte esencial de un aparato eléctrico de
dirección asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 1 de la
presente invención. En este aparato de dirección asistida, una
señal de detección del par de torsión que es detectado y emitido
por un sensor de par 10 para la detección del par de torsión
aplicado a un eje de la dirección (que no se muestra), es
suministrada mediante un circuito de interfaz 11 a una UCP 12, y
una señal de velocidad del vehículo que es detectada y emitida por
un sensor de velocidad del vehículo 20 para la detección de
velocidad de un vehículo, es suministrada mediante un circuito de
interfaz 21 a la UCP 12.
Una señal de control de relé emitida desde la
UCP 12 es introducida en un circuito de excitación de relé 15
(medio interrupción de corriente). El circuito de excitación de
relé 15 activa el control ON/OFF de un contacto de relé de
seguridad contra fallos 15a (medio conexión de corriente), de
acuerdo con las señales de control de relé emitidas desde la UCP
12. Debe tenerse en cuenta que el relé de seguridad contra fallos
15a normalmente es un contacto abierto para ejecutar la función de
seguridad contra fallos, y que el circuito de excitación de relé 15
normalmente lo establece en un estado cerrado (ON) cuando se activa
la entrada de corriente principal de un vehículo que lleva
incorporado el aparato eléctrico de dirección asistida de la
presente invención.
En relación con una tabla 16 de par de torsión
interno/corriente en la que se almacena por anticipado la relación
entre el par de torsión y el correspondiente valor objetivo de
corriente, la UCP 12 general un valor de instrucción para la
corriente del motor (valor de instrucción CM) basado en la señal de
detección del par de torsión, la señal de velocidad del vehículo, y
la última señal descrita de corriente del motor del vehículo. El
valor de instrucción de corriente del motor generado es
suministrado a un circuito de excitación del motor 13. El circuito
de excitación del motor 13 es alimentado con un suministro de
voltaje eléctrico por un acumulador P mediante el relé de seguridad
contra fallos 15a. En consecuencia, el circuito de excitación del
motor 13 activa y hace girar un motor sin escobillas 18, que es un
motor eléctrico de dirección asistida, en base al valor de
instrucción de corriente del motor suministrado.
La UCP 12 también genera la última señal
descrita de instrucción de fusión y la suministra al circuito de
excitación del motor 13.
Cuando el motor sin escobillas 18 está girando,
un detector de posición del rotor 14 detecta la posición del rotor
del motor sin escobillas 18. El circuito de excitación del motor 13
controla la rotación del motor sin escobillas 18, en base a la
señal de posición del rotor detectada por el detector de posición
del rotor 14.
El valor de la corriente de la corriente de
motor que fluye por el motor sin escobillas 18 es detectado por un
circuito de detección de corriente del motor 17 (medio de detección
de corriente) y es suministrado como señal de corriente del motor a
la UCP 12.
La Fig. 2 es un diagrama sinóptico que muestra
un ejemplo de las estructuras del motor sin escobillas 18 y del
circuito de excitación del motor 13, junto con el circuito de
detección de corriente del motor 17. El motor sin escobillas 18
comprende un estator 18a en el que las bobinas A, B y C están
conectadas en estrella a un rotor 18b al que hace girar un campo
giratorio magnético generado por las bobinas A, B y C; y el
detector de posición del rotor 14 para la detección de la posición
rotacional del rotor 18b.
En el circuito de excitación del motor 13, el
voltaje del suministro eléctrico del acumulador P está conectado a
un polo positivo de un circuito de conmutación 8b. El circuito de
conmutación 8b comprende un circuito para la bobina A en el que los
transistores Q1 y Q2 que están conectados en serie entre el polo y
el terminal en tierra y los diodos D1 y D2 que están conectados en
serie en la dirección inversa están conectados en paralelo; un
circuito para la bobina B en el que los transistores Q3 y Q4 que
están conectados en serie entre el polo y el terminal en tierra y
los diodos D3 y D4 que están conectados en serie en la dirección
inversa están conectados en paralelo; un circuito para la bobina C
en el que los transistores Q5 y Q6 que están conectados en serie
entre el polo y el terminal en tierra y los diodos D5 y D6 que
están conectados en serie en la dirección inversa están conectados
en paralelo, estando estos circuitos conectados en paralelo.
