JP2013141945A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ソフトスイッチングインバータを備えた電動パワーステアリング装置において、電動モータが低速回転されている場合の操舵フィーリングを向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール2が操作されている状態にあり、かつロータの回転角速度ωが所定値A以下であるときには、モード切換制御部89は、電動モータ18が低速回転されていると判定して、SSI制御部88の制御モードを第2モードに設定する。したがって、電動モータ18が低速回転されている場合には、各リレー71〜73はオン状態に保持され、ハイサイドFET51,53,55はソフトスイッチングされない。
【選択図】図2
【解決手段】ステアリングホイール2が操作されている状態にあり、かつロータの回転角速度ωが所定値A以下であるときには、モード切換制御部89は、電動モータ18が低速回転されていると判定して、SSI制御部88の制御モードを第2モードに設定する。したがって、電動モータ18が低速回転されている場合には、各リレー71〜73はオン状態に保持され、ハイサイドFET51,53,55はソフトスイッチングされない。
【選択図】図2
Description
この発明は、電動モータによって車両の転舵機構に駆動力を付与する電動パワーステアング装置に関する。
電動パワーステアリング装置に使用されている電動モータの駆動回路は、FET(Field Effect Transistor)等の複数のスイッチング素子を含んでいる。これらのスイッチング素子が操舵状況に応じてオンオフ制御されることによって電動モータが駆動され、操舵状況に応じた適切な操舵補助が実現される。
前述のような電動モータの駆動回路では、通常、スイッチング素子の両端に大きな電位差が生じた状態でスイッチング素子がターンオンされる。つまり、スイッチング素子がいわゆるハードスイッチングされる。このため、スイッチング素子がターンオンした瞬間、スイッチング素子に大きな電流が流れる。これにより、スイッチング損失の増大、サージ電圧の増大を招くとともに、電源電圧が変動する。
本願発明者は、駆動回路と電動モータとの間に設けられているフェイルセーフ用のリレーを利用して、駆動回路内のスイッチング素子をソフトスイッチングさせるようにしたソフトスイッチングインバータを開発した。このソフトスイッチングインバータでは、ハイサイドのスイッチング素子をターンオンさせる際に対応するリレーをオフ状態にさせることにより、当該スイッチング素子がソフトスイッチングされる。したがって、ハイサイドのスイッチング素子のターンオン時に発生する電源電圧変動、スイッチング損失およびサージ電圧が抑制される。しかしながら、このようなソフトスイッチングインバータでは、ソフトスイッチング時に電動モータへの電流経路が一時的に遮断されるため、モータトルクが変動する。このため、操舵開始直後、操舵終了直前等のように、電動モータが低速回転しているときには、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
この発明の目的は、ソフトスイッチングインバータを備えた電動パワーステアリング装置において、電動モータが低速回転されている場合の操舵フィーリングを向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供することである。
請求項1に記載の発明は、電動モータ(18)によって車両の転舵機構(4)に駆動力を付与する電動パワーステアング装置(1)であって、複数のスイッチング素子(51〜56)を含み、前記電動モータを駆動する駆動回路(50)および前記駆動回路と前記電動モータとの間に設けられたリレー(71〜73)を含み、前記駆動回路内のスイッチング素子をソフトスイッチングさせるための補助回路(70)を含むソフトスイッチングインバータ(32)と、前記ソフトスイッチングインバータを制御するための主制御手段(88)と、前記主制御手段の制御モードの切換制御を行なうモード切換制御手段(89)とを含み、前記主制御手段の制御モードには、前記駆動回路内の各ハイサイドのスイッチング素子をターンオンさせる際にそれに対応する前記補助回路内のリレーをオフ状態にさせることにより、そのスイッチング素子をソフトスイッチングさせる第1モードと、前記補助回路内の各リレーをオン状態に保持し、各ハイサイドのスイッチング素子をターンオンさせる際にそのスイッチング素子をソフトスイッチングさせない第2モードとがあり、前記モード切換制御手段は、通常時は前記制御モードを第1モードに設定し、前記電動モータが低速回転されているときに、前記制御モードを第2モードに設定するように構成されている、電動パワーステアング装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
この発明では、第1モード時において、駆動回路内のハイサイドのスイッチング素子がターンオンされる際には、当該スイッチング素子をソフトスイッチングさせることができる。これにより、ハイサイドのスイッチング素子のターンオン時に発生する電源電圧変動、スイッチング損失およびサージ電圧が抑制される。
また、電動モータが低速回転されているときに、制御モードが第2モードに設定されるので、モータトルクの変動を抑制できる。これにより、電動モータが低速回転されている場合の操舵フィーリングを向上させることができる。
また、電動モータが低速回転されているときに、制御モードが第2モードに設定されるので、モータトルクの変動を抑制できる。これにより、電動モータが低速回転されている場合の操舵フィーリングを向上させることができる。
請求項2記載の発明は、前記電動モータの回転角を検出する回転角検出手段(23,82)と、前記回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段(83)とを含み、前記モード切換制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて操舵部材(2)が操作されている状態であるか否かを判別する第1判別手段(S1)と、前記回転速度検出手段によって検出される回転速度に基づいて、操舵速度が所定値以下であるか否かを判別する第2判別手段(S2)と、前記第1判別手段によって前記操舵部材が操作されていない状態であると判別されているかまたは前記第2判別手段によって操舵速度が所定値より大きいと判別されているときには、前記電動モータが低速回転されていないと判定して、前記制御モードを第1モードに設定し、前記第1判別手段によって前記操舵部材が操作されている状態であると判別されかつ前記第2判別手段によって操舵速度が所定値以下であると判別されているときに、前記電動モータが低速回転されていると判定して、前記制御モードを第2モードに設定する手段(S3,S4)とを含む、請求項1に記載の電動パワーステアング装置である。
この構成では、電動モータが低速回転されていることを正確に検出できる。このため、電動モータが低速回転されているときに、制御モードを第2モードに確実に設定することができる。
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
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概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
