JP2017065434A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】急にステアリングハンドルを切るような場合でも運転者の操舵フィーリングの違和感を低減す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】車両のステアリングハンドルの操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１０の検出値に基づいて電源１６から供給される電力によって電動モータ１４を駆動し、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置であって、電源１６の電圧を昇圧する昇圧回路２０と、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し、決定した開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する昇圧制御部２２６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、運転者等によって操舵用のステアリングハンドルに加わる操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルクに応じた操舵アシスト力をモータにより発生させてステアリングハンドルに付与する電動パワーステアリング装置が知られている。最近では、バッテリの電圧を昇圧回路で昇圧し、昇圧した電圧をモータ駆動回路に供給することで、より多くの操舵アシスト力を得ることができる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような装置において、操舵アシスト力が不足しないようにバッテリの電圧を高めるように、昇圧回路によって常時昇圧を実施すると、昇圧回路が大型化する上に、昇圧回路を構成するトランジスタのスイッチング動作に基づくスイッチングロスが常に発生する。その結果、昇圧回路に発生するエネルギー損失が大きくなるという課題がある。上記課題を解決するために、特許文献１には、モータ駆動回路のスイッチング素子をオン・オフさせるＰＷＭ（pulse width modulation）信号のデューティ比が所定の閾値である１００％を超えた場合に、昇圧回路でバッテリの電圧を昇圧する電動パワーステアリング装置が記載されている。これにより、昇圧回路によってバッテリの電圧を常時昇圧さすることを防止することができるため、昇圧回路のスイッチングロスを低減させ、エネルギー損失を抑えることができる。

特開２００３−２００８４５号公報

ここで、特許文献１に記載されている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電流値と電動モータに流れる電流の検出値との偏差に基づきＰＷＭ信号のデューティ比が予め設定された値である１００％を超えた場合にバッテリ電圧の昇圧を実施する。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％を超えるには時間を要する場合がある。したがって、運転者が急にステアリングハンドルを切るような場面では、実際に操舵アシスト力が必要であってもＰＷＭ信号のデューティ比が所定の閾値に到達していない場合があった。すなわち、特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置では、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができず、実際に昇圧されるまでのタイムラグによって、運転者が操舵フィーリングに違和感を覚える事象が想定される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、急にステアリングハンドルが切られるような場合でも、運転者の操舵フィーリングの違和感を軽減す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。

本発明の一態様は、車両のステアリングハンドルの操舵トルクを検出するためのトルクセンサの検出値に基づいて電源から供給される電力によって電動モータを駆動し、前記ステアリングハンドルに操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置であって、前記電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し、決定した前記開始条件が成立した場合に前記昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、を備える電動パワーステアリング装置である。

また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と回転数とに基づいて前記開始条件を決定する。

また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と前記車両の車速とに基づいて前記開始条件を決定する。

また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記昇圧制御部は、前記昇圧回路が前記電源の電圧を昇圧している場合に、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧を停止させる停止条件をさらに決定し、決定した前記停止条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を停止する。

また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記開始条件と前記停止条件とはヒステリシス幅を備える。

以上説明したように、本発明によれば、急にステアリングハンドルが切られるような場合でも運転者の操舵フィーリングの違和感を軽減す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ができる。

第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１の概略構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における制御装置１５の概略構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるモータ駆動部２１の概略構成の一例を示す図である。 第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。 第２の実施形態における制御装置１５Ａの概略構成の一例を示す図である。 第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。 第３の実施形態における制御装置１５Ｂの概略構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

実施形態における電動パワーステアリング装置（ＥＰＳシステム：Electric Power Steering System）は、車両の操舵用のステアリングハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサの検出値に基づいて電源から供給される電力によって電動モータを駆動し、上記ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する。そして、実施形態における電動パワーステアリング装置は、電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、電動モータの角加速度に基づいて昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し、決定した前記開始条件が成立する場合に昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、を備える。
以下、実施形態における電動パワーステアリング装置を、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングハンドル９、トルクセンサ１０、ステアリングシャフト１１、ギアボックス１２、舵取機構１３、電動モータ１４、制御装置１５、バッテリ１６、回転角検出部１７及び車速センサ５０を備える。