El otro terminal U de la bobina conectada en
estrella A D está conectado a un nodo de conexión común de los
transistores Q1 y Q2 y a un nodo de conexión común de los diodos D1
y D2. El otro terminal V de la bobina conectada en estrella B está
conectado a un nodo de conexión común de los transistores Q3 y Q4 y
a un nodo de conexión común de los diodos D3 y D4. El otro terminal
W de la bobina conectada en estrella C está conectado a un nodo de
conexión común de los transistores Q5 y Q6 y a un nodo de conexión
común de los diodos D5 y D6.
La posición rotacional del rotor 18b detectada
por el detector de posición del rotor 14 es transmitida a un
circuito de control de puerta 8c. La UCP 12A suministra al circuito
de control de puerta 8c las instrucciones de dirección rotacional y
su correspondiente valor de instrucción de corriente del motor
(valor de instrucción CM). Mediante la acción del control ON/OFF de
cada puerta de los transistores Q1 a Q6 de acuerdo con las
instrucciones de dirección rotacional suministradas desde la UCP 12
y la posición rotacional del rotor 18b detectada por el detector
de posición del rotor 14, el circuito de control de puerta 8c
conmuta el trazado de la corriente que fluye al rotor 18a a
U-V, U-W, V-W,
V-U, W-U, W-V, y
U-V, por ejemplo, y genera un campo giratorio
magnético en el rotor 18a.
El recorrido de los cables que conectan el
circuito de conmutación 8b a las respectivas bobinas A y B,
incorpora los fusibles Fa y Fb respectivamente(medio
interrupción de corriente). Los fusibles Fa y Fb se pueden montar
de manera que la línea de calentamiento 8d para permitir el flujo
de corriente desde un circuito de fusión 8a se enrolle alrededor
de los fusibles Fa y Fb o esté en contacto con ellos. En
consecuencia, cuando el circuito de fusión 8a provoca que la
corriente fluya por la línea de calentamiento 8d, los fusibles Fa y
Fb se funden. El circuito de fusión 8a provoca que la corriente
fluya por la línea de calentamiento 8d cuando recibe la instrucción
de fusión de la UCP 12.
El rotor 18b es un imán permanente, y gira
cuando recibe el par de torsión provocado por el campo giratorio
magnético generado por las bobinas A, B y C, es decir, el rotor
18a. Mediante la MIA (Modulación de Impulsos de Anchura), que
controla el ON/OFF de los transistores Q1 a Q6 de acuerdo con el
valor de instrucción de corriente del motor, el circuito de control
de puerta 8c también controla el aumento/disminución del par
rotacional del motor sin escobillas 18.
Los diodos D1 a D6 son diodos de volante para la
protección de los transistores Q1 a Q6, y también hacen que la
corriente siga fluyendo en el estator
18a.
18a.
El circuito de detección de corriente del motor
17 detecta el valor de la corriente que fluye en cada una de las
terminales U, V y W del motor sin escobillas 18, y la suministra
como una señal de corriente del motor a la UCP 12.
En relación con los diagramas de funcionamiento
de la Fig. 3A y la Fig. 3B que muestran el proceso del
procedimiento de la UCP 12, la siguiente descripción explica el
funcionamiento de un aparato eléctrico de dirección asistida que
posee esta configuración.
En la operación de dirección asistida, primero
la UCP 12 estudia si el señalizador F está en 0 o no (paso P1).
Asumamos que el señalizador F está puesto en 0 en su estado
inicial.
Cuando el señalizador F está en 0 (SÍ, en el
paso P1), la UCP 12 lee una señal de detección del par de torsión
detectado por el sensor de par 10 mediante el circuito de interfaz
11 (paso P2), y lee una señal de velocidad del vehículo detectada
por el sensor de velocidad del vehículo 20 mediante el circuito de
interfaz (paso P3).
A continuación, con relación a la tabla 16 de
par de torsión/corriente, la UCP 12 determina un calor objetivo de
corriente del motor, en base a la señal de velocidad del vehículo y
la señal de detección del par de torsión leído en los pasos P2 y
P3, respectivamente (paso P4).
