JP2003200838A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇圧回路からの出力電圧に関わらず、電動モ
ータへの印加電圧が急変しないように制御を行う電動パ
ワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 マイコンには各種センサの検出値が入力
され（Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６）、モータに供給すべき
目標電流値Ｉｔを算出し（Ｓ１８）、目標電流値Ｉｔと
電流検出値Ｉｓとの偏差を算出してフィードバック制御
のための指令値Ｖを生成し（Ｓ２０）、指令値Ｖに基づ
いて算出デューティ比Ｄｃを算出し（Ｓ２２）、算出デ
ューティ比Ｄｃが１００％等の閾値Ｄ０を超える場合、
昇圧回路３０を起動して（Ｓ２６）、出力デューティ比
Ｄｐ（＝Ｄｃ×Ｖｏｆｆ／Ｖｏｎ）を算出する（Ｓ２
８）。上記閾値Ｄ０以下の場合、昇圧回路３０を停止し
て（Ｓ３０）、算出デューティ比Ｄｃを出力デューティ
比Ｄｐとする（Ｓ３２）。算出された出力デューティ比
ＤｐはＰＷＭ信号生成回路に与えられる（Ｓ３４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両操舵のための
操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを
駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操
舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関し、
さらに詳しくは、バッテリ電圧を昇圧して電動モータに
印加すべき電圧を生成する昇圧回路を含む電動パワース
テアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、運転者がハンドル（ステアリ
ングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータ
を駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を
与える電動パワーステアリング装置が用いられている。
この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操
作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出す
るトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサで
検出される操舵トルクに基づき電動モータに流すべき電
流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モ
ータに実際に流れる電流の値との偏差に基づき、電動モ
ータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動
モータの駆動手段は、例えば、その指令値に応じたデュ
ーティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する
ＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比
Ｄｐに応じてオン／オフするパワートランジスタを用い
て構成されるモータ駆動回路とから成り、そのデューテ
ィ比Ｄｐに応じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電
動モータに印加する。ここで電動モータに印加される電
圧Ｖｏｕｔと、バッテリの電圧ＶｂおよびＰＷＭ信号の
デューティ比Ｄｐとの関係は次式（１）のように表すこ
とができる。 Ｖｏｕｔ ＝ Ｖｂ×Ｄｐ／１００ …（１） この電圧を印加することにより電動モータに流れる電流
は電流検出器によって検出され、この検出値と上記目標
値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用
される。電動パワーステアリング装置では、このように
して、操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が電
動モータに流れるようにフィードバック制御が行われ
る。

【０００３】このような電動パワーステアリング装置に
おいては、バッテリの電圧を昇圧して供給する昇圧回路
をさらに付加する構成が知られている。この昇圧回路に
は種々の構成が考えられる。図７は、昇圧回路の一例を
示した回路図である。この昇圧回路は、外部から制御信
号が入力されてこれに応じたパルス波を出力する発振回
路４０と、当該パルス波が入力され、これに応じてスイ
ッチング動作を行うトランジスタＴｒ４１と、このスイ
ッチング動作によってエネルギーの蓄積と放出とを繰り
返すコイルＬ４１と、コンデンサＣ４１，Ｃ４２とを備
える。この昇圧回路は、発振回路４０からのパルス波に
よってトランジスタＴｒ４１にスイッチング動作を行わ
せ、コイルＬ４１に流れる電流をオン・オフすることに
より、コイルＬ４１におけるエネルギーの蓄積と放出と
を繰り返し、ダイオードＤ４１のカソード端子側に高電
圧を繰り返し発生させて、コンデンサＣ４２により平滑
された昇圧電圧を生成する。このような構成によれば、
モータに対して昇圧した電圧を与えることにより、より
大きなトルクが得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、例えば、通常
時には上記昇圧回路が起動されず、電動モータに対して
はバッテリの電圧が印加されており、より大きな操舵補
助力が必要なときには、電動モータに対してバッテリの
電圧よりも大きな電圧を印加するために上記昇圧回路が
起動される構成が考えられる。典型的には、モータ駆動
回路に与えられるＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐが１０
０％に達しても、さらにより大きな操舵補助力が必要と
されるときに昇圧回路が起動される。図８は、この昇圧
回路の起動タイミングと電動モータへの印加電圧との関
係を模式的に表したグラフである。より詳細には、図８
（ａ）は、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐの時間変化を
表しており、図８（ｂ）は、昇圧前の電圧をＶｏｆｆ、
昇圧後の電圧をＶｏｎとして、昇圧回路からの出力電圧
の時間変化を表しており、図８（ｃ）は、電動モータへ
の印加電圧の時間的変化を表している。これらの図が示
すように時刻ｔ１において昇圧回路が起動されると、例
えば１２Ｖのバッテリ電圧が１８Ｖに昇圧されるので、
ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐが１００％であるなら
ば、上式（１）より電動モータへの印加電圧Ｖｏｕｔは
１８Ｖとなる。