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概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー10を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト6の周囲には、トルクセンサ11が配置されている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクを検出する。
ステアリングシャフト6の周囲には、トルクセンサ11が配置されている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクを検出する。
転舵機構4は、ピニオン軸13と、転舵軸としてのラック軸14とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸14の各端部には、タイロッド15およびナックルアーム(図示略)を介して転舵輪3が連結されている。ピニオン軸13は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸13は、ステアリングホイール2の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸13の先端(図1では下端)には、ピニオン16が連結されている。
ラック軸14は、自動車の左右方向(直進方向に直交する方向)に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の中間部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることによって、転舵輪3を転舵することができる。
ステアリングホイール2が操舵(回転)されると、この回転が、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して、ピニオン軸13に伝達される。そして、ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によって、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
操舵補助機構5は、操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構4に伝達するための減速機構19とを含む。電動モータ18は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。電動モータ18の近傍には、電動モータ18のロータの回転角θを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ23が配置されている。減速機構19は、ウォーム軸20と、このウォーム軸20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。
操舵補助機構5は、操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構4に伝達するための減速機構19とを含む。電動モータ18は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。電動モータ18の近傍には、電動モータ18のロータの回転角θを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ23が配置されている。減速機構19は、ウォーム軸20と、このウォーム軸20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。
ウォーム軸20は、電動モータ18によって回転駆動される。また、ウォームホイール21は、ステアリングシャフト6とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール21は、ウォーム軸20によって回転駆動される。
電動モータ18によってウォーム軸20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム軸20を回転駆動することによって、転舵輪3が転舵されるようになっている。
電動モータ18によってウォーム軸20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム軸20を回転駆動することによって、転舵輪3が転舵されるようになっている。
電動モータ18は、モータ制御装置としてのECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)12によって制御される。ECU12には、トルクセンサ11によって検出される操舵トルク、回転角センサ23の出力信号、車速センサ24によって検出される車速等が入力されている。
図2は、モータ制御装置としてのECU12の電気的構成を示す概略図である。
図2は、モータ制御装置としてのECU12の電気的構成を示す概略図である。
ECU12は、マイクロコンピュータ31と、マイクロコンピュータ31によって制御され、電動モータ18に電力を供給するソフトスイッングインバータ(SSI:Soft Switching inverter)32と、電動モータ18に流れるモータ電流を検出する電流検出部33とを備えている。
電動モータ18は、図3に図解的に示すように、界磁としてのロータ41と、U相、V相およびW相の界磁巻線18U,18V,18Wを含むステータ42とを備えている。電動モータ18は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
電動モータ18は、図3に図解的に示すように、界磁としてのロータ41と、U相、V相およびW相の界磁巻線18U,18V,18Wを含むステータ42とを備えている。電動モータ18は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
各相の界磁巻線18U,18V,18Wの方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ41の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ41の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ41とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ41のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ41の回転角(ロータ角(電気角))θは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θに従う実回転座標系である。このロータ角θを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。
図2に戻り、マイクロコンピュータ31は、CPUおよびメモリ(ROM、RAM、不揮発性メモリなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値設定部81と、回転角演算部82と、角速度演算部83と、UVW/dq変換部84と、電流偏差演算部85と、PI(比例積分)制御部86と、dq/UVW変換部87と、ソフトスイッチングインバータ制御部(以下、「SSI制御部」という)88と、モード切換制御部89とが含まれる。これらの機能処理部の動作については、後述する。