Subsiguientemente, la UCP 12 lee una señal de
corriente del motor del circuito de detección de corriente del
motor 17 (paso P5), y valora si el valor leído de corriente del
motor excede o no el valor inicialmente predeterminado para un
cortocircuito (paso P6). Cuando el valor leído de corriente del
motor no excede el valor inicialmente predeterminado (NO, en el
paso P6), la UCP 12 calcula la diferencia entre el valor
determinado objetivo de corriente del motor en el paso P4 y el
valor de corriente del motor leído en el paso P5 (paso P7).
A continuación, sobre la base de la diferencia
calculada en el paso P7, la UCP 12 determina un valor de
instrucción de la corriente del motor a fin de provocar que una
corriente del valor objetivo de la corriente del motor fluya por el
motor sin escobillas 18 (paso P8).
Subsiguientemente, la UCP 12 determina un valor
de instrucción y una dirección rotacional correspondiente al valor
de instrucción de corriente del motor determinado en el paso P8
(paso P9), suministra el valor de instrucción CM determinado y la
señal de indicación de dirección rotacional al circuito de
excitación del motor 13 (paso P10), y luego retrocede y pasa a otro
proceso.
El circuito de excitación del motor 13 activa y
gira el motor sin escobillas 18, sobre la base del valor de
instrucción CM y la señal de indicación de dirección rotacional
suministrada desde la UCP 12, como se ha descrito más arriba.
En el paso P6, cuando el valor de corriente del
motor leído en el paso P5 excede el valor inicialmente
predeterminado (SÍ, en el paso P6), la UCP 12 considera si esta
condición constituye un cortocircuito o no, sobre la base de si la
condición ha persistido o no por un período de tiempo
predeterminado (paso P11). Cuando no se trata de un cortocircuito
(NO, en el paso P11), la UCP 12 calcula la diferencia entre el
valor objetivo de corriente del motor determinado en el paso P4 y
el valor de corriente del motor leído en el paso P5 (paso P7), y
ejecuta el mismo procedimiento que antes.
Por otro lado, en el paso P11, cuando la
condición en la que el valor de corriente del motor leído en el
paso P5 excede al valor inicialmente determinado ha persistido por
el período de tiempo determinado y se ha considerado que es un
cortocircuito (SÍ, en el paso P11), entonces la UCP 12 emite una
señal de control de relé al circuito de accionamiento del relé 15
para desconectar el contacto de relé de seguridad contra fallos 15a
(paso P12), y luego interrumpe el suministro de energía del
suministro de corriente P al circuito de conmutación 8b y coloca el
señalizador F en 1 (paso P13).
A continuación, la UCP 12 lee una señal de
corriente del motor del circuito de detección de corriente del
motor 17 (paso P14), y considera si el valor leído de señal de
corriente del motor excede o no un segundo valor predeterminado que
es muy inferior al primer valor predeterminado (paso P15). Cuando
el valor de la señal de corriente del motor leído en el paso P14 no
excede el segundo valor predeterminado (NO, en el paso P15), la UCP
12 retrocede y pasa a otro proceso. Debe tenerse en cuenta que el
segundo valor predeterminado corresponde al valor de corriente de la
corriente inducida que se genera cuando el motor sin escobillas
actúa como un generador por el funcionamiento del volante.
Por otro lado, cuando el valor de la señal de
corriente del motor leída en el paso P14 excede el segundo valor
predeterminado (SÍ, en el paso P15), la UCP 12 emite una
instrucción de fusión al circuito de fusión 8a (paso P16), y luego
retrocede y pasa a otro proceso.
En el paso P16, cuando la UCP 12 da una
instrucción de fusión, el circuito de fusión 8a provoca que la
corriente fluya por la línea de calentamiento 8d y, desde ella, a
los fusibles Fa y Fb, como se ha descrito más arriba.