【０００５】しかし、このように昇圧回路が起動される
ことにより電動モータへの印加電圧が急に上昇すると、
操舵補助力もまた急激に上昇する。そのため、運転者の
操舵フィーリングを悪化させてしまうことになる。この
ことは、起動していた昇圧回路が停止する場合も同様で
ある。

【０００６】また、上記のように、電動パワーステアリ
ング装置では、操舵トルクに基づき設定される目標値の
電流が電動モータに流れるようにフィードバック制御が
行われるが、電動モータへの印加電圧の急変は、当該フ
ィードバック制御における外乱として作用する。したが
って、場合によっては応答が振動して制御システムが安
定しないこともある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、昇圧回路が起動
されまたは停止される場合にも、電動モータへの印加電
圧が急変しないように制御を行う電動パワーステアリン
グ装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵ト
ルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両
のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワース
テアリング装置であって、前記電動モータに流れる電流
を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段
と、与えられる指令値に応じて前記電動モータを駆動す
るモータ駆動手段と、与えられる指示に応じて、前記モ
ータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵ト
ルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに
流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モ
ータのフィードバック制御のための指令値を算出して前
記モータ駆動手段に与えるモータ駆動制御手段と、算出
された前記指令値に応じて前記昇圧手段を制御するため
に、前記昇圧手段に対して前記指示を与える昇圧制御手
段と、前記昇圧制御手段が前記昇圧手段に対して、前記
モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示
を与える場合には、昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖ
ｏｎで除算した値に応じて前記モータ駆動制御手段が算
出した指令値を補正する補正手段とを備えることを特徴
とする。

【０００９】このような第１の発明によれば、昇圧回路
を起動する場合には、昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧
Ｖｏｎで除算した値を用いて補正を行うので、電源電圧
が昇圧回路の起動により急に上昇したとしてもモータへ
の印加電圧には変化が生じない。これにより、操舵補助
力の急激な上昇が生じないため、昇圧回路が起動した場
合であっても、運転者の操舵フィーリングを良好に保つ
ことができる。また、昇圧回路が停止する場合も同様
に、モータへの印加電圧には変化が生じないため、操舵
補助力の急激な低下が生じず、運転者の操舵フィーリン
グを良好に保つことができる。さらに、モータへの印加
電圧が急変しないため、上記フィードバック制御におけ
る外乱が生じず、安定したフィードバック制御を行うこ
とができる。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、前記
昇圧制御手段は、算出された前記指令値に応じて、前記
昇圧手段に対して前記モータ駆動手段に供給すべき電圧
を昇圧するか否かの指示を与えることを特徴とする。

【００１１】第３の発明は、第１の発明において、前記
昇圧制御手段は、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧
を昇圧する場合には、算出された前記指令値に応じた電
圧に昇圧するように、前記昇圧手段に対して前記指示を
与えることを特徴とする。

