电动助力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电动助力转向装置，其向车辆的转向系统施加由电动机产生的辅助力，特别是涉及一种即使在电源电压(电池电压)下降时，也能够通过限制占空比，以达到不损坏操舵性能，并可以可靠地保护被装载在FET电桥电路上的齐纳二极管的电动助力转向装置。
【背景技术】
[0002]利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(assist)的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经减速机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。为了准确产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置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的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整PWM(脉宽调制)控制的占空比来进行。
[0003]如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。操舵手柄I的柱轴(转向轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿臂机构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上设有检测操舵手柄I的转向扭矩的扭矩传感器10，对操舵手柄I的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元100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100。另外，在具备空转停止功能的车辆中，通过稳压电路30，再经由点火开关11点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于由扭矩传感器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，进行作为辅助(转向辅助)指令的转向辅助指令值的运算，通过对转向辅助指令值实施补偿等得到的电流控制值E，控制供给电动机20的电流。此外，车速Vel也能够从CAN (Control Ier Area Network，控制器局域网络)等处获得。
[0004]控制单元100主要由CPU (也包含MPU或MCU)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。
[0005]参照图2说明控制单元100的功能和动作。如图2所示，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被输入到转向辅助指令值运算单元101中；使用辅助图运算转向辅助指令值Iref。基于过热保护条件等，最大输出限制单元102限制运算得到的转向辅助指令值Iref的输出；被限制了最大输出的电流指令值I被输入到减法单元103。
[0006]此外，关于在转向辅助指令值运算单元101中进行的转向辅助指令值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。
[0007]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A I ( = 1-1);偏差Δ I由PI等电流控制单元104控制；被控制的电流控制值E被输入到PWM(脉冲宽度调制)控制单元105中，并进行占空比的运算，根据已经运算了占空比的PffM信号PS，通过电动机驱动电路106驱动电动机20。电动机20的电动机电流i在由电动机电流检测电路107来检测，电动机电流i被输入到减法单元103中并被反馈。
[0008]如图3所示，对电动机驱动电路106的结构例进行说明，在电动机20为三相电动机的情况下，电动机驱动电路106由FET门驱动电路106A、逆变器106B及升压电路106C等构成，其中，FET门驱动电路106A根据来自PffM控制单元105的PffM信号PS驱动场效应晶体管(FET)FETl?FET6的各门极；逆变器106B由FETl?FET6的三相电桥电路构成；升压电路106C对FET1、FET2及FET3的高侧进行升压。另外，突波吸收用二极管Dl?D6被逆并联内置在FETl?FET6的各个源极一漏极之间；在高侧FETl?FET3的门极一源极之间各连接一对门极保护用齐纳二极管ZDl?ZD3。
[0009]作为电源的电池13经过电源继电器RL对逆变器106B进行供电。逆变器106B具备串联连接的FETl及FET4、串联连接的FET2及FET5、和串联连接的FET3及FET6，由并联连接这三个串联连接的FET列的电桥电路构成。从该逆变器106B的FETl与FET4的连接点、FET2与FET5的连接点以及FET3与FET6的连接点，分别通过供给路径a、b、c，各相的电动机相电流被供给电动机20。
[0010]在这样的电动助力转向装置中，电池13对控制单元100、扭矩传感器10、电动机20等负载机器进行供电。为了正常、稳定地辅助驾驶员的转向操作，需要将电池13的电源电压(电池电压)维持在规定的稳定范围内(例如10?15V)。但是，在启动(cranking)等的情况下，有会产生电源电压下降的可能性。
[0011]在电源电压下降的状态下，电动机驱动电路106中所使用的FET的门驱动电压也下降。在这种情况下，如果FET的门极一源极之间的电压(VGS)下降的话，则漏极一源极之间的导通电阻(RDS(ON))会急剧变大。另外，最大驱动电流1_与FET的容许功率值Pa之间，具有如下述式I所示的关系。
[0012][式I]
[0013]Pa = RDS (ON).Iniax2
[0014]这里，Pa为FET的容许功率值，RDS (ON)为FET的源极一漏极之间的导通电阻，Inax为可以流过FET的电动机最大电流。
[0015]根据上述式I的关系可知，当驱动控制电动机20时，如果FET导通电阻RDS(ON)变大的话，则功率损耗就会变大。因此，如果电源电压下降的话，因FET的功率损耗产生热量而使温度上升，甚至，如果电源电压继续下降的话，则可能会发生FET烧损的故障。
[0016]另外，如果电源电压显著下降，下降到扭矩传感器10的最低工作电压以下的话，则扭矩传感器10的输出会下降，操舵手柄I的中立位置会发生偏离，电动机20的电流特性也会偏离操舵手柄I的中立位置。因此，产生操舵手柄转向力的左右偏差，严重的话，会发生出现“跑偏(/、>卜''少取6扎)”等转向感变差的问题。即，如果下降至某一个电压值以下的话，扭矩传感器10将变得不能正常工作。
[0017]因此，当电源电压下降时，为了保持良好的转向感，需要限制或停止辅助控制。为了解决这样的问题，专利文献1(日本特开2005-193751号公报)中提出了一种电动助力转向装置，其在电源电压下降时，根据电源电压，利用可变的限制值来限制辅助量。另外，在专利文献2(日本特开2007-290429号公报)中提出了一种电动助力转向装置，其具有低电压时低导通电阻的半导体开关元件，当电源电压为工作电压下限值以上时，对电动机进行控制；当电源电压低于工作电压时，停止对电动机的控制。
[0018]现有技术文献
[0019]专利文献
[0020]专利文献1:特開2005-193751号公報
[0021]专利文献2:特開2007-290429号公報
【发明内容】
[0022]本发明要解决的技术问题
[0023]但是，近年来，为了满足从环境保护的观点考虑的要求，具备在车辆停止/驻车时令发动机停止运转的功能，也就是所谓空转停止功能的车辆在增加，在这样的车辆(也包括在行驶中启动发动机的混合动力车辆等)中，为了再次启动已经停止了的发动机，要频繁地执行启动。然后，启动时电源电压的变化非常剧烈，有时电源电压会超出可以进行辅助的电压范围，在这种情况下辅助有可能会突然停止。如果发生了辅助停止的话，可能会发生反冲等转向举动或杂音等，将大大地影响电动助力转向装置的整体品质。
[0024]专利文献I的电动助力转向装置，由于根据电源电压的数值来辅助水平直至达到工作极限电压，所以具有能够进行平滑的辅助控制的特征。但是，如果电源电压下降至辅助停止电压以下的话，则停止辅助控制，因此存在不能适用于像启动那样电源电压有可能降低至相当低水平的情况的问题。
[0025]另外，专利文献2的电动助力转向装置，通过使用低电压时导通电阻低的FET，来减少发热量，使得即使在低电压下也能工作，但在启动时发生电压下降，且变动很大，低于扭矩传感器的工作电压，有可能控制会变得不稳定。
[0026]在通过用稳压电路将再次启动发动机时的下降电压升压升至一定电压来对被装载在具备空转停止功能的车辆上的电动助力转向装置的点火电压进行补偿的情况下，如果再次启动发动机的话