ステアリングハンドル９は、ステアリングシャフト１１に接続されている。
ステアリングシャフト１１は、一端がステアリングハンドル９に接続され、他端がギアボックス１２に接続されている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングハンドル９が運転者により操作されると、ギアボックス１２との間に加わる操舵トルクＦが発生する。ステアリングシャフト１１は、操舵トルクＦを伴って回転する。
トルクセンサ１０は、ステアリングシャフト１１に発生する操舵トルクＦを検出するためのものであって、例えば、トーションバー式の捩れ力検出センサから構成されている。トルクセンサ１０は、検出した操舵トルクＦを制御装置１５に出力する。

舵取機構１３は、ギアボックス１２と連結されている。舵取機構１３は、ギアボックス１２を介して伝達された運転者のステアリングハンドルの操作力と操舵トルクＦに応じて車両の前輪（不図示）を操舵する。

電動モータ１４は、ギアボックス１２と連結されている。電動モータ１４は、制御装置１５に電気的に接続されている。電動モータ１４は、制御装置１５からの駆動信号により駆動される。電動モータ１４は、舵取機構１３が車両の前輪を操舵する操舵力をアシストする。すなわち、電動モータ１４の回転がギアボックス１２を介してステアリングシャフト１１に伝達される。これにより、舵取機構１３の動作が補助され、舵取りのための運転者の労力負担が軽減される。以下、本実施形態では、電動モータ１４が３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のブラシレスモータである場合について説明する。

回転角検出部１７は、電動モータ１４に備えられている。回転角検出部１７は、電動モータ１４のロータの回転角度を検出する。例えば、回転角検出部１７は、レゾルバ又はホールＩＣを備えた磁気式のロータリエンコーダである。回転角検出部１７は、検出した回転角度に応じた出力信号を制御装置１５に出力する。

制御装置１５は、車両に搭載されているバッテリ１６（請求項における電源）に電気的に接続されている。制御装置１５は、電動モータ１４に流れる電流が目標値になるように電動モータ１４の駆動を制御する。また、制御装置１５は、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＦに基づいて電動モータ１４の駆動を制御することで、舵取機構１３の操舵力をアシストする操舵補助力をステアリングシャフト１１に付与する。
車速センサ５０は、電動パワーステアリング装置１が搭載された車両の車速Ｅを測定する。車速センサ５０は、測定した車速Ｅを制御装置１５に供給する。

図２は、第１の実施形態における制御装置１５の概略構成の一例を示す図である。
図２に示すように、制御装置１５は、昇圧回路２０、モータ駆動部２１及び制御部２２を備える。
昇圧回路２０は、バッテリ１６からの電圧（以下、「バッテリ電圧」という。）Ｖ_ｂが供給される。
昇圧回路２０は、制御部２２から供給される昇圧回路駆動信号に基づいてバッテリ電圧Ｖ_ｂを昇圧し、昇圧した電圧（以下、「昇圧電圧」という。）Ｖ_ｓをモータ駆動部２１に供給する。ただし、昇圧回路２０は、制御部２２からの昇圧回路駆動信号が供給されない場合には、バッテリ電圧Ｖ_ｂを昇圧しない。したがって、昇圧回路２０は、制御部２２からの昇圧回路駆動信号が供給されない場合には、バッテリ電圧Ｖ_ｂをそのままモータ駆動部２１に供給する。

モータ駆動部２１は、制御部２２から供給される駆動信号に基づいて昇圧回路２０から供給される電圧を電動モータ１４に印加する。例えば、モータ駆動部２１は、複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路である。モータ駆動部２１は、制御部２２から供給される駆動信号に基づいて、後述するスイッチング素子をそれぞれＰＷＭ（パルス幅変調）駆動し、電動モータ１４に所定の駆動電圧を印加して、電動モータ１４を駆動する。

図３は、第１の実施形態におけるモータ駆動部２１の概略構成の一例を示す図である。
図３に示すように、モータ駆動部２１は、昇圧回路２０から供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動モータ１４に印加する。昇圧回路２０から供給される直流電圧とは、バッテリ電圧Ｖ_ｂ又は昇圧電圧Ｖ_ｓである。
モータ駆動部２１は、６つのスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬ、１２１ＶＨ、１２１ＶＬ、１２１ＷＨ、１２１ＷＬを備えている。モータ駆動部２１は、スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬのオンとオフとを切り替えて直流電圧を交流電圧に変換する。

直列に接続されたスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬとは、それぞれ、電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗを介して接地電位との間に並列に接続されている。また、スイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬの接続点は、コイルＵの一端に接続されている。スイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬの接続点、及びスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬの接続点は、それぞれがコイルＶの一端、コイルＷの一端に接続されている。

