JP2009062007A - 電動パワーステアリング装置のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助電源のオンオフの切替頻度を減少させて良好な操舵フィーリンングを維持することができる電動パワーステアリング装置のモータ制御装置を提供する。
【解決手段】車両の電動パワーステアリング装置１のモータ１ｍに電力を供給する主電源４と、前記モータ１ｍに電力を供給することができる補助電源９と、前記車両の車速情報が入力されるとともに、この車速が所定値よりも小さいときに前記補助電源９を放電させる制御回路１５とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置のモータを制御する装置に関する。

電動パワーステアリング装置は必要とされる操舵補助力が大きいほど、モータに大電流を流す必要があるので、車載バッテリだけでは電力が不足することがある。そこで、通常は主電源である車載バッテリからモータに電力を供給するが、車庫入れ時や駐車時などの負荷増大によって主電源の端子電圧が低下してきたときは、予め電力を貯えておいた補助電源から電力を供給して主電源の負担を減らすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。

前述した補助電源を用いる構成においては、充放電しきい値として所定の電力値を設定しておき、この充放電しきい値を超える電力を当該補助電源に負担させることが考えられる。すなわち、主電源と補助電源を足し合わせて電力を供給するのか、主電源のみから供給するのかを必要な電力量に応じて切り替えることが考えられる。

特開２００３−３２０９４２号公報 特開２００６−２１３２７３号公報

しかしながら、補助電源のオンオフの切替が頻発すると、切替時に電圧が変動してアシスト量に変化が生じ、これにより振動などが発生して操舵フィーリングに悪影響を及ぼすことが考えられる。したがって、補助電源のオンオフの切替は、少ない方が望ましい。

本発明者らは、電動パワーステアリング装置の消費電力は、車庫入れ時や駐車時などの低速走行時に大きく、高速走行時には小さくなることに着目し、消費電力量に代えて、車速が所定値よりも小さいときに補助電源を使用することで、補助電源のオンオフの切替頻度を減少させ得ることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の目的は、補助電源のオンオフの切替頻度を減少させて良好な操舵フィーリンングを維持することができる電動パワーステアリング装置のモータ制御装置を提供することである。

本発明の電動パワーステアリング装置のモータ制御装置（以下、単に「モータ制御装置」ともいう）は、車両の電動パワーステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
前記モータに電力を供給することができる補助電源と、
前記車両の車速情報が入力されるとともに、この車速が所定値よりも小さいときに前記補助電源を放電させる制御回路と
を備えたことを特徴としている。

本発明のモータ制御装置では、電動パワーステアリング装置のモータに電力を供給するに際し、主電源に加えて補助電源を使用するタイミングを車両速度（車速）をパラメータとして決定している。すなわち、電動パワーステアリング装置の消費電力は、車庫入れ時や駐車時などの低速走行時に大きく、高速走行時には小さくなることから、車速が所定値よりも小さいときに予め充電しておいた補助電源を放電させる構成としている。車庫入れ時や駐車時のおける車速は、通常、１０ｋｍ／ｈ程度以下であることが多く、したがって、多少の余裕をみて前記所定値を例えば１５ｋｍ／ｈに設定すると、かかる車庫入れ時や駐車時に補助電源のオンオフの切替が頻発することがない。その結果、オンオフの切替の頻発に伴い、切替時に電圧が変動してアシスト量に変化が生じ、振動などが発生するのを防止することができる。これにより、良好な操舵フィーリング性を維持することができる。

本発明のモータ制御装置によれば、補助電源のオンオフの切替頻度を減少させて良好な操舵フィーリンングを維持することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のモータ制御装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１のモータ制御装置２の回路図である。図１において、車両のステアリング装置１ｓには、モータ１ｍにより操舵補助力が付与される。より詳細には、ステアリング装置１ｓのステアリングシャフト（図示せず）に取り付けられたトーションバー式等のトルクセンサの出力（操舵トルク）に応じてモータ１ｍが駆動制御され、ステアリングシャフト又はステアリングギヤ（ラックピニオンやラックシャフト等）へのアシストが行われる。モータ１ｍへの給電はモータ駆動回路３により行われる。

主電源４は、車載バッテリ４ｂとオルタネータ４ａとによって構成され、この主電源４をモータ駆動回路３に導く非接地側電路５の途中に、その方向を順方向とするダイオード６が設けられている。このダイオード６のカソードと接地側電路７との間には、平滑用の電解コンデンサ８が設けられている。

