JP2007283953A

JP2007283953A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2007283953A
Application number: JP2006115439A
Authority: JP
Inventors: Koji Sasajima; 晃治笹嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: JP4869771B2

Abstract

【課題】適切なアシストトルクを出力する。
【解決手段】制御回路４３は、昇圧回路４２に入力される入力電圧に応じた入力電流に対する所定の上限値を設定するマップ等を備え、相電流センサ１０ｃにより検出されたモータ電流と、ＰＷＭインバータ３１でのパルス幅変調のデューティとを乗算して得た入力電流が、入力電圧に応じた所定の上限値以下であるか否かを判定する。制御回路４３は、昇圧回路４２の入力電流が所定の上限値よりも大きい場合には、入力電流と所定の上限値との偏差に応じて、モータ制御装置１２の目標電流演算部３３にて設定される目標電流を低減させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、例えば運転者による操舵入力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作用させる電動パワーステアリング装置において、インバータ等のモータ駆動装置への供給電圧を昇圧する昇圧回路を備え、この昇圧回路を介して電動モータへ供給される電流の増大に応じて、昇圧回路の出力電流または出力電圧を制限する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００３−５４４３０号公報特開２００５−１９９８９９号公報

ところで、上記従来技術に係る電動パワーステアリング装置においては、単に昇圧回路の出力電流または出力電圧が所定の上限値以下に制限されることから、例えば転舵輪の最大転舵に対応するステアリングホイールの最大操舵角付近等において、電動モータによるアシストトルクが低下あるいは不足してしまい、運転者に要求される操舵入力が過剰に増大してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、適切なアシストトルクを出力することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵入力に応じて車両の転舵力を発生するモータ（例えば、実施の形態でのモータ１１）と、前記操舵入力を検出する操舵入力検出手段（例えば、実施の形態での操舵トルクセンサ１０ａ）と、少なくとも前記操舵入力検出手段により検出された前記操舵入力に応じて、前記モータに通電する電流の目標値である目標電流を設定する演算手段（例えば、実施の形態での目標電流演算部３３）と、前記目標電流に基づくパルス幅変調により前記モータを駆動制御する駆動制御手段（例えば、実施の形態でのＰＷＭインバータ３１）と、電源電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧手段（例えば、実施の形態での昇圧回路４２）と、前記モータの電流を検出するモータ電流検出手段（例えば、実施の形態での相電流センサ１０ｃ）とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記パルス幅変調のデューティと、前記モータ電流検出手段による検出値とに基づき、電源を成す蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ４１）からの出力電流を演算し、該出力電流が所定値以上となったときに、前記昇圧手段から出力される電流または電圧を制限する制限手段（例えば、実施の形態での制御回路４３）を備えることを特徴としている。

上記の電動パワーステアリング装置によれば、蓄電装置からの出力電流が所定値以上となるまで、つまり蓄電装置が所定の残容量を確保している状態においては、昇圧手段から出力される電流または電圧を制限せずに、所望のアシストトルクをモータから適切に出力させることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明の電動パワーステアリング装置によれば、蓄電装置が所定の残容量を確保している状態においては、昇圧手段から出力される電流または電圧を制限せずに、所望のアシストトルクをモータから適切に出力させることができる。

以下、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について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態の電動パワーステアリング装置１０は、例えば図１に示すように、手動操舵力発生機構１に備えられ、この手動操舵力発生機構１において、ステアリングホイール２に一体に設けられたステアリング軸３は、ユニバーサルジョイント４ａ，４ｂを有する連結軸４を介して、ステアリングギアボックス（図示略）内に設けられたラック・ピニオン機構５のピニオン５ａに連結されている。そして、ピニオン５ａはラック軸６のラック歯６ａに噛合っており、ステアリングホイール２から入力された回転運動は、ピニオン５ａを介してラック軸６の往復運動に変換され、ラック軸６の両端にタイロッド７，７を介して連結された２つの操舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。そして、ラック軸６と同軸にボールねじ機構８が設けられ、ラック軸６に連結された複数相（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相）のブラシレスＤＣモータをなすモータ１１の回転力はボールねじ機構８を介して推力に変換され、ラック軸６（つまりボールねじ軸８ａ）に作用するようになっている。