Debe tenerse en cuenta que, en el paso P1,
cuando el señalizador no está en 0, es decir, cuando está en 1 (NO,
en el paso P1), el relé de seguridad contra fallos 15a ya ha sido
desconectado y no se ejecuta ninguna operación de dirección
asistida. Por lo tanto, la UCP 12 lee una señal de corriente del
motor del circuito de detección de corriente del motor 17 (paso
P14), y considera si el valor de la señal de corriente del motor
leída excede o no el segundo valor predeterminado (paso P15). Los
procesos subsiguientes son los mismos que los anteriores.
Modo de aplicación
2
La Fig. 4 es un diagrama sinóptico que muestra
la configuración de la parte esencial de un aparato eléctrico de
dirección asistida, de acuerdo con el Modo de Aplicación 2 de la
presente invención. En este aparato de dirección asistida, los
transistores de potencia T1, T2, T3 y T4 como órganos de
conmutación forman un circuito en puente entre el suministro de
energía P y el terminal al suelo.
Este circuito en puente establece un puente
entre un nodo de conexión en el que los transistores de potencia T1
y T2 están conectados en serie y un nodo de conexión en el que los
transistores de potencia T3 y T4 están conectados en serie, y un
motor de CC 30 están conectado en serie entremedio. Los diodos D1,
D2, D3 y D4 están conectados en paralelo a los transistores de
potencia T1, T2, T3 y T4, respectivamente, en dirección contraria a
la dirección del flujo de corriente desde el suministro de energía
P. El suministro de energía P y su circuito en puente anteriormente
mencionado están conectados mediante un relé de seguridad contra
fallos 23a y una resistencia R1 para la detección de corriente.
Un fusible F1 está conectado entre el transistor
de potencia T2 y su terminal a tierra, y un fusible F2 está
conectado entre la resistencia R1 y el transistor de potencia
T3.
A través de un circuito de interfaz 11, se
suministra a la UCP 22 una señal de detección del par de torsión de
un sensor de par 10 para la detección del par de torsión aplicado a
un eje de la dirección (que no se muestra).
Además, a través de un circuito de interfaz 21,
se suministra a la UCP 22 una señal de velocidad del vehículo
desde un sensor de velocidad del vehículo 20 para la detección de
la velocidad del vehículo.
Con relación a una tabla 22 de par de torsión
interno/corriente, que almacena la relación entre el par y un valor
anticipado objetivo de corriente correspondiente, la UCP 22 genera
una instrucción de valor de la corriente del motor correspondiente
a la señal de detección del par de torsión y a la señal de
velocidad del vehículo suministradas. El valor de instrucción de
corriente del motor generado incluye valores de señal para
controlar la magnitud del valor de corriente del motor y su
dirección rotacional, y es introducido en una unidad de control CM
3I.
La unidad de control CM 31 genera una señal CM
que tiene un factor de marcha de acuerdo con la instrucción de
valor de corriente de motor introducida desde la UCP 22. Por
ejemplo, al accionar y hacer girar el motor de CC 30 en una
dirección positiva, la unidad de control de CM 31 activa el
transistor de potencia T4, y también activa el transistor de
potencia T1 mediante la señal de CM. Por otro lado, al accionar y
hacer girar el motor de CC 30 en la dirección contraria, la unidad
de control de CM 31 activa el transistor de potencia T2, y también
activa el transistor de potencia T3 mediante la señal de CM.
Se suministra un voltaje entre ambos extremos de
la resistencia R1 a un circuito de detección de la corriente del
motor 27, para detectar un valor de voltaje. La señal de detección
del circuito de detección de la corriente del motor 27 es
suministrada como señal de feedback a la UCP 22.
Se suministra un voltaje entre ambos extremos
del motor de CC 30 a un circuito de detección de la corriente del
motor 28 para detectar un valor de voltaje. La señal de detección
del circuito de detección de voltaje del motor 28 es suministrada
a la UCP 22.
Una señal de control del relé emitida por la UCP
22 es suministrada al circuito de excitación de relé 23. El
circuito de excitación de relé 23 ejecuta un control ON/OFF del
relé de seguridad contra fallos 23a, de acuerdo con la señal de
control del relé suministrada desde la UCP 22. Debe tenerse en
cuenta que el relé de seguridad contra fallos 23a normalmente es un
contacto abierto para ejecutar la función de seguridad contra
fallos, y que el circuito de excitación de relé 23 normalmente lo
establece en un estado cerrado (ON) cuando se activa la entrada de
corriente principal de un vehículo que lleva incorporado el aparato
eléctrico de dirección asistida de la presente invención.