【００１２】第４の発明は、第１の発明において、前記
モータ駆動手段は、前記指令値に応じてデューティ比の
変化するＰＷＭ信号に基づき前記電動モータを駆動し、
前記モータ駆動制御手段は、前記ＰＷＭ信号が有すべき
デューティ比を前記指令値に基づいて算出し、前記昇圧
制御手段は、前記モータ駆動制御手段によって算出され
たデューティ比が１００％または１００％近傍の所定値
を超える場合にのみ前記昇圧手段が前記昇圧前電圧Ｖｏ
ｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するように前記指示を与
え、前記補正手段は、前記昇圧制御手段が前記モータ駆
動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与える
場合には、前記モータ駆動制御手段によって算出された
デューティ比に対して、前記昇圧前電圧Ｖｏｆｆを前記
昇圧後電圧Ｖｏｎで除算して得られる値を乗算すること
により補正することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。 ＜１．全体構成＞図１は、本発明の一実施形態に係る電
動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車
両構成と共に示した概略図である。この電動パワーステ
アリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンド
ル（ステアリングホイール）１００に一端が固着される
ステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャ
フト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０
４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャ
フト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセ
ンサ３と、この電動パワーステアリング装置が搭載され
る車両の車速を検出する車速センサ４と、ハンドル操作
（操舵操作）による運転者の負荷を軽減するための操舵
補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発
生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達
する減速ギア７と、車載バッテリ８からイグニションス
イッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３や
車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動
を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えてい
る。

【００１４】ここで、ステアリングシャフト１０２にお
いて、ハンドル１００側の部分と、減速ギア７を介して
操舵補助トルクＴａの加えられる部分との間にはトーシ
ョンバーが介装されている。トルクセンサ３は、そのト
ーションバーのねじれを検出することにより操舵トルク
を検出する。このようにして検出された操舵トルクの検
出値Ｔｓは、操舵トルク検出信号としてトルクセンサ３
から出力され、ＥＣＵ５に入力される。また、車速セン
サ４は、車両の車速の検出値Ｓｓを示す信号を車速信号
として出力する。この車速信号もＥＣＵ５に入力され
る。

【００１５】このような電動パワーステアリング装置を
搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作す
ると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によ
って検出され、その操舵トルクの検出値Ｔｓと車速セン
サ４によって検出された車速Ｓｓとに基づいてＥＣＵ５
によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操
舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギア７を介し
てステアリングシャフト１０２に加えられることによ
り、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわ
ち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モ
ータ６の発生する操舵補助力によるトルク（以下「操舵
補助トルク」という）Ｔａとの和が、出力トルクＴｂと
して、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニ
オン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が
回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によ
ってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端
はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１
０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の
往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。

【００１６】＜２．制御装置の構成および動作＞図２
は、上記電動パワーステアリング装置の制御装置である
ＥＣＵ５の詳細な構成を示すブロック図である。このＥ
ＣＵ５は、マイコン１０と、ＰＷＭ信号生成回路１７
と、電流検出器１９と、モータ駆動回路２０と、昇圧回
路３０とを備えている。

【００１７】電流検出器１９は、モータ６に実際に供給
される電流すなわちモータ６に流れる電流を検出し、そ
の電流を示す電流検出値Ｉｓを出力する。この電流検出
値Ｉｓはマイコン１０に入力される。

【００１８】ＰＷＭ信号生成回路１７は、後述するマイ
コン１０によって生成された指令値Ｖに応じた出力デュ
ーティ比Ｄｐのパルス信号、すなわち後述する指令値Ｖ
に応じてパルス幅の変化するパルス幅変調信号（ＰＷＭ
信号）を生成する。なお、このＰＷＭ信号生成回路１７
の機能は、マイコン１０によって実現されてもよい。