ソフトスイッングインバータ32は、駆動回路50と補助回路70とを含んでいる。駆動回路50は、複数のスイッチング素子を含む三相インバータ回路から構成されている。補助回路70は、駆動回路50と電動モータ18との間に設けられ、駆動回路50内のスイッチング素子をソフトスイッチングさせるための回路である。この実施形態では、スイッチング素子は、電界効果トランジスタ(FFT:Field effect transistor)によって構成されている。
図4は、ソフトスイッングインバータ32の構成を示す電気回路図である。
駆動回路50は、電動モータ18のU相に対応した第1のFET51および第2のFET52の直列回路と、V相に対応した第3のFET53および第4のFET54の直列回路と、W相に対応した第5のFET55および第6のFET56の直列回路とを備えている。これらの3つの直列回路は、主電源57に並列に接続されている。主電源57には、平滑コンデンサ58が並列接続されている。この実施形態では、各FET51〜56は、Nチャネル型のFETである。
駆動回路50は、電動モータ18のU相に対応した第1のFET51および第2のFET52の直列回路と、V相に対応した第3のFET53および第4のFET54の直列回路と、W相に対応した第5のFET55および第6のFET56の直列回路とを備えている。これらの3つの直列回路は、主電源57に並列に接続されている。主電源57には、平滑コンデンサ58が並列接続されている。この実施形態では、各FET51〜56は、Nチャネル型のFETである。
各FET51〜56は、PN接合ダイオード(ボディダイオード)51a〜56aをそれぞれ内蔵している。各PN接合ダイオード51a〜56aのアノードは対応するFET51〜56のソースに電気的に接続され、そのカソードは対応するFET51〜56のドレインに電気的に接続されている。
以下において、各相の一対のFETのうち、主電源57の正極端子側のFETであるFET51,53,55を「ハイサイドFET」といい、主電源57の負極端子側(GND側)のFETであるFET52,54,56を「ローサイドFET」という場合がある。
以下において、各相の一対のFETのうち、主電源57の正極端子側のFETであるFET51,53,55を「ハイサイドFET」といい、主電源57の負極端子側(GND側)のFETであるFET52,54,56を「ローサイドFET」という場合がある。
各ハイサイドFET51,53,55のドレインは、主電源57の正極端子に接続されている。ハイサイドFET51,FET53およびFET55のソースは、それぞれ、第1、第2および第3のインダクタ(コイル)61,62,63を介して、対応するローサイドFET52,54,56のドレインに接続されている。各ローサイドFET52,54,56のソースは、主電源57の負極端子に接続されている。各FET51〜56のゲートは、マイクロコンピュータ31内のSSI制御部88に接続されている。
ローサイドFET52,FET54およびFET56と主電源57の負極端子とを接続するための各接続線には、電動モータ18の各相電流を検出するための電流センサ64,65,66がそれぞれ設けられている。これらの電流センサ64,65,66は、電流検出部33に接続されている。
補助回路70は、U相用の第1のリレー71とV相用の第2のリレー72とW相用の第3のリレー73を含んでいる。駆動回路50は、第1、第2および第3のリレー71,72,73を介して電動モータ18に接続されている。具体的には、第1のFET51と第1のインダクタ61との接続点67(第1のFET51と第2のFET51の接続点)が、第1のリレー71を介して電動モータ18のU相界磁巻線18Uに接続されている。第3のFET53と第2のインダクタ62との接続点68(第3のFET53と第4のFET54の接続点)が、第2のリレー72を介して電動モータ18のV相界磁巻線18Vに接続されている。第5のFET55と第3のインダクタ63との接続点69(第5のFET55と第6のFET56の接続点)が、第3のリレー73を介して電動モータ18のW相界磁巻線18Wに接続されている。
補助回路70は、U相用の第1のリレー71とV相用の第2のリレー72とW相用の第3のリレー73を含んでいる。駆動回路50は、第1、第2および第3のリレー71,72,73を介して電動モータ18に接続されている。具体的には、第1のFET51と第1のインダクタ61との接続点67(第1のFET51と第2のFET51の接続点)が、第1のリレー71を介して電動モータ18のU相界磁巻線18Uに接続されている。第3のFET53と第2のインダクタ62との接続点68(第3のFET53と第4のFET54の接続点)が、第2のリレー72を介して電動モータ18のV相界磁巻線18Vに接続されている。第5のFET55と第3のインダクタ63との接続点69(第5のFET55と第6のFET56の接続点)が、第3のリレー73を介して電動モータ18のW相界磁巻線18Wに接続されている。
この実施形態では、各リレー71〜73は、電界効果トランジスタ(FFT:Field effect transistor)によって構成されている。これにより、各リレー71〜73は、ターンオン(オフ状態からオン状態への切り替え)と、ターンオフ(オン状態からオフ状態への切り替え)とを、それぞれ、数マイクロ秒程度の短時間の間に行うことが可能となっている。
各リレー71〜73のドレインは駆動回路50側に接続され、それらのソースは電動モータ18側に接続されている。各リレー71〜73は、PN接合ダイオード(ボディダイオード)71a〜73aをそれぞれ内蔵している。各PN接合ダイオード71a〜73aのアノードは対応するリレー71〜73のソースに電気的に接続され、そのカソードは対応するリレー71〜73のドレインに電気的に接続されている。各リレー71〜73のゲートは、マイクロコンピュータ31内のSSI制御部88に接続されている。
第1のインダクタ61は、第1のFET51をターンオンさせる前に、第1のFET51のソース電位を高めるための電圧を発生する第1の電圧発生部として機能する。第2のインダクタ62は、第3のFET53をターンオンさせる前に、第3のFET53のソース電位を高めるための電圧を発生する第2の電圧発生部として機能する。第3のインダクタ63は、第5のFET55をターンオンさせる前に、第5のFET55のソース電位を高めるための電圧を発生する第3の電圧発生部として機能する。
なお、接続点67と第2のFET52との間の接続線(内部配線)にはインダクタンスが寄生しているので、この接続線によって第1のインダクタ61を構成するようにしてもよい。同様に、接続点68と第4のFET54との間の接続線によって第2のインダクタ62を構成するようにしてもよい。同様に、接続点69と第6のFET56との間の接続線によって第2のインダクタ62を構成するようにしてもよい。
駆動回路50内の各FET51〜56および補助回路70内の各リレー71〜73は、SSI制御部88によって制御される。SSI制御部88の制御モードには、駆動回路50内の各ハイサイドFET51,53,55をターンオンさせる際にそれに対応する補助回路70内のリレーをオフ状態にさせることにより、そのFETをソフトスイッチングさせる第1モードと、補助回路70内の各リレー71〜73をオン状態に保持し、各ハイサイドFET51,53,55をターンオンさせる際にそのFETをソフトスイッチングさせない第2モードとがある。この実施形態では、ソフトスイッチングとは、FETのドレインとソースとの間の電位差を低減させた状態で、そのFETをターンオンさせることをいう。
なお、いずれ制御モードにおいても、電動モータ18やECU12に異常が生じたフェール時には、各リレー71〜73がターンオフされるようになっている。これにより、フェール時に電動モータ18の駆動を停止可能となっている。
