[发明专利]电动助力转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及电动助力转向装置，其能够向车辆的转向系统提供由无刷直流电动机产生的助力，特别是限制大电流的连续通电时间，大电流流过向无刷直流电动机供给电流的电磁式电动机继电器，而且，通过控制流过电动机继电器的上述大电流，使其慢慢减少，从而将扭矩变动抑制在低程度。

另外，本发明涉及电动助力转向装置，其推测向无刷直流电动机供给电流的电磁式电动机继电器的继电器弹簧部温度或继电器线圈部温度，将所推测的温度与规定温度（临界值）进行比较，再根据其比较结果控制（减少或增加）继电器电流。

背景技术

利用电动机的旋转力对车辆的转向机构给予转向辅助力（助力）的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经减速机利用齿轮或皮带等传动机构，向转向轴或齿条轴给予转向辅助力。现有的电动助力转向装置，为了正确地产生转向辅助力的扭矩，进行电动机电流的反馈控制。反馈控制为调整电动机外加电流以使转向辅助指令值（电流指令值）与电动机电流检测值的差变小，电动机外加电流的调整一般通过PWM（脉冲宽度调制）控制的占空比的调整来进行。

如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明，方向盘1的柱轴（转向轴）2经过减速齿轮3、万向节4a及4b、齿臂机构5、转向横拉杆6a及6b，再通过轮毂单元7a、7b，连接在转向车轮8L、8R上。此外，在柱轴2中，设置有检测方向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对方向盘1的转向力进行辅助的电动机20经过减速齿轮3连接在柱轴2上。在控制电动助力转向装置的控制装置100中，在由电池13提供电力的同时，经过点火开关11，输入点火开关信号。控制装置100，根据由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行辅助（转向辅助）指令的转向辅助指令值的运算，通过向转向辅助指令值实施补偿等的电流控制值E，控制供给电动机20的电流。并且，车速Vel也可以从CAN（Controller Area Network，控制器局域网）等接收。

控制装置100主要由CPU（或MPU、MCU）构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。

参照图2对控制装置100的功能及动作进行如下说明。由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr及由车速传感器12检测出的车速Vel被输入到转向辅助指令值运算单元101中，利用辅助图运算转向辅助指令值Iref。运算得到的转向辅助指令值Iref，根据过热保护条件等，在最大输出限制单元102中限制输出，限制了最大输出的电流指令值I被输入到减法单元103。

并且，转向辅助指令值运算单元101中的转向辅助指令值Iref的运算，也可以在转向扭矩T及车速Vel的基础上，进一步利用转向角进行运算。

减法单元103求出电流指令值I与被反馈回来的电动机20的电动机电流i之间的偏差ΔI（=I-i），偏差ΔI被PI等电流控制单元104所控制，被控制的电流控制值E被输入到PWM控制单元105中进行占空比运算，通过运算了占空比的PWM信号PS，经由电动机驱动电路106驱动电动机20。电动机20的电动机电流i在电动机电流检测电路107中被检测，电动机电流i被输入到减法单元103中并被反馈。

在用电流控制值E控制电动机电流，驱动电动机的电动机驱动电路中，下述结构的电动机驱动电路被广泛地使用，即，使用将半导体开关元件（FET）与电动机桥接的电桥电路，用根据电流控制值E所决定的PWM信号的占空比，对半导体开关元件进行开/关（ON/OFF）控制，从而控制电动机电流，最近在电动机中使用无刷直流电动机。下面，简单地说明三相无刷直流电动机的电动机驱动电路。

无刷直流电动机的结构为，在定子上缠绕电机线圈，转子由永磁铁构成，根据永磁铁的旋转位置，控制流过与永磁铁位置相对应的磁极线圈的直流电流的时刻，以使永磁铁的磁场与电机线圈形成的磁场垂直相交。检测永磁铁的旋转位置的旋转传感器被设置在定子上，传感器的检测元件的个数与电动机的相数成比例，若是三相无刷直流电动机则需要三个检测元件。在旋转传感器的检测元件中，可使用亷价的霍尔元件等。