【００１９】モータ駆動回路２０は、上記ＰＷＭ信号の
出力デューティ比Ｄｐに応じた電圧をモータ６に印加す
る。図３は、このモータ駆動回路２０の一構成例を示す
回路図である。この例では、４個の電力用の電界効果型
トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）２１〜２４によ
ってブリッジ回路が構成されており、このブリッジ回路
は、昇圧回路３０からの電源ラインと接地ラインとの間
に接続されている。そして、右方向操舵を補助する方向
のトルク（以下「右方向トルク」という）をモータ６に
発生させるべき場合は、ＰＷＭ信号生成回路１７からＦ
ＥＴ２１，２４のゲートに上記ＰＷＭ信号が入力され、
ＦＥＴ２２，２３のゲートにはそれらをオフさせる所定
信号が入力される。これにより、ＰＷＭ信号のパルス幅
に相当する期間だけＦＥＴ２１，２４がオンして、指令
値Ｖに応じた大きさの電圧がモータ６に印加され、モー
タ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大き
さの右方向トルクを発生する。一方、左方向操舵を補助
する方向のトルク（以下「左方向トルク」という）をモ
ータ６に発生させるべき場合は、ＰＷＭ信号生成回路１
７からＦＥＴ２２，２３のゲートに上記ＰＷＭ信号が入
力され、ＦＥＴ２１，２４のゲートにはそれらをオフさ
せる所定信号が入力される。これにより、ＰＷＭ信号の
パルス幅に相当する期間だけＦＥＴ２２，２３がオンし
て、指令値Ｖに応じた大きさの電圧がモータ６に印加さ
れ、モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応
じた大きさの左方向トルクを発生する。

【００２０】このように、ＰＷＭ信号生成回路１７とモ
ータ駆動回路２０からなるモータ駆動手段に与えられる
出力デューティ比Ｄｐに応じてモータ６に電流が供給さ
れ、この電流に応じた大きさのトルクがモータ６から発
生する。ここで、ＰＷＭ信号の出力デューティ比Ｄｐが
最大値（１００％）付近になると、出力デューティ比Ｄ
ｐを変更してモータ６に流す電流値を増大することはで
きなくなる。それ以上にモータ６へ電流を供給する必要
がある場合には、昇圧回路３０によって電圧を昇圧して
モータ６に与える。

【００２１】昇圧回路３０は、イグニションスイッチ９
を介してバッテリ８と接続されており、マイコン１０か
らの指令に応じてバッテリ８からの電源電圧を昇圧し、
モータ駆動回路２０へ供給する。以下、図４を参照し
て、この昇圧回路３０の詳細な構成および動作について
説明する。昇圧回路３０は、所定のインダクタンスを有
するリアクトル３１０と、リアクトル３１０に電流を流
したり遮断したりするためのＬＯ−ＭＯＳ３１１と、リ
アクトル３１０からモータ駆動回路２０へ電流を流すた
めのＨＩ−ＭＯＳ３１２と、平滑コンデンサＣ１とを含
み、これらは、図４に示すように接続されている。すな
わち、リアクトル３１０の一端はバッテリ８に接続さ
れ、他端は、ＬＯ−ＭＯＳ３１１を介して接地されると
共に、ＨＩ−ＭＯＳ３１２を介してモータ駆動回路２０
に接続されている。また、ＨＩ−ＭＯＳ３１２のドレイ
ン端子はコンデンサＣ１を介して接地されている。な
お、上記のＬＯ−ＭＯＳ３１１およびＨＩ−ＭＯＳ３１
２は、いずれもＭＯＳ型のトランジスタである。