図5は、第1モード時におけるSSI制御部88の動作を説明するためのタイミングチャートである。図4および図5を参照して、第1のFET51をターンオンする際のSSI制御部88の動作を説明する。
図5は、第1モード時におけるSSI制御部88の動作を説明するためのタイミングチャートである。図4および図5を参照して、第1のFET51をターンオンする際のSSI制御部88の動作を説明する。
第1モード時においても、通常は補助回路70内の各リレー71〜73はオン状態となっている。そして、SSI制御部88は、駆動回路50内の各FET51〜56を制御することにより、U相界磁巻線18U、V相界磁巻線18VおよびW相界磁巻線18Wに、主電源57からの電力を供給する。例えば、U相のハイサイドFET51がオンでかつV相およびW相のローサイドFET54,56のうちの少なくとも一方がオンであり、他のFETがオフである場合には、主電源57の正極端子から、第1のFET51、第1のリレー71を通って電動モータ18に電流が流れる。この状態から、全てのFET51〜56がオフ状態にされると、電動モータ18が有するインダクタンスは電動モータ18に流れている電流を維持しようする。このため、図4に鎖線で示すように、PN接合ダイオード52a、第1のインダクタ61、第1のリレー71および電動モータ18に、PN接合ダイオード52aから電動モータ18に向かう方向に回生電流i1が流れる。
SSI制御部88は、第1のリレー71に回生電流i1が流れているときに、第1のリレー71をターンオフする(タイミングt1)。これにより、接続点67と電動モータ18との間の電流経路が遮断されるので、第1のインダクタ61を流れている回生電流i1が急激に減少する。このため、第1のインダクタ61に、回生電流i1の変化を妨げる方向(回生電流i1を増加させる方向)に誘起電圧Vbが生じる。
タイミングt1から所定時間(例えば、数μ秒)経過すると、誘起電圧Vbが充分に高くなる(タイミングt2)。これにより、第1のFET51のソース側の電位Vbが高くなるので、第1のFET51のドレイン電位Vf(電源電圧)とソース電位Vb(誘起電圧Vb)との差が小さくなる。SSI制御部88は、タイミングt2で、第1のFET51をターンオンする。
この後、SSI制御部88は、第1のリレー71をターンオンする(タイミングt3)。これにより、主電源57から第1のFET51および第1のリレー71を介して電動モータ1に電流が流れるようになる。このように第1のFET51のドレインとソースとの間の電位差が低減された状態で第1のFET51がターンオン(ソフトスイッチング)されるので、そのターンオン時に第1のFET51に流れる電流を低減することができる。このため、第1のFET51のターンオン時における電源電圧Vfの低下が抑制されるとともに、スイッチング損失およびサージ電圧が抑制される。このときの電源電圧Vfの低下量はΔV1となる。なお、タイミングt1〜t3の間の時間は、例えば、数マイクロ秒である。
図6は、第1のFET51をターンオンする際に、第2モード時のように、第1のリレー71をターンオフさせない場合の動作を説明するためのタイムチャートである。この場合には、第1のFET51のドレイとソースとの間の電位差が電源電圧Vfとほぼ等しい状態で、第1のFET51がターンオンされる。このため、第1のFET51をタイミングt2でターンオンした瞬間に、第1のFET51に大きな電流が流れるので、主電源電圧Vfの低下量ΔV2が大きくなる。
図4を参照して、第3のFET53をターンオンさせる際には、上記と同様に、第3のFET53をターンオンさせる前に第2のリレー72がターンオフされる。これにより、第2のインダクタ62を流れる回生電流が遮断されるので、第2のインダクタ62に誘起電圧が発生し、第3のFET53のソース電位が高くなる。これにより、第3のFET53のドレインとソースとの間の電位差が低くなる。この状態で第3のFET53がターンオンされ、その後に第2のリレー72がターンオンされる。
また、第5のFET55をターンオンさせる際には、上記と同様に、第5のFET55をターンオンさせる前に第3のリレー73がターンオフされる。これにより、第3のインダクタ63を流れる回生電流が遮断されるので、第3のインダクタ63に誘起電圧が発生し、第5のFET55のソース電位が高くなる。これにより、第5のFET55のドレインとソースとの間の電位差が低くなる。この状態で第5のFET55がターンオンされ、その後に第3のリレー73がターンオンされる。
図2に戻り、マイクロコンピュータ31内の各機能処理部の動作について説明する。電流指令値設定部81は、トルクセンサ11によって検出される検出操舵トルクTと車速センサ24によって検出される車速Vに基づいて、電動モータ18に流すべき電流の指令値である電流指令値を設定する。具体的には、電流指令値設定部81は、d軸電流指令値Id *およびq軸電流指令値Iq *(以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Idq *」という。)を生成する。さらに具体的には、電流指令値生成部81は、q軸電流指令値Iq *を有意値とする一方で、d軸電流指令値Id *を零とする。
より具体的には、電流指令値設定部81は、車速毎に検出操舵トルクとq軸電流指令値Iq *との関係を記憶したマップに基づいて、q軸電流指令値Iq *を設定する。図7は、検出操舵トルクに対するq軸電流指令値Iq *の設定例を示すグラフである。
検出操舵トルクTは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、q軸電流指令値Iq *は、電動モータ18によって左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、電動モータ18によって右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。
検出操舵トルクTは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、q軸電流指令値Iq *は、電動モータ18によって左方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには正の値とされ、電動モータ18によって右方向操舵ためのアシストトルクを発生させるときには負の値とされる。
q軸電流指令値Iq *は、検出操舵トルクTの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクTの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクTが−T1〜T1の範囲の微小な値のときには、q軸電流指令値Iq *は零とされる。そして、検出操舵トルクTが−T1〜T1の範囲以外の領域においては、q軸電流指令値Iq *は、検出操舵トルクTの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定されている。また、q軸電流指令値Iq *は、車速センサ24によって検出される車速Vが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。電流指令値設定部81によって設定された二相電流指令値Idq *は、電流偏差演算部85に与えられる。
回転角演算部82は、回転角センサ23の出力信号に基づいて、電動モータ18のロータ41の回転角(電気角。以下、「ロータ角θ」という。)を演算する。角速度演算部83は、回転角演算部82によって演算されるロータ角θを時間微分することによってロータ41の回転角速度ωを演算する。