Cuando el valor de corriente del motor detectado
por el circuito de detección de corriente del motor 27 excede un
límite máximo que ha sido establecido como criterio para un
cortocircuito, o cuando un valor de par de torsión excesivamente
grande es detectado por el sensor de par 10, la UCP 22 suministra
una señal de control de relé al circuito de excitación de relé 23,
por la que se desconecta el relé de seguridad contra fallos 23a y
se interrumpe el suministro de corriente P al circuito en
puente.
En relación con los diagramas de funcionamiento
de la Fig. 5A y la Fig. 5B que muestran el proceso del
procedimiento de la UCP 22, la siguiente descripción explica el
funcionamiento de un aparato eléctrico de dirección asistida que
posee esta configuración.
En la operación de conducción asistida, primero
la UCP 22 lee una señal de detección del par de torsión detectado
por el sensor de par 10 mediante el circuito de interfaz 11 (paso
P22), y lee una señal de velocidad del vehículo detectada por el
sensor de velocidad del vehículo 20 mediante el circuito de
interfaz 21 (paso P24).
Después, con relación a la tabla de par de
torsión/corriente 22a, la UCP 22 determina un valor objetivo de
corriente del motor basado en la señal de velocidad del vehículo
leída en el paso P24 y la señal de detección del par de torsión
leído en el paso P22 (paso P26).
Después, la UCP 22 lee una señal de corriente
del motor del circuito de detección de corriente del motor 27 (paso
P28), y considera si el valor de corriente del motor leído excede
el límite máximo anteriormente mencionado (paso P29). Cuando el
valor de corriente del motor leído excede el límite máximo (SÍ, en
el paso P29), la UCP 22 considera si esta condición es un
cortocircuito o no, sobre la base de si la condición ha persistido
o no durante un período de tiempo predeterminado (paso P38).
Cuando la señal del valor de corriente del motor
leída no excede el valor predeterminado (NO, en el paso P29), o
cuando la condición no es un cortocircuito (NO, en el paso P38), la
UCP 22 calcula la diferencia entre el valor objetivo de corriente
del motor determinado en el paso P26 y el valor de señal de
corriente del motor leído en el paso P28 (paso P30). Después, sobre
la base de la diferencia calculada, la UCP 22 determina un valor de
instrucción de corriente del motor, a fin de que una corriente del
valor objetivo de corriente fluya por el motor de CC (paso
P32).
A continuación, la UCP 22 determina un valor de
instrucción de CM y una dirección rotacional de acuerdo con el
valor de instrucción de corriente del motor determinado en el paso
P32 (paso P34), y emite y suministra el valor de instrucción de CM
determinado y la señal de indicación de dirección a una unidad de
control de CM 31 (paso P36), y luego retrocede y pasa a otro
proceso.
La unidad de control de CM 31 activa y hace
girar el motor de CC 30, en base el valor de instrucción de CM y la
señal de indicación de dirección de rotación suministrados desde la
UCP 22, como se describe más arriba.
Por otro lado, en el paso P38, cuando se
considera que la condición en la que el valor de la señal de
corriente del motor leído excede el valor predeterminado ha
persistido por el período de tiempo predeterminado y por lo tanto
es un cortocircuito (SÍ, en el paso P38), la UCP 22 considera si el
transistor de potencia T1 está cortocircuitado o no (paso P40).
Cuando el transistor de potencia T1 no está cortocircuitado (NO, en
el paso P40), la UCP 22 considera si el transistor de potencia T2
está cortocircuitado o no (paso P42).
Cuando el transistor de potencia T2 no está
cortocircuitado (NO, en el paso P42), la UCP 22 considera si el
transistor de potencia T3 está cortocircuitado o no (paso P44).
Como se ha descrito anteriormente, la UCP 22 funciona como un
elemento cortocircuitado que especifica los medios.