【００２２】この昇圧回路３０の動作は、従来例として
前述したダイオードを用いた昇圧回路の動作と同様であ
る。また、トランジスタの駆動には発振回路の信号を用
いてもよいが、ここでは、マイコン１０によって設定さ
れる所定のデューティ比でパルス幅が変化するパルス幅
変調信号（以下「ＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号」という）Ｓ
ｐを用いるものとする。すなわち、ＬＯ−ＭＯＳ３１１
のゲート（Ｇ端子）へＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓｐが与
えられると、その信号ＳｐにおけるＨレベル期間だけＬ
Ｏ−ＭＯＳ３１１がＯＮされて、バッテリ８からリアク
トル３１０へ電流が流れる。その信号ＳｐにおけるＨレ
ベル期間に続くＬレベル期間では、上記ＬＯ−ＭＯＳ３
１１はＯＦＦされて、リアクトル３１０を流れる電流が
遮断されると共に、上記ＬＯ−ＭＯＳ３１１と相反的に
駆動されるＨＩ−ＭＯＳ３１２がそのＬレベル期間だけ
ＯＮされる。そうすると、電流の遮断による磁束の変化
を妨げるように、ＯＮされているＨＩ−ＭＯＳ３１２の
ドレイン（Ｄ端子）側に高電圧が発生する。このような
動作を繰り返すことによって発生する高電圧は、平滑コ
ンデンサＣ１によって平滑されて、モータ駆動回路２０
へ与えられる。なお、ここではＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号
Ｓｐは、マイコン１０の上記処理とは並行的に実行され
る独立したプロセス（タスク）によって生成されてもよ
いし、図示されない新たなパルス生成回路によって生成
されてもよい。

【００２３】マイコン１０は、入力された上記操舵トル
ク検出信号Ｔｓ、車速信号Ｓｓ、および電流検出値Ｉｓ
に基づいて、適切な操舵補助力を発生させるために、Ｐ
ＷＭ信号生成回路１７へ上記指令値Ｖを与える。以下、
マイコン１０の動作について図５に示すフローチャート
を参照しながら説明する。

【００２４】まず、マイコン１０には、操舵トルクの検
出値Ｔｓ、車速の検出値Ｓｓ、および電流検出値Ｉｓが
それぞれ入力される（ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１
６）。次に、マイコン１０は、入力された操舵トルクの
検出値Ｔｓに対して位相補償を施し、その位相補償後の
値および車速の検出値Ｓｓに基づいて、モータ６に供給
すべき目標電流の値（目標電流値）Ｉｔを算出する処理
（以下「目標電流設定処理」という）を行う（ステップ
Ｓ１８）。具体的には、適切な操舵補助力を発生させる
ためにモータ６に供給すべき目標電流値Ｉｔと操舵トル
クとの関係を車速をパラメータとして示すテーブル
（「アシストテーブル」と呼ばれる）を参照して、目標
電流値Ｉｔを設定する。

【００２５】さらに、マイコン１０は、上記目標電流値
Ｉｔと、電流検出器１９から出力される電流検出値Ｉｓ
との偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。そして、この偏差Ｉｔ
−Ｉｓに基づき比例積分制御演算によって、フィードバ
ック制御のための指令値（以下、単に「指令値」とい
う）Ｖを生成する演算（以下「フィードバック制御演
算」という）を行う（ステップＳ２０）。この指令値Ｖ
は、モータ６に目標電流値Ｉｔの電流が流れるように、
偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づくフィードバック制御を行うため
の指令値であり、次式（２）により与えられる。 Ｖ＝Ｋｐ・（Ｉｔ−Ｉｓ）＋Ｋｉ・∫（Ｉｔ−Ｉｓ）ｄｔ …（２） ただし、Ｋｐは比例積分制御演算における比例制御のゲ
インであり、Ｋｉは比例積分制御演算における積分制御
のゲインである。そして、この指令値Ｖに基づいて、上
記ＰＷＭ信号生成回路１７に与えられる出力デューティ
比Ｄｐが算出される。もっとも、出力デューティ比Ｄｐ
は、信号を生成する際には１００％を超えることができ
ない。そこで、指令値Ｖに基づいて、１００％を超える
値を許容する計算上のデューティ比（以下「算出デュー
ティ比」という）Ｄｃをまず算出する（ステップＳ２
２）。

