[發明專利]電動助力轉向裝置

有效

• 申請號: 201380074827.0
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN105163999B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 中山幸雄;坂口徹;星讓;田中真一;新郷正憲
• 申請（專利權）人: 日本精工株式會社
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 謝順星,張晶

技術領域

本發明涉及一種電動助力轉向裝置，其向車輛的轉向系統施加由電動機產生的輔助力，特別是涉及一種即使在電源電壓(電池電壓)下降時，也能夠通過限制占空比，以達到不損壞操舵性能，并可以可靠地保護被裝載在FET電橋電路上的齊納二極管的電動助力轉向裝置。

背景技術

利用電動機的旋轉力對車輛的轉向機構施加轉向輔助力(assist)的電動助力轉向裝置，將電動機的驅動力經減速機由齒輪或皮帶等傳送機構，向轉向軸或齒條軸施加轉向輔助力。為了準確產生轉向輔助力的扭矩，現有的電動助力轉向裝置進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調整電動機外加電壓，以便使轉向輔助指令值(電流指令值)與電動機電流檢測值的差變小，電動機外加電壓的調整通常用調整PWM(脈寬調制)控制的占空比來進行。

如圖1所示，對電動助力轉向裝置的一般結構進行說明。操舵手柄1的柱軸(轉向軸)2經過減速齒輪3、萬向節4a和4b、齒臂機構5、轉向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設有檢測操舵手柄1的轉向扭矩的扭矩傳感器10，對操舵手柄1的轉向力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對控制電動助力轉向裝置的控制單元100進行供電，同時，經過點火開關11，點火信號被輸入到控制單元100。另外，在具備空轉停止功能的車輛中，通過穩壓電路30，再經由點火開關11點火信號被輸入到控制單元100。控制單元100基于由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Tr和由車速傳感器12檢測出的車速Vel，進行作為輔助(轉向輔助)指令的轉向輔助指令值的運算，通過對轉向輔助指令值實施補償等得到的電流控制值E，控制供給電動機20的電流。此外，車速Vel也能夠從CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)等處獲得。

控制單元100主要由CPU(也包含MPU或MCU)構成，該CPU內部由程序執行的一般功能，如圖2所示。

參照圖2說明控制單元100的功能和動作。如圖2所示，由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Tr和由車速傳感器12檢測出的車速Vel被輸入到轉向輔助指令值運算單元101中；使用輔助圖運算轉向輔助指令值Iref。基于過熱保護條件等，最大輸出限制單元102限制運算得到的轉向輔助指令值Iref的輸出；被限制了最大輸出的電流指令值I被輸入到減法單元103。

此外，關于在轉向輔助指令值運算單元101中進行的轉向輔助指令值Iref的運算，也可以在轉向扭矩T及車速Vel的基礎上，進一步利用轉向角進行運算。

減法單元103求出電流指令值I與被反饋回來的電動機20的電動機電流i之間的偏差ΔI(＝I-i)；偏差ΔI由PI等電流控制單元104控制；被控制的電流控制值E被輸入到PWM(脈沖寬度調制)控制單元105中，并進行占空比的運算，根據已經運算了占空比的PWM信號PS，通過電動機驅動電路106驅動電動機20。電動機20的電動機電流i在由電動機電流檢測電路107來檢測，電動機電流i被輸入到減法單元103中并被反饋。

如圖3所示，對電動機驅動電路106的結構例進行說明，在電動機20為三相電動機的情況下，電動機驅動電路106由FET門驅動電路106A、逆變器106B及升壓電路106C等構成，其中，FET門驅動電路106A根據來自PWM控制單元105的PWM信號PS驅動場效應晶體管(FET)FET1～FET6的各門極；逆變器106B由FET1～FET6的三相電橋電路構成；升壓電路106C對FET1、FET2及FET3的高側進行升壓。另外，突波吸收用二極管D1～D6被逆并聯內置在FET1～FET6的各個源極—漏極之間；在高側FET1～FET3的門極—源極之間各連接一對門極保護用齊納二極管ZD1～ZD3。

作為電源的電池13經過電源繼電器RL對逆變器106B進行供電。逆變器106B具備串聯連接的FET1及FET4、串聯連接的FET2及FET5、和串聯連接的FET3及FET6，由并聯連接這三個串聯連接的FET列的電橋電路構成。從該逆變器106B的FET1與FET4的連接點、FET2與FET5的連接點以及FET3與FET6的連接點，分別通過供給路徑a、b、c，各相的電動機相電流被供給電動機20。

在這樣的電動助力轉向裝置中，電池13對控制單元100、扭矩傳感器10、電動機20等負載機器進行供電。為了正常、穩定地輔助駕駛員的轉向操作，需要將電池13的電源電壓(電池電壓)維持在規定的穩定范圍內(例如10～15V)。但是，在啟動(cranking)等的情況下，有會產生電源電壓下降的可能性。