Cuando el transistor de potencia T3 no está
cortocircuitado (NO, en el paso P44), la UCP 22 determina que el
transistor de potencia T4 está cortocircuitado, y activa los
transistores de potencia T1 y T2 a fin de desconectar el circuito
cerrado formado por los transistores de potencia T4, T2 y el motor
de CC 30 (paso P46). En consecuencia, fluye una corriente excesiva
en el fusible F1, mediante el cortocircuitado del motor de CC 30, y
el fusible F1 se funde.
A continuación, la UCP 22 suministra una señal
de control de relé al circuito de excitación de relé 23, para
desconectar el relé de seguridad contra fallos 23a (paso P47), y
retrocede.
Cuando el transistor de potencia T1 está
cortocircuitado (SÍ, en el paso P40), la UCP 22 activa el
transistor de potencia T3 y T4 a fin de desconectar un circuito
cerrado formado por los transmisores de potencia T1, T3 y el motor
de CC 30 (paso P48). En consecuencia, fluye una corriente excesiva
en el fusible F2, mediante el cortocircuitado del motor de CC 30, y
el fusible F2 se funde. A continuación, la UCP 22 suministra una
señal de control de relé al circuito de excitación de relé 23, para
desconectar el relé de seguridad contra fallos 23a (paso P47), y
retrocede.
Cuando el transistor de potencia T2 está
cortocircuitado (SÍ, en el paso P42), la UCP 22 activa el
transistor de potencia T1 a fin de desconectar un circuito cerrado
formado por los transmisores de potencia T2, T4 y el motor de CC 30
(paso P50). En consecuencia, fluye una corriente excesiva en el
fusible F1, mediante el cortocircuitado del motor de CC 30, y el
fusible F1 se funde. A continuación, la UCP 22 suministra una señal
de control de relé al circuito de excitación de relé 23, para
desconectar el relé de seguridad contra fallos 23a (paso P47), y
retrocede.
Cuando el transistor de potencia T3 está
cortocircuitado (SÍ, en el paso P44), la UCP 22 activa el
transistor de potencia T4 a fin de desconectar un circuito cerrado
formado por los transmisores de potencia T1, T3 y el motor de CC 30
(paso P52). En consecuencia, fluye una corriente excesiva en el
fusible F2, mediante el cortocircuitado del motor de CC 30, y el
fusible F2 se funde. A continuación, la UCP 22 suministra una señal
de control de relé al circuito de excitación de relé 23, para
desconectar el relé de seguridad contra fallos 23a (paso P47), y
retrocede.
La UCP 22 considera si cada uno de los
transistores de potencia T1, T2, T3 y T4 está cortocircuitado o no,
sobre la base de la señal de detección del circuito de detección de
corriente del motor 27, la señal de detección del circuito de
detección del voltaje del motor 28, y la señal de control de cada
uno de los transistores de potencia T1, T2, T3 y T4.
Por ejemplo, en una condición en la que el
transistor de potencia T2 está activado y el transistor de potencia
T3 es accionado por la señal de CM, cuando el voltaje de detección
del circuito de detección del voltaje del motor 28 está en 0 y el
valor de la señal de detección del circuito de detección de la
corriente del motor 27 no ha cambiado y sigue teniendo el valor de
corriente alto, entonces la UCP 22 determina que el transistor de
potencia T1 está cortocircuitado. Cuando el voltaje de detección
del circuito de detección del voltaje del motor 28 está en 0 y el
valor de la señal de detección del circuito de detección de la
corriente del motor 27 ha sido cambiado por la señal de CM,
entonces la UCP 22 determina que el transistor de potencia T4 está
cortocircuitado. Además, cuando el voltaje de detección del
circuito de detección del voltaje del motor 28 no está en 0 y el
valor de la señal de detección del circuito de detección de
corriente del motor 27 no ha cambiado, entonces la UCP 22 determina
que el transistor de potencia T3 está cortocircuitado.
En una condición en la que el transistor de
potencia T4 está activado y el transistor de potencia T1 es
accionado por la señal de CM, cuando el voltaje de detección del
circuito de detección del voltaje del motor 28 está en 0 y el valor
de la señal de detección del circuito de detección de la corriente
del motor 27 no ha cambiado y sigue teniendo el valor de corriente
alto, entonces la UCP 22 determina que el transistor de potencia T3
está cortocircuitado. Cuando el voltaje de detección del circuito
de detección del voltaje del motor 28 está en 0 y el valor de la
señal de detección del circuito de detección de la corriente del
motor 27 ha sido cambiado por la señal de CM, entonces la UCP 22
determina que el transistor de potencia T2 está cortocircuitado.