一方、補助電源９は、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池で構成されており、主電源４に対して直列に接続されている。補助電源９の給電電路（高電位側電路）１０は、放電制御回路１１を介してモータ駆動回路３に接続されている。放電制御回路１１は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａとＰＷＭ方式の電圧源１１ｂとを含んでおり、ゲート電圧をＰＷＭ制御することにより、放電電流を制御することができる。補助電源９の低電位側には、リアクトル１２を介してダイオード１３のアノードが接続され、当該ダイオード１３のカソードは補助電源９の給電電路１０に接続されている。また、ダイオード１３のアノードと接地側電路７との間には、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４が設けられている。保護用のダイオード１４ｄは、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４に並列接続又は内蔵されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のゲートは、ゲート駆動回路２０により駆動される。

前記モータ駆動回路３、放電制御回路１１及びゲート駆動回路２０は、制御回路１５の指令信号を受けて動作する。この制御回路１５には、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクや、車速の情報が入力されるようになっており、制御回路１５は、これらの情報に応じて適切な操舵補助力を発生させるべく、モータ１ｍを駆動させる。

前記ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオン状態のときは、オルタネータ４ａからリアクトル１２、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４を通って電流が流れるが、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオフに転じると、電流遮断による磁束変化を妨げるように高電圧がリアクトル１２に発生し、これにより、オルタネータ４ａの出力を昇圧した電圧で、補助電源９が充電される。このように、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のオン・オフを繰り返して、補助電源９を充電することができる。

前記構成において、必要とされる操舵補助力が比較的小さいときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオフ状態にする。したがって、主電源４の電圧は平滑コンデンサ８で平滑された後、モータ駆動回路３に供給され、モータ駆動回路３は、制御回路１５による制御信号に基づいてモータ１ｍを駆動する。一方、補助電源９の電圧はモータ駆動回路３に供給されない。

また、必要とされる操舵補助力が比較的大きく、主電源４のみではまかないきれないときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオン状態にする。この結果、主電源４と補助電源９とが互いに直列にされた状態でその電圧に基づいて、放電制御回路１１により規定された電流がモータ駆動回路３に供給される。

本実施の形態では、制御回路１５に入力された車速が、所定値よりも小さいときに前記補助電源９を放電させるように構成されている。

車速とバッテリ消費電力との関係は、図２に示されるように、一般に低速域において最も大きく、中高速域になるに従い漸減する傾向を有しており、車両の大きさや車種、搭載する電動パワーステアリング装置などによって異なるが、車速１０ｋｍ／ｈ程度におけるバッテリ消費電力は、車速０ｋｍ／ｈの据切りにおける最大バッテリ消費電力の約１／２となる。車庫入れ時や駐車時のおける車速は、通常、１０ｋｍ／ｈ程度以下であることが多く、したがって、多少の余裕をみて前記所定値を例えば１５ｋｍ／ｈに設定しておき、制御回路１５に入力された車速が１５ｋｍ／ｈよりも小さいときに補助電源９を放電するように構成すると、かかる車庫入れ時や駐車時に補助電源のオンオフの切替が頻発することがない。その結果、オンオフの切替の頻発に伴い、切替時に電圧が変動してアシスト量に変化が生じ、振動などが発生するのを防止することができる。これにより、良好な操舵フィーリング性を維持することができる。

図３は、補助電源の使用の有無を決定するフローを示しており、例えばＧＰＳ速度計を利用して当該車両の速度がモニタリングされ（ステップＳ１）、得られる車速情報は制御回路１５に入力される。ついで制御回路１５は、ステップＳ２において、この車速と、予め当該制御回路１５の記憶部（図示せず）に記憶されている設定値（所定値）との比較を行い、前記車速が所定値よりも小さいときは、ステップＳ３において主電源に加えて補助電源を使用するように制御し、一方、前記車速が所定値以上のときは、ステップＳ４において主電源のみを使用するように制御する。

なお、本実施の形態では、補助電源を必要とするときに、主電源と補助電源とが直列に接続されているが、並列に接続される構成を採用することもできる。

本発明のモータ制御装置の一実施の形態の回路図である。 車速とバッテリ消費電力の関係を示す図である。 補助電源の使用の有無を決定するフローを示す図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
１ｓ ステアリング装置
１ｍ モータ
２ モータ制御装置
３ モータ駆動回路
４ 主電源
４ａ オルタネータ
４ｂ 車載バッテリ
９ 補助電源
１５ 制御回路

Claims (1)

1. 車両の電動パワーステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
   前記モータに電力を供給することができる補助電源と、
   前記車両の車速情報が入力されるとともに、この車速が所定値よりも小さいときに前記補助電源を放電させる制御回路と
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置のモータ制御装置。

Images