この電動パワーステアリング装置１０は、モータ１１と、モータ制御装置１２と、電源装置１３とを備えて構成され、モータ制御装置１２には、例えば、ステアリングギアボックス内に設けられてピニオン５ａに作用する操舵トルクＴｄつまり運転者によりステアリングホイール２に入力される手動操舵力を検出する操舵トルクセンサ１０ａから出力される検出信号と、車両の速度（車速）を検出する車速センサ１０ｂから出力される車速Ｖｓの検出信号と、モータ１１の通電電流を検出する相電流センサ１０ｃから出力される少なくとも２相の各相電流（例えば、Ｕ相電流ｉｕおよびＶ相電流ｉｖ）の検出信号と、モータ１１のロータ角度θつまり所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度に係る状態量を検出するレゾルバやエンコーダ等をなす回転センサ１０ｄから出力される検出信号とが入力されている。

モータ制御装置１２は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によりモータ１１を駆動するＰＷＭインバータ３１と、電流制御部３２と、目標電流演算部３３とを備えて構成され、目標電流演算部３３は、例えば操舵トルクＴｄおよび車速Ｖｓの各検出値と、外部の制御装置から入力される指令トルクτ^＊とに応じて、運転者の手動操舵力を補助するパワーステアリング用のアシストトルクを算出し、このアシストトルクをモータ１１から出力させるために必要とされる目標電流を設定する。そして、電流制御部３２は、目標電流演算部３３により設定された目標電流に応じて、例えば相電流センサ１０ｃの検出結果に基づく実電流と、目標電流との偏差がゼロとなるようにして電流のフィードバック制御を行い、モータ１１への通電を制御する。

モータ制御装置１２のＰＷＭインバータ３１は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるＨブリッジ等のブリッジ回路を具備し、電源装置１３から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータ１１の各相のステータ巻線（図示略）への通電を順次転流させることで複数相の各相電圧指令値に応じて各相の印加電圧の大きさ（つまり振幅）および位相を制御し、各相電流をモータ１１の各相へ通電する。

電源装置１３は、例えば図２に示すように、バッテリ４１と、バッテリ４１に接続された昇圧回路４２と、昇圧回路４２の動作を制御する制御回路４３とを備えて構成されている。

昇圧回路４２は制御回路４３により制御され、バッテリ４１からの入力電圧を所定の出力電圧まで昇圧してモータ制御装置１２へ出力する。
制御回路４３は、昇圧回路４２の昇圧動作を制御しつつ、例えばモータ制御装置１２のＰＷＭインバータ３１でのパルス幅変調のデューティと、相電流センサ１０ｃによる検出値とに基づき、バッテリ４１から実際に出力される出力電流を演算し、この出力電流が所定値以上となったときに、昇圧回路４２から出力される電流または電圧を所定値以下に制限する。

例えば、制御回路４３は、図３に示すように、昇圧回路４２に入力される入力電圧に応じた入力電流に対する所定の上限値を設定するマップ等を備え、相電流センサ１０ｃにより検出されたモータ電流と、ＰＷＭインバータ３１でのパルス幅変調のデューティとを乗算して得た入力電流が、入力電圧に応じた所定の上限値以下であるか否かを判定する。
そして、算出した入力電流が所定の上限値よりも大きい場合には、例えば、この入力電流と所定の上限値との偏差に応じて、モータ制御装置１２の目標電流演算部３３にて設定される目標電流を低減させる。