【００２６】次に、この算出デューティ比Ｄｃが１００
％または１００％近傍の所定値である閾値Ｄ０を超える
か否かを判定する（ステップＳ２４）。この判定の結
果、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近
傍の所定値を超える場合には（Ｄｃ＞Ｄ０）、昇圧回路
３０を起動する（ステップＳ２６）。すなわち、上記算
出デューティ比Ｄｃが最大値（１００％）付近であるに
もかかわらず、さらにモータへ供給する電流が必要であ
る場合には、出力デューティ比Ｄｐのみを用いて偏差Ｉ
ｔ−Ｉｓに基づくフィードバック制御を行うことができ
なくなる。そこで、モータ６に昇圧した電圧を印加して
モータ６に目標電流値Ｉｔの電流が流れるように、昇圧
回路を起動する。なお、昇圧回路３０がすでに起動して
いる場合には、その起動状態を維持したままで、次のス
テップＳ２８の処理に進む。次のステップＳ２８では、
次式（３）から、出力デューティ比Ｄｐを算出する。 Ｄｐ ＝ Ｄｃ×Ｖｏｆｆ／Ｖｏｎ …（３） ここで、Ｖｏｆｆは昇圧回路３０が昇圧する前の電圧値
であり、Ｖｏｎは昇圧回路３０から出力される昇圧後の
電圧値である。実際には、Ｖｏｆｆはバッテリ８の電圧
値Ｖｂにほぼ等しい。これらの電圧値には、対応する箇
所に設けられた図示されていない電圧センサにより計測
された値が用いられてもよいし、予め定められた平均的
な電圧値が用いられてもよい。このように、昇圧後の電
圧Ｖｏｎに応じて出力デューティ比Ｄｐを算出すれば、
昇圧回路３０が起動されたときにもモータ６への印加電
圧にはほとんど変化が生じない。したがって、操舵補助
力の急激な上昇が生じないため、運転者の操舵フィーリ
ングを悪化させてしまうこともない。図６は、この昇圧
回路の起動タイミングとモータ電圧との関係を模式的に
表したグラフである。より詳細に説明すれば、図６
（ａ）は、出力デューティ比Ｄｐの時間変化を表してお
り、図６（ｂ）は、昇圧回路３０からの出力電圧の時間
変化を表しており、図６（ｃ）は、モータ６への印加電
圧の時間的変化を表している。これらの図に示すように
時刻ｔ１において昇圧回路が起動されると、例えば１２
Ｖのバッテリ電圧が１８Ｖに昇圧されるが、ＰＷＭ信号
の出力デューティ比Ｄｐが１００％から上式（３）に基
づいて算出された値、ここでは約６６％（＝１００×１
２／１８）に減少することにより、結局モータ６への印
加電圧は変化しない。その後、制御周期毎に出力デュー
ティ比Ｄｐを１００％まで漸増させる。

【００２７】また、上記ステップＳ２４の判定の結果、
算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の
所定値以下である場合には（Ｄｃ≦Ｄ０）、昇圧回路３
０を停止する（ステップＳ３０）。なお、昇圧回路３０
がすでに停止している場合には、次のステップＳ３２の
処理に進む。次のステップＳ３２では、マイコン１０
は、算出デューティ比Ｄｃを出力デューティ比Ｄｐとす
る。

【００２８】マイコン１０は、以上のようにして算出さ
れた出力デューティ比ＤｐをＰＷＭ信号生成回路１７に
与える（ステップＳ３４）。その後、処理はステップＳ
１２へ戻る。こうしてマイコン１０は、図５に示すステ
ップＳ１２〜Ｓ３４までの処理を繰り返して行う。

【００２９】＜３．効果＞上記実施形態によれば、算出
デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定
値を超える場合には、昇圧回路３０を起動するととも
に、昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎで除算した
値に上記算出デューティ比Ｄｃを乗算した値を出力デュ
ーティ比Ｄｐとするので、電源電圧が昇圧回路３０の起
動により急に上昇したとしてもモータ６への印加電圧に
は変化が生じない。これにより、操舵補助力の急激な上
昇が生じないため、昇圧回路が起動した場合であって
も、運転者の操舵フィーリングを良好に保つことができ
る。また、昇圧回路が停止する場合も同様に、モータ６
への印加電圧には変化が生じないため、操舵補助力の急
激な低下が生じず、運転者の操舵フィーリングを良好に
保つことができる。さらに、モータ６への印加電圧が急
変しないため、上記フィードバック制御における外乱が
生じず、安定したフィードバック制御を行うことができ
る。