電流検出部33は、電流センサ64,65,66(図4参照)の出力信号に基づいて、電動モータ18のU相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW(以下、これらを総称するときは、「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。電流検出部33によって検出された三相検出電流IUVWは、UVW/dq変換部84に与えられる。
電流検出部33は、電流センサ64,65,66(図4参照)の出力信号に基づいて、電動モータ18のU相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW(以下、これらを総称するときは、「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。電流検出部33によって検出された三相検出電流IUVWは、UVW/dq変換部84に与えられる。
UVW/dq変換部84は、電流検出部33によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW)を、dq座標系の二相検出電流IdおよびIq(以下総称するときには「二相検出電流Idq」という。)に変換する。これらが電流偏差演算部85に与えられるようになっている。UVW/dq変換部84における座標変換には、回転角演算部82によって演算されたロータ角θが用いられる。
電流偏差演算部85は、電流指令値設定部81によって設定される二相電流指令値Idq *と、UVW/dq変換部84から与えられる二相検出電流Idqとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部85は、d軸電流指令値Id *に対するd軸検出電流Idの偏差およびq軸電流指令値Iq *に対するq軸検出電流Iqの偏差を演算する。これらの偏差は、PI制御部86に与えられる。
PI制御部86は、電流偏差演算部85によって演算された電流偏差に対するPI演算を行なうことにより、電動モータ18に印加すべき二相電圧指令値Vdq *(d軸電圧指令値Vd *およびq軸電圧指令値Vq *)を生成する。この二相電圧指令値Vdq *は、dq/UVW変換部87に与えられる。
dq/UVW変換部87は、二相電圧指令値Vdq *を三相電圧指令値VUVW *に変換する。この座標変換には、回転角演算部82によって演算されたロータ角θが用いられる。三相電圧指令値VUVW *は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *からなる。この三相電圧指令値VUVW *は、SSI制御部88に与えられる。
dq/UVW変換部87は、二相電圧指令値Vdq *を三相電圧指令値VUVW *に変換する。この座標変換には、回転角演算部82によって演算されたロータ角θが用いられる。三相電圧指令値VUVW *は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *からなる。この三相電圧指令値VUVW *は、SSI制御部88に与えられる。
SSI制御部88は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *にそれぞれ対応するデューティのU相PWM(Pulse Width Modulation)制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成する。また、SSI制御部88は、これらのPWM制御信号に基づいて、駆動回路50内の各FET51〜56のゲート信号を生成して各FET51〜56に与える。これにより、三相電圧指令値VUVW *に相当する電圧が電動モータ18の各相の界磁巻線18U,18V、18Wに印加されることになる。
前述したように、SSI制御部88の制御モードには、第1モード(ソフトスイッチングモード)と、第2モード(非ソフトスイッチングモード)とがある。第1モード時には、SSI制御部88は、前記PWM制御信号に基づいて、前述したソフトスイッチングが実現されるように、補助回路70内の各リレー71〜73のゲート信号を生成して各リレー71〜73に与える。第2モード時には、SSI制御部88は、補助回路70内の各リレー71〜73がオン状態を保持するように、各リレー71〜73のゲート信号を生成して各リレー71〜73に与える。
モード切換制御部89は、回転角演算部82によって演算される回転角θと角速度演算部83によって演算される回転角速度ωに基づいて、SSI制御部88の制御モードを制御する。
図8は、モード切換制御部89の動作を示すフローチャートである。図8の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
図8は、モード切換制御部89の動作を示すフローチャートである。図8の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し行なわれる。
まず、モード切換制御部89は、ステアリングホイール2が操作されている状態であるか否かを判別する(ステップS1)。ステアリングホイール2が操作されている状態には、操舵開始状態、切り込み状態、切換り返し状態等が含まれる。ステアリングホイール2が操作されていない状態には、保舵状態、操舵終了状態等が含まれる。モード切換制御部89は、例えば、回転角演算部82によって演算される回転角θが所定回数連続して増加傾向にあるかまたは所定回数連続して減少傾向にあるという条件を満たしているときにステアリングホイール2が操作されている状態であると判別し、前記条件を満たしていないときにステアリングホイール2が操作されていない状態であると判別する。
ステアリングホイール2が操作されていない状態である場合には(ステップS1:NO)、モード切換制御部89は、SSI制御部88の制御モードを第1モードに設定する(ステップS3)。そして、今回の演算周期での処理を終了する。これにより、SSI制御部88の制御モードが第1モードとなる。
前記ステップS1において、ステアリングホイール2が操作されている状態であると判別された場合には(ステップS1:YES)、モード切換制御部89は、角速度演算部83によって演算される回転角速度ωが所定値A以下であるか否かを判別する(ステップS2)。所定値Aは、例えば、次のようにして予め設定されている。つまり、操舵角速度(ステアリングホイール2の回転速度)での10deg/secを、ロータ41の回転角速度ωに予め換算し、この換算値を所定値Aとして予め設定する。
前記ステップS1において、ステアリングホイール2が操作されている状態であると判別された場合には(ステップS1:YES)、モード切換制御部89は、角速度演算部83によって演算される回転角速度ωが所定値A以下であるか否かを判別する(ステップS2)。所定値Aは、例えば、次のようにして予め設定されている。つまり、操舵角速度(ステアリングホイール2の回転速度)での10deg/secを、ロータ41の回転角速度ωに予め換算し、この換算値を所定値Aとして予め設定する。
回転角速度ωが所定値Aより大きい場合には(ステップS2:NO)、モード切換制御部89は、SSI制御部88の制御モードを第1モードに設定する(ステップS3)。そして、今回の演算周期での処理を終了する。これにより、SSI制御部88の制御モードが第1モードとなる。