なお、例えば図３に示す入力電圧と入力電流との対応関係を示すマップにおいて、入力電圧が所定の第１入力電圧Ｖａ以上の通常領域では、入力電流は所定の第１上限値Ｉａ以下となるように設定されている。この第１上限値Ｉａは、例えば昇圧回路４２やＰＷＭインバータ３１等に具備される各種の素子の破壊や過熱等を防止するための閾値とされている。
さらに、入力電圧が所定の第２入力電圧Ｖｂ（＜Ｖａ）から第１入力電圧Ｖａまで増大する遷移領域では、入力電流は所定の第２上限値Ｉｂ（＜Ｉａ）から第１上限値Ｉａまで増大傾向に変化するように設定され、入力電圧が所定の第２入力電圧Ｖｂ未満の制限領域では、入力電流は所定の第２上限値Ｉｂ未満となるように設定されている。
この第２上限値Ｉｂと、遷移領域での第２上限値Ｉｂから第１上限値Ｉａまでの間の適宜の上限値とは、バッテリ４１での過剰な電圧低下を防止するための閾値とされている。

本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０は上記構成を備えており、次に、この電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ０１においては、操舵トルクＴｄの検出値を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、車速Ｖｓの検出値を取得する。
次に、ステップＳ０３においては、例えば操舵トルクＴｄおよび車速Ｖｓの各検出値と、外部の制御装置から入力される指令トルクτ^＊とに応じて、運転者の手動操舵力を補助するパワーステアリング用のアシストトルクを算出し、このアシストトルクをモータ１１から出力させるために必要とされる目標電流を設定する。

次に、ステップＳ０４においては、後述する入力電流制限処理を実行する。
次に、ステップＳ０５においては、目標電流に応じてＰＷＭインバータ３１でのパルス幅変調のデューティを算出する。
そして、ステップＳ０６においては、算出したパルス幅変調のデューティに応じてモータ１１の各相への通電を制御し、一連の処理を終了する。

以下に、上述したステップＳ０４での入力電流制限処理について説明する。
先ず、例えば図５に示すステップＳ１１においては、モータ電流を取得する。
次に、ステップＳ１２においては、相電流センサ１０ｃにより検出されたモータ電流と、ＰＷＭインバータ３１でのパルス幅変調のデューティとを乗算して、昇圧回路４２の入力電流を算出する。

次に、ステップＳ１３においては、例えば昇圧回路４２に入力される入力電圧に応じた入力電流に対する所定の上限値を設定するマップ等を参照して、入力電圧に応じた所定の上限値（入力制限電流）を算出する。
そして、モータ電流およびパルス幅変調のデューティから算出した入力電流が入力制限電流以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
そして、ステップＳ１５においては、入力電流と入力制限電流との偏差に応じて、目標電流を低減させ、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０によれば、バッテリ４１からの出力電流が所定値以上となるまで、つまりバッテリ４１が少なくとも所定の残容量を確保している状態においては、昇圧回路４２から出力される電流または電圧を制限せずに、所望のアシストトルクをモータ１１から適切に出力させることができる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。図１に示す電源装置およびモータ制御装置の構成図である。昇圧回路に入力される入力電圧に応じた入力電流に対する所定の上限値を設定するマップの一例を示すグラフ図である。図１に示す電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートを示す図である。図４に示す入力電流制限処理を示すフローチャートを示す図である。

符号の説明

１０電動パワーステアリング装置
１０ａ操舵トルクセンサ
１０ｃ相電流センサ
１１モータ
３１ＰＷＭインバータ（駆動制御手段）
３３目標電流演算部（演算手段）
４１バッテリ（蓄電装置）
４２昇圧回路（昇圧手段）
４３制御回路（制限手段）

Claims

操舵入力に応じて車両の転舵力を発生するモータと、
前記操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、
少なくとも前記操舵入力検出手段により検出された前記操舵入力に応じて、前記モータに通電する電流の目標値である目標電流を設定する演算手段と、
前記目標電流に基づくパルス幅変調により前記モータを駆動制御する駆動制御手段と、
電源電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧手段と、
前記モータの電流を検出するモータ電流検出手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記パルス幅変調のデューティと、前記モータ電流検出手段による検出値とに基づき、電源を成す蓄電装置からの出力電流を演算し、該出力電流が所定値以上となったときに、前記昇圧手段から出力される電流または電圧を制限する制限手段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。