【００３０】＜４．変形例＞上記実施形態では、算出デ
ューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定値
を超える場合に昇圧回路３０が起動されるように説明し
たが、昇圧回路３０を起動するための閾値には特に制限
はない。

【００３１】また、上記実施形態では、昇圧回路３０を
起動する場合、その起動後に出力デューティ比Ｄｐが算
出されＰＷＭ信号生成回路１７に与えられる（ステップ
Ｓ２６，Ｓ２８，Ｓ３４）。しかし、上記昇圧回路３０
の起動動作と出力デューティ比Ｄｐの算出および出力動
作とはほぼ同時に、典型的にはモータ６に流れる電流が
大きく変化しない時間内に行われればよく、その先後は
問わない。したがって、上記ステップＳ２６における昇
圧回路３０の起動処理は、ステップＳ２８またはＳ３４
の処理と同時に行われても、その後に行われてもよい。

【００３２】また、上記実施形態では、昇圧回路３０の
起動動作と停止動作により、昇圧前電圧Ｖｏｆｆと昇圧
後電圧Ｖｏｎとの２段階に電圧を切り替える（ステップ
Ｓ２６，Ｓ３０）。しかし、昇圧電圧は、何段階かに切
り替えられてもよい。具体的には、上記ステップＳ２６
における昇圧回路３０の起動処理に代えて、マイコン１
０は、予め設定された複数の閾値のいずれかを超えた場
合に、対応して設定された昇圧電圧を昇圧回路３０が出
力するような昇圧電圧設定処理を行うようにしてもよ
い。例えば、昇圧電圧にはＶｏｎ１〜Ｖｏｎ５の５段階
が用意されており、上記ステップＳ２６における昇圧回
路３０の起動処理に代えて、予め設定された複数の閾値
（例えば１００％を超える５段階の算出デューティ比Ｄ
ｃ）のいずれかを超えた場合に、それぞれに対応する昇
圧電圧Ｖｏｎ１〜Ｖｏｎ５を昇圧回路３０に出力させる
ように構成してもよい。ここで、昇圧回路３０に昇圧電
圧Ｖｏｎ１〜Ｖｏｎ５を出力させるためには、これらの
昇圧電圧に対応する５種類のＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓ
ｐのデューティ比を予め設定しておき、マイコン１０ま
たは図示されない新たなパルス生成回路により対応する
デューティ比を有するＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓｐを生
成して、昇圧回路３０に与える方法が考えられる。

【００３３】さらに、昇圧電圧は、連続的に変更されて
もよい。具体的には、上記ステップＳ２６における昇圧
回路３０の起動処理に代えて、マイコン１０は、所定の
計算式または条件判断式に基づき算出された昇圧電圧を
昇圧回路３０に出力させるような昇圧電圧設定処理を行
うようにしてもよい。その場合、上記ステップＳ２８に
おいて用いられる昇圧後電圧Ｖｏｎは、その値が連続的
に変化する。このことから、上記昇圧後電圧Ｖｏｎに
は、昇圧回路３０の出力端等に設けられた電圧センサに
よって計測された値を用いるのが好ましい。

【００３４】なお、上記のように昇圧電圧が連続的に変
化する場合には、電源電圧が昇圧回路３０により急激に
上昇または下降することがない。したがって、モータ６
への印加電圧が急変しないことから、操舵補助力の急変
が生じず、運転者の操舵フィーリングを良好に保つこと
はできる。しかし、昇圧電圧が連続的に変化する場合に
も上記フィードバック制御において昇圧に起因する外乱
を生じないようにすることができるため、昇圧電圧の制
御状態とは独立して安定したフィードバック制御を行う
ことができる点で、昇圧電圧に基づいて補正した出力デ
ューティ比Ｄｐを用いる上記構成は有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリ
ング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概
略図である。