前記ステップS2において、回転角速度ωが所定値A以下であると判別された場合には(ステップS2:YES)、モード切換制御部89は、SSI制御部88の制御モードを第2モードに設定する(ステップS4)。そして、今回の演算周期での処理を終了する。これにより、SSI制御部88の制御モードが第2モードとなる。
前記ステップS2において、回転角速度ωが所定値A以下であると判別された場合には(ステップS2:YES)、モード切換制御部89は、SSI制御部88の制御モードを第2モードに設定する(ステップS4)。そして、今回の演算周期での処理を終了する。これにより、SSI制御部88の制御モードが第2モードとなる。
つまり、ステアリングホイール2が操作されていない状態であるかまたはロータの回転角速度ωが所定値Aより大きいときには、モード切換制御部89は、電動モータ18が低速回転されていないと判定して、SSI制御部88の制御モードを第1モードに設定する。したがって、電動モータ18が低速回転されていない場合には、各ハイサイドFET51,53,55がターンオンされる際には、そのFETがソフトスイッチングされる。これにより、ハイサイドFET51,53,55のターンオン時において、電源電圧の変動、サージ電圧およびスイッチング損失を抑制できる。
一方、ステアリングホイール2が操作されている状態にあり、かつロータの回転角速度ωが所定値A以下(操舵速度が所定値以下)であるときには、モード切換制御部89は、電動モータ18が低速回転されていると判定して、SSI制御部88の制御モードを第2モードに設定する。したがって、電動モータ18が低速回転されている場合には、各リレー71〜73はオン状態に保持され、ハイサイドFET51,53,55はソフトスイッチングされない。これにより、電動モータ18への電流経路がリレー71〜73によって遮断されないので、モータトルク変動を抑制できる。これにより、電動モータ18が低速回転されている場合に、操舵フィーリングが悪化するのを防止または抑制できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、SSI制御部88は、第1モード時において、電流センサ64〜66の出力信号を監視し、リレー71〜73をターンオフするタイミングを、対応する電流センサ64〜66の出力信号を参照して決定してもよい。例えば、第1のFET51をターンオンさせる前に第1のリレー71をターンオフさせる際には、SSI制御部88は、電流センサ64の出力信号によって第1のインダクタ61に回生電流i1が流れていることが検出されているときに、第1のリレー71をターンオフさせる。このようにすると、第1のインダクタ61に回生電流i1が流れているときに、第1のリレー71をターンオフさせることができるから、インダクタ61に確実に誘起電圧Vbを発生させることができる。第2および第3のリレー72,13をターンオフさせる際も、同様である。
また、図9に示すように、図4の第1〜第3のインダクタ61,62,63に代えて、第1〜第3のコンデンサ101〜103を設けてもよい。第1のコンデンサ101は、第2のFET52に並列に接続されている。第2のコンデンサ102は、第4のFET54に並列に接続されている。第3のコンデンサ103は、第6のFET56に並列に接続されている。なお、図9においては、図4の電流センサ64〜66の図示は省略されている。同様に、後述する図10、図11、図13、図14および図15においても、図4の電流センサ64〜66の図示は省略されている。
図9において、第1のFET51がターンオフされる前に第1のリレー71がターンオフされたときには、第1のコンデンサ101の保持電圧が第1のFET51のソースに印加される。これにより、第1のFET51のドレインとソースとの間の電位差が小さくされる。また、第3のFET53がターンオフされる前に第2のリレー72がターンオフされたときには、第2のコンデンサ102の保持電圧が第3のFET53のソースに印加される。これにより、第3のFET53のドレインとソースとの間の電位差が小さくされる。また、第5のFET55がターンオフされる前に第3のリレー73がターンオフされたときには、第3のコンデンサ103の保持電圧が第5のFET55のソースに印加される。これにより、第5のFET55のドレインとソースとの間の電位差が小さくされる。
また、図10に示すように、図4の第1〜第3のインダクタ61,62,63に代えて、第1〜第3のRLC共振回路111〜113を設けてもよい。第1のRLC共振回路111は、インダクタ111aとコンデンサ111bと抵抗111cとの直列回路からなり、第1のリレー71に並列に接続されている。第2のRLC共振回路112は、インダクタ112aとコンデンサ112bと抵抗112cとの直列回路からなり、第2のリレー72に並列に接続されている。第3のRLC共振回路113は、インダクタ113aとコンデンサ113bと抵抗113cとの直列回路からなり、第3のリレー73に並列に接続されている。
この場合、各リレー71〜73をターンオフしたときに、対応するRLC共振回路111〜113によって、対応するハイサイドFET1,3,5のソースに電圧を印加できる。なお、各RLC共振回路111〜113の代わりに、インダクタとコンデンサとの直列回路からなるLC共振回路を用いてもよい。
図11は、ソフトスイッチングインバータのさらに他の変形例を示している。以下では、図4に示すソフトスイッチングインバータと異なる点について主に説明し、図4と同様の構成には図11に同様の符号を付して説明を省略する。
図11は、ソフトスイッチングインバータのさらに他の変形例を示している。以下では、図4に示すソフトスイッチングインバータと異なる点について主に説明し、図4と同様の構成には図11に同様の符号を付して説明を省略する。
この変形例では、図4の第1〜第3のインダクタ61,62,63に代えて、1つの補助電源120が設けられている。この補助電源120の出力電圧Vsは、主電源57の出力電圧Vfとほぼ等しい。補助電源120の負極端子は接地されている。補助電源120の正極端子は、第1のサブトランジスタ121を介して、第1のFET51と第2のFET52との接続点67に接続されている。また、補助電源120の正極端子は、第2のサブトランジスタ122を介して、第3のFET53と第4のFET54との接続点68に接続されている。さらに、補助電源120の正極端子は、第3のサブトランジスタ123を介して、第5のFET55と第6のFET56との接続点69に接続されている。
この実施形態では、第1〜第3サブトランジスタ121〜123は、PNP型バイポーラトランジスタによって構成されており、そのエミッタが補助電源120の正極端子に接続され、そのコレクタが対応する接続点67,68,69に接続されている。各サブトランジスタ121〜123のベースは、SSI制御部88に接続されている。
SSI制御部88は、第1〜第3サブトランジスタ121〜123をそれぞれ制御する。具体的には、SSI制御部88は、第1モード時には、前述したU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号に基づいて、補助回路70内の各リレー71〜73のゲート信号を生成して各リレー71〜73に与えるとともに、各サブトランジスタ121〜123のベース信号を生成して各サブトランジスタ121〜123に与える。なお、第2モード時には、SSI制御部88は、各サブトランジスタ121〜123がオフとなるようなベース信号(Hレベルのベース信号)を生成して各サブトランジスタ121〜123に与える。