Además, cuando el voltaje de detección del circuito de detección
del voltaje del motor 28 no está en 0 y el valor de la señal de
detección del circuito de detección de corriente del motor 27 no ha
cambiado, entonces la UCP 22 determina que el transistor de
potencia T1 está cortocircuitado.
Debe tenerse en cuenta que el Modo de Aplicación
2 explica un ejemplo en el que el circuito de excitación es un
puente de tipo H. Sin embargo, incluso cuando el circuito de
excitación es un puente multifase, como por ejemplo un puente
trifásico, huelga decir que se pueden tener la misma función y el
mismo efecto.
Como se ha descrito en detalle más arriba, de
acuerdo con los aspectos primero y segundo de un aparato eléctrico
de dirección asistida de la presente invención, se puede construir
un aparato eléctrico de dirección asistida que tenga estructuras
simples para permitir una reducción del coste de las piezas y
evitar que la fuerza requerida para el control de la dirección sea
demasiado grande si se produce un cortocircuito.
Además, de acuerdo con otro aspecto de un
aparato eléctrico de dirección asistida de la presente invención,
como el fusible conectado a la bobina del estartor del motor
eléctrico funciona como el medio de interrupción de la corriente,
es posible prevenir con certeza que el motor eléctrico funcione
como un generador.
Además, de acuerdo con el tercer aspecto de un
aparato eléctrico de dirección asistida de la presente invención,
en el primer aspecto, como el medio de conexión eléctrica y el
medio de desconexión eléctrica están compuestos de un relé de
seguridad contra fallos que normalmente tiene un contacto abierto,
el aparato eléctrico de dirección asistida siempre funciona de
manera segura.
Claims (3)
1. Un aparato eléctrico de dirección asistida
que asiste a la fuerza de dirección de un componente de dirección
mediante un motor eléctrico accionado por un circuito en puente
compuesto por una serie de órganos de conmutación controlados
ON/OFF de acuerdo con señales de control suministradas desde un
circuito de control, que se caracteriza por comprender:
una serie de fusibles (F1, F2) incorporados para
cortar el circuito cerrado que se forma al producirse un
cortocircuito en los órganos de conmutación mencionados (T1, T2,
T3, T4);
un elemento cortocircuitado, con especificación
de medios (22) para especificar un órgano de conmutación
cortocircuitado (ej. T1); y
medios para activar uno o más órganos de
conmutación (ej. T3, T4) que no están cortocircuitados, para hacer
que se produzca un flujo de corriente en el fusible (ej. F1) a fin
de cortar un circuito cerrado, incluido el órgano de conmutación
(ej. T1) especificado por dicho elemento cortocircuitado, que
especifica los medios (22) de cortocircuitar al mismo tiempo dicho
motor eléctrico (30).
2. El aparato eléctrico de dirección asistida
según lo especificado en la reivindicación 1: que se
caracteriza por comprender además:
un circuito de detección del voltaje del motor
(28) para detectar el voltaje entre ambos extremos de dicho motor
eléctrico (30); y
y un circuito de detección de corriente (27)
para la detección del valor de una corriente que fluya por dicho
motor eléctrico (30), y
donde dicho elemento cortocircuitado que
especifica los medios (22), especifica un órgano de conmutación
cortocircuitado (ej. T1), en base al voltaje detectado por dicho
circuito de detección del voltaje (28), al valor de corriente
detectado por dicho circuito de detección de corriente (27), y a
las señales de control emitidas a dicha serie de órganos de
conmutación (T1, T2, T3, T4).
3. El aparato eléctrico de dirección asistida
según lo especificado en la reivindicación 1: que se
caracteriza por el hecho de que dichos medios de conexión de
corriente (15a: 23a) y dichos medios de desconexión de corriente
(15: 23) están compuestos de un relé de seguridad contra fallos que
normalmente tiene un contacto abierto.
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