【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装
置における制御装置（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図
である。

【図３】上記実施形態におけるモータ駆動回路の構成を
示す回路図である。

【図４】上記実施形態における昇圧回路の構成を示す回
路図である。

【図５】上記実施形態におけるマイコンの動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】上記実施形態における昇圧回路の起動タイミン
グとモータ電圧との関係を模式的に表したグラフであ
る。

【図７】従来の昇圧回路の構成を示す回路図である。

【図８】従来の昇圧回路の起動タイミングとモータ電圧
との関係を模式的に表したグラフである。

【符号の説明】

３ …トルクセンサ ４ …車速センサ ５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ） ６ …モータ ８ …バッテリ １０ …マイコン １７ …ＰＷＭ信号生成回路 １９ …電流検出器 ２０ …モータ駆動回路 ３０ …昇圧回路 ３１０…リアクトル ３１１…ＬＯ−ＭＯＳ ３１２…ＨＩ−ＭＯＳ Ｉｔ …目標電流値 Ｉｓ …電流検出値（モータ電流） Ｔｓ …操舵トルクの検出値 Ｓｓ …車速の検出値 Ｖ …指令値 Ｓｐ …ＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号 Ｄｃ …算出デューティ比 Ｄｐ …出力デューティ比 Ｖｂ …バッテリ電圧 Ｖｏｎ…昇圧後電圧 Ｖｏｆｆ…昇圧前電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC42 DA15 DA23 DA64 DD10 DD17 DE02 EC24 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA31 5H571 AA03 BB02 BB04 CC04 EE02 GG04 HA09 HD02 JJ03 LL22 MM14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両操舵のための操作手段に加えられる
   操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当
   該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パ
   ワーステアリング装置であって、 前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出
   値を出力する電流検出手段と、 与えられる指令値に応じて前記電動モータを駆動するモ
   ータ駆動手段と、 与えられる指示に応じて、前記モータ駆動手段に供給す
   べき電圧を昇圧する昇圧手段と、 前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵ト
   ルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに
   流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モ
   ータのフィードバック制御のための指令値を算出して前
   記モータ駆動手段に与えるモータ駆動制御手段と、 算出された前記指令値に応じて前記昇圧手段を制御する
   ために、前記昇圧手段に対して前記指示を与える昇圧制
   御手段と、 前記昇圧制御手段が前記昇圧手段に対して、前記モータ
   駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与え
   る場合には、昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎで
   除算した値に応じて前記モータ駆動制御手段が算出した
   指令値を補正する補正手段とを備えることを特徴とす
   る、電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記昇圧制御手段は、算出された前記指
   令値に応じて、前記昇圧手段に対して前記モータ駆動手
   段に供給すべき電圧を昇圧するか否かの指示を与えるこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリ
   ング装置。
3. 【請求項３】 前記昇圧制御手段は、前記モータ駆動手
   段に供給すべき電圧を昇圧する場合には、算出された前
   記指令値に応じた電圧に昇圧するように、前記昇圧手段
   に対して前記指示を与えることを特徴とする、請求項１
   に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記モータ駆動手段は、前記指令値に応
   じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号に基づき前記電
   動モータを駆動し、 前記モータ駆動制御手段は、前記ＰＷＭ信号が有すべき
   デューティ比を前記指令値に基づいて算出し、 前記昇圧制御手段は、前記モータ駆動制御手段によって
   算出されたデューティ比が１００％または１００％近傍
   の所定値を超える場合にのみ前記昇圧手段が前記昇圧前
   電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するように前記
   指示を与え、 前記補正手段は、前記昇圧制御手段が前記モータ駆動手
   段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与える場合
   には、前記モータ駆動制御手段によって算出されたデュ
   ーティ比に対して、前記昇圧前電圧Ｖｏｆｆを前記昇圧
   後電圧Ｖｏｎで除算して得られる値を乗算することによ
   り補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動パ
   ワーステアリング装置。