SSI制御部88は、第1〜第3サブトランジスタ121〜123をそれぞれ制御する。具体的には、SSI制御部88は、第1モード時には、前述したU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号に基づいて、補助回路70内の各リレー71〜73のゲート信号を生成して各リレー71〜73に与えるとともに、各サブトランジスタ121〜123のベース信号を生成して各サブトランジスタ121〜123に与える。なお、第2モード時には、SSI制御部88は、各サブトランジスタ121〜123がオフとなるようなベース信号(Hレベルのベース信号)を生成して各サブトランジスタ121〜123に与える。
図12は、第1モード時におけるSSI制御部88の動作を説明するためのタイミングチャートである。図11および図12を参照して、第1のFET51をターンオンさせる際のSSI制御部88の動作を説明する。
SSI制御部88は、第1のFET51をターンオンさせるタイミングの少し前に、第1のリレー71をターンオフする(タイミングt11)。これにより、接続点67と電動モータ18との間の電流経路が遮断される。次に、SSI制御部88は、第1のサブトランジスタ121のベース信号をLレベルにする(タイミングt12)。これにより、第1のサブトランジスタ121がオン状態となるので、補助電源120の電圧Vsが、第1のサブトランジスタ121を介して第1のFET51のソースに印加される。これにより、第1のFET51のドレインとソースとの間の電位差がほぼ零となる。
SSI制御部88は、第1のFET51をターンオンさせるタイミングの少し前に、第1のリレー71をターンオフする(タイミングt11)。これにより、接続点67と電動モータ18との間の電流経路が遮断される。次に、SSI制御部88は、第1のサブトランジスタ121のベース信号をLレベルにする(タイミングt12)。これにより、第1のサブトランジスタ121がオン状態となるので、補助電源120の電圧Vsが、第1のサブトランジスタ121を介して第1のFET51のソースに印加される。これにより、第1のFET51のドレインとソースとの間の電位差がほぼ零となる。
この後、SSI制御部88は、第1のFET1をターンオンする(タイミングt13)。これにより、第1のFET51のドレインとソースとの間の電位差がほぼ零の状態で、第1のFET51がターンオン(ソフトスイッチング)される。タイミングt13と同時またはタイミングt13の直後(例えば、数マイクロ秒後)のタイミングt14に、SSI制御部88は、第1のリレー71をターンオンするとともに、第1のサブトランジスタ121のベース信号をHレベルに反転させる。これにより、第1のサブトランジスタ121がオフ状態になる。また、主電源57から第1のFET51および第1のリレー71を介して電動モータ1に電流が流れるようになる。タイミングt11〜t14の間の時間は、例えば、数マイクロ秒である。
なお、第3のFET53をターンオンさせる際には、上記と同様に、第3のFET53がターンオンされる前に、第2のリレー72がターンオフされ、続いて第2のサブトランジスタ122のベース信号がLレベルにされる。これにより、第2のサブトランジスタ122がオン状態となり、補助電源120の電圧Vsが第3のFET53のソースに印加される。その後、第3のFET53がターンオンされ、続いて第2のリレー72がターンオンされるとともに第2のサブトランジスタ122のベース電流がHレベルに反転される。
また、第5のFET55をターンオンさせる際には、上記と同様に、第5のFET55がターンオンされる前に、第3のリレー73がターンオフされ、続いて第3のサブトランジスタ123のベース信号がLレベルにされる。これにより、第3のサブトランジスタ123がオン状態となり、補助電源120の電圧Vsが第5のFET55のソースに印加される。その後、第5のFET55がターンオンされ、続いて第3のリレー73がターンオンされるとともに第3のサブトランジスタ123のベース電流がHレベルに反転される。
この変形例では、第1モード時において、各ハイサイドFET51,53,55をターンオンさせる際に、各ハイサイドFET51,53,55のドレインとソースとの間の電位差をより小さくすることができる。また、インダクタンスによって誘起電圧を発生させる構成ではないので、共振現象を抑制できる。これにより、より安定した電圧Vsを各ハイサイドFET51,53,55のソースに印加できる。
図11に示す補助電源120は、蓄電池であってもよいが、これに限定されない。例えば、図13に示すように、補助回路70内に、マイクロコンピュータ31からの微弱電力を昇圧するブースター(昇圧器)124を設け、このブースター124を各サブトランジスタ121〜123のエミッタに接続するようにしてもよい。
また、図14に示すように、主電源57の正極端子を各サブトランジスタ41〜43のエミッタに接続することにより、主電源57を補助電源として用いるようにしてもよい。
また、図14に示すように、主電源57の正極端子を各サブトランジスタ41〜43のエミッタに接続することにより、主電源57を補助電源として用いるようにしてもよい。
また、図15に示すように、図14の各サブトランジタ121,122,123を、2つのトランジスタを組み合わせた回路に置き換えることもできる。図15には、U相に対応する構成のみが示されている。図15では、図14のサブトランジタ121が、2つのトランジタ121a,121bを組み合わせた回路に置き換えられている。
この例では、一方のトランジスタ121aは、PNP型トランジスタであり、他方のトランジスタ121bは、NPN型トランジスタである。PNP型トランジスタ121aのコレクタは主電源57の正極端子に接続され、エミッタは接続点67に接続されている。PNP型トランジスタ121aのベースは、NPN型トランジスタ121bのコレクタに接続されている。NPN型トランジスタ121bのエミッタは、主電源57の負極端子に接続されている。NPN型トランジスタ121bのベースは、SSI制御部88に接続されている。
この例では、一方のトランジスタ121aは、PNP型トランジスタであり、他方のトランジスタ121bは、NPN型トランジスタである。PNP型トランジスタ121aのコレクタは主電源57の正極端子に接続され、エミッタは接続点67に接続されている。PNP型トランジスタ121aのベースは、NPN型トランジスタ121bのコレクタに接続されている。NPN型トランジスタ121bのエミッタは、主電源57の負極端子に接続されている。NPN型トランジスタ121bのベースは、SSI制御部88に接続されている。
図15および図16を参照して、第1モード時において、第1のFET51がオフ状態にあり、第2のFET52がオン状態にあるときから、第1のFET1をターンオンする際のSSI制御部88の動作について説明する。
SSI制御部88は、第2のFET52をターンオフするとともにNPN型トランジスタ121bのベース信号をHレベルにする(タイミングt21)。これにより、NPN型トランジスタ121bがオン状態となり、PNP型トランジスタ121aがオン状態になるので、接続点67の電圧が上昇する(タイミングt21)。次に、SSI制御部88は、第1のリレー71をターンオフする(タイミングt22)。
SSI制御部88は、第2のFET52をターンオフするとともにNPN型トランジスタ121bのベース信号をHレベルにする(タイミングt21)。これにより、NPN型トランジスタ121bがオン状態となり、PNP型トランジスタ121aがオン状態になるので、接続点67の電圧が上昇する(タイミングt21)。次に、SSI制御部88は、第1のリレー71をターンオフする(タイミングt22)。
続いて、SSI制御部88は、接続点67の電圧が上昇して第1のFET51のドレインとソースとの間の電位差がほぼ零となっている状態で、第1のFET51をターンオン(ソフトスイッチング)するとともにNPN型トランジスタ121bのベース信号をLレベルに反転させる(タイミングt23)。これにより、NPN型トランジスタ121bがオフ状態となり、PNP型トランジスタ121aがオフ状態になるので、接続点67の電圧上昇がなくなるが、電位は保持される。この後、SSI制御部88は、第1のリレー71をターンオンする(タイミングt24)。
そして、タイミングt25で第1のFET51がターンオフされ、その後のタイミングt26で、第2のFET52がターンオンされる。
なお、第2モード時には、NPN型トランジスタ121bはオフ状態に保持される。
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
なお、第2モード時には、NPN型トランジスタ121bはオフ状態に保持される。
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
前記実施形態では、図8のステップS1ではステアリングホイール2が操作されている状態であるか否かを回転角演算部82によって検出された回転角θに基づいて判別しているが、ステアリングホイール2(ステアリングシャフト6)の回転角である操舵角を検出する操舵角センサを設け、この操舵角センサによって検出される操舵角に基づいてステアリングホイール2が操作されている状態であるか否かを判別するようにしてもよい。
また、図8のステップS2では、角速度演算部83によって演算される回転角速度ωが所定値A以下である否かを判別しているが、前記操舵角センサによって検出される操舵角を時間微分することによって操舵角速度を演算する操舵角速度演算部を設け、操舵角速度演算部によって演算される操舵角速度が所定値以下であるか否かを判別するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、スイッチング素子としてFETを用いる構成を説明したけれども、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のFET以外の半導体素子を用いてもよい。同様に、リレーとしてFETを用いる構成を説明したけれども、FET以外のリレーを用いてもよい。
また、前記実施形態では、この発明をブラシレスモータを備えた電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、この発明はブラシ付モータを備えた電動パワーステアリング装置にも適用することができる。この場合には、前記回転角センサ23に代えて操舵角を検出するための操舵角センサを設けるとともに、操舵角センサによって検出される操舵角を時間微分することによって操舵角速度(操舵速度)を演算する。そして、図8のステップS1では、モード切換制御部89は、例えば、操舵角センサによって検出される操舵角が所定回数連続して増加傾向にあるかまたは所定回数連続して減少傾向にあるという条件を満たしたときにステアリングホイール2が操作されている状態であると判別し、前記条件を満たしていないときにステアリングホイール2が操作されていない状態であると判別する。また、図8のステップS2では、モード切換制御部89は、操舵角速度が予め設定された所定値以下であるか否かを判別することにより、ブラシ付モータが低速回転されているか否かを判別する。
また、前記実施形態では、この発明をブラシレスモータを備えた電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、この発明はブラシ付モータを備えた電動パワーステアリング装置にも適用することができる。この場合には、前記回転角センサ23に代えて操舵角を検出するための操舵角センサを設けるとともに、操舵角センサによって検出される操舵角を時間微分することによって操舵角速度(操舵速度)を演算する。そして、図8のステップS1では、モード切換制御部89は、例えば、操舵角センサによって検出される操舵角が所定回数連続して増加傾向にあるかまたは所定回数連続して減少傾向にあるという条件を満たしたときにステアリングホイール2が操作されている状態であると判別し、前記条件を満たしていないときにステアリングホイール2が操作されていない状態であると判別する。また、図8のステップS2では、モード切換制御部89は、操舵角速度が予め設定された所定値以下であるか否かを判別することにより、ブラシ付モータが低速回転されているか否かを判別する。
1…電動パワーステアング装置、2…ステアリングホイール、4…転舵機構、18…電動モータ、23…回転角センサ、32…ソフトスイッチングインバータ、50…駆動回路、51〜56…FET、70…補助回路、71〜73…リレー、82…回転角演算部、83…角速度演算部、88…SSI制御部、89…モード切換制御部
Claims (2)
- 電動モータによって車両の転舵機構に駆動力を付与する電動パワーステアング装置であって、
複数のスイッチング素子を含み、前記電動モータを駆動する駆動回路および前記駆動回路と前記電動モータとの間に設けられたリレーを含み、前記駆動回路内のスイッチング素子をソフトスイッチングさせるための補助回路を含むソフトスイッチングインバータと、
前記ソフトスイッチングインバータを制御するための主制御手段と、
前記主制御手段の制御モードの切換制御を行なうモード切換制御手段とを含み、
前記主制御手段の制御モードには、前記駆動回路内の各ハイサイドのスイッチング素子をターンオンさせる際にそれに対応する前記補助回路内のリレーをオフ状態にさせることにより、そのスイッチング素子をソフトスイッチングさせる第1モードと、前記補助回路内の各リレーをオン状態に保持し、各ハイサイドのスイッチング素子をターンオンさせる際にそのスイッチング素子をソフトスイッチングさせない第2モードとがあり、
前記モード切換制御手段は、通常時は前記制御モードを第1モードに設定し、前記電動モータが低速回転されているときに、前記制御モードを第2モードに設定するように構成されている、電動パワーステアング装置。 - 前記電動モータの回転角を検出する回転角検出手段と、
前記回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段とを含み、
前記モード切換制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて操舵部材が操作されている状態であるか否かを判別する第1判別手段と、
前記回転速度検出手段によって検出される回転速度に基づいて、操舵速度が所定値以下であるか否かを判別する第2判別手段と、
前記第1判別手段によって前記操舵部材が操作されていない状態であると判別されているかまたは前記第2判別手段によって操舵速度が所定値より大きいと判別されているときには、前記電動モータが低速回転されていないと判定して、前記制御モードを第1モードに設定し、前記第1判別手段によって前記操舵部材が操作されている状態であると判別されかつ前記第2判別手段によって操舵速度が所定値以下であると判別されているときに、前記電動モータが低速回転されていると判定して、前記制御モードを第2モードに設定する手段とを含む、請求項1に記載の電動パワーステアング装置。
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JP2012004146A JP2013141945A (ja) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | 電動パワーステアリング装置 |
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