各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）、あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などと、還流ダイオードとが並列に接続された構成を有している。なお、本実施形態においては、ＦＥＴを用いた場合を説明しており、ＦＥＴ内部の寄生ダイオードが還流ダイオードの機能を有している。また、各スイッチング素子１２１ＵＨ〜１２１ＷＬは、制御部２２から入力される駆動信号に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。

電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗは、モータ駆動部２１の内部において、スイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬと、スイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬと、スイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬに、それぞれグラウンドレベルの間に接続されている。例えば、電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗはシャント抵抗により構成されている。電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗは、モータ駆動部２１に流れる電流値、すなわち電動モータ１４に入力される電流値Ｉ_ｍを測定する。電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗは、測定した電流値Ｉ_ｍを制御部２２に出力する。なお、本実施形態では、電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗがシャント抵抗である場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。

図２に戻り、制御部２２は、角度取得部２２１、目標電流取得部２２２、差分演算部２２３、ＰＩ演算部２２４、駆動信号取得部２２５及び昇圧制御部２２６を備える。

角度取得部２２１は、回転角検出部１７から供給された回転角度に基づいて電動モータ１４の角加速度Ａを取得する。例えば、角度取得部２２１は、回転角検出部１７から供給された回転角度に応じた出力信号を取得する。角度取得部２２１は、回転角検出部１７から供給される回転角を示す出力信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量から電動モータ１４（電動モータ１４のロータ）の回転数Ｎを算出する。この回転数Ｎより電動モータ１４の角速度ωが求められる。角度取得部２２１は、算出した回転数Ｎの単位時間あたりの変化量に基づいて電動モータ１４の角加速度Ａを算出する。角度取得部２２１は、算出した角加速度Ａを昇圧制御部２２６に供給する。

目標電流取得部２２２は、車速センサ５０が測定した車両の車速Ｅとトルクセンサ１０から供給された操舵トルクＦとに基づいて、電動モータ１４に通電するモータ電流の目標値（以下、「目標電流値」という。）Ｉ_ｔを取得する。目標電流取得部２２２は、取得した目標電流値Ｉ_ｔを差分演算部２２３に供給する。目標電流取得部２２２は、例えば予め設定された計算式やテーブルに基づき目標電流値Ｉｔを取得してもよい。これら計算式やテーブルは、例えば車速Ｅと操舵トルクＦとに基づいて、電動モータ１４の目標電流値Ｉ_ｔが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブルを用いる場合には、各車速と、各操舵トルクＦと、その車速Ｅと操舵トルクＦとの組み合わせ毎に関連付けられたモータ電流の目標電流値Ｉ_ｔとを備えるルックアップテーブルを不図示の記憶部に予め記憶されていてもよい。そして、目標電流取得部２２２は、トルクセンサ１０から供給された車速Ｅと操舵トルクＦとに対応する目標電流値Ｉ_ｔを上記ルックアップテーブルから取得し、取得した目標電流値Ｉ_ｔを差分演算部２２３に供給する。

差分演算部２２３は、目標電流取得部２２２から目標電流値Ｉ_ｔを取得する。差分演算部２２３は、モータ駆動部２１の電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗが測定した電流値Ｉ_ｍを取得する。
差分演算部２２３は、目標電流取得部２２２から供給された目標電流値Ｉ_ｔに対して、モータ駆動部２１から取得した電流値Ｉ_ｍを減算することで差分値ΔＩ（＝目標電流値Ｉ_ｔ−電流値Ｉ_ｍ）を取得する。差分演算部２２３は、取得した差分値ΔＩをＰＩ演算部２２４に供給する。

ＰＩ演算部２２４は、差分演算部２２３から供給された差分値ΔＩに対してＰ（Proportional：比例）制御処理及びＩ（Integral：積分）制御処理（以下、「ＰＩ制御」という。）を実行し、差分値ΔＩを所定値、例えば０に近づけようとする指令値Ｖ_ｄを演算する。例えば、指令値Ｖ_ｄは電動モータ１４に印加する電圧値である。ＰＩ演算部２２４は、演算した指令値Ｖ_ｄを昇圧制御部２２６及び駆動信号取得部２２５に供給する。ただし、本実施形態では、ＰＩ制御に限定されず、ＰＩＤ制御でもよいし、その他のフィードバック制御でもよい。

駆動信号取得部２２５は、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄを、モータ駆動部２１の各スイッチング素子をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）によりオン・オフ駆動させる各パルスからなる駆動信号、すなわちパルス幅変調信号に変換する。駆動信号取得部２２５は、変換した駆動信号をモータ駆動部２１に供給する。

昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａの上昇により電動モータ１４の高速回転を推定し、昇圧回路２０の動作を開始するタイミングを決定する。また、昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａの低下により電動モータ１４の低速回転を推定し、昇圧回路２０を動作を停止させるタイミングを決定する。すなわち、昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａに基づいて昇圧回路２０の駆動を制御する。電動モータ１４が高速回転する場合とは、運転者によりステアリングハンドル９が短時間に大きく切られた場合である。すなわち、電動モータ１４が高速回転する場合とは、操舵補助力が早急に必要な場合であり、例えば、走行中の車両において運転者によって急にステアリングハンドルが切られるような場合が想定される。したがって、昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａに基づいて電動モータ１４が高速回転していると推定した場合には、即座に昇圧回路２０の昇圧を開始させることで、すぐにステアリングシャフト１１に対して操舵補助力を付与することができる。
昇圧制御部２２６は、昇圧回路２０からモータ駆動部２１に供給される昇圧電圧Ｖ_ｓの値を取得し、取得した昇圧電圧Ｖ_ｓが所望の電圧になるように昇圧回路２０を制御する。
以下に、第１の実施形態における昇圧制御部２２６の処理を、具体的に説明する。

昇圧制御部２２６は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに基づいて、昇圧回路２０の昇圧を制御する制御条件を決定する。制御条件は、第１開始条件と第１停止条件とを備える。第１開始条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖ_ｂの昇圧を開始するタイミングを制御する条件である。第１停止条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖ_ｂの昇圧を停止するタイミングを制御する条件である。したがって、第１開始条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖ_ｂの昇圧が行われていない場合に使用される条件である。一方、第１停止条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖ_ｂの昇圧が行われている場合に使用される条件である。

第１開始条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、その角加速度毎に関連付けられた第１開始条件とを備える第１開始マップを昇圧制御部２２６内の不図示の記憶部に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに対応する第１開始条件を上記第１開始マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６は、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄが第１開始条件に該当する場合には、昇圧回路駆動信号を昇圧回路２０に供給する。なお、指令値Ｖ_ｄが第１開始条件に該当する場合を、第１開始条件が成立するという。また、第１開始条件は、角加速度Ａが高い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａが高い値であるほど第１開始条件に該当する指令値Ｖ_ｄが多くなるように第１開始条件が設定されている。したがって、角加速度Ａが高い値であるほど第１開始条件に該当する指令値Ｖ_ｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く開始される。

第１停止条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、その角加速度毎に関連付けられた第１停止条件とを備える第１停止マップを昇圧制御部２２６内の不図示の記憶部に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに対応する第１停止条件を上記第１停止マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６は、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄが第１停止条件に該当する場合には、昇圧回路２０に対する昇圧回路駆動信号の供給を停止する。なお、指令値Ｖ_ｄが第１停止条件に該当する場合を、第１停止条件が成立するという。また、第１停止条件は、角加速度Ａが低い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａが低い値であるほど第１停止条件に該当する指令値Ｖ_ｄが多くなるように第１停止条件が設定されている。したがって、角加速度Ａが低い値であるほど第１開始条件に該当する指令値Ｖ_ｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く停止される。

上述したように、第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１は、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する第１開始条件を決定し、決定した第１開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感を低減させることができる。すなわち、操舵力をアシストする際に遅れがない昇圧制御が可能となる。

また、上述した第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１は、昇圧回路２０がバッテリ電圧Ｖ_ｂを昇圧している場合に、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧を停止させる第１停止条件をさらに決定し、決定した第１停止条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を停止する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧の昇圧を停止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感を低減することができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。図４に示すように、電動パワーステアリング装置１Ａは、ステアリングハンドル９、トルクセンサ１０、ステアリングシャフト１１、ギアボックス１２、舵取機構１３、電動モータ１４、制御装置１５Ａ、バッテリ１６、回転角検出部１７及び車速センサ５０を備える。
図５は、第２の実施形態における制御装置１５Ａの概略構成の一例を示す図である。
制御装置１５Ａは、昇圧回路２０、モータ駆動部２１及び制御部２２Ａを備える。
制御部２２Ａは、角度取得部２２１Ａ、目標電流取得部２２２、差分演算部２２３、ＰＩ演算部２２４、駆動信号取得部２２５及び昇圧制御部２２６Ａを備える。

角度取得部２２１Ａは、回転角検出部１７から供給された回転角度に基づいて電動モータ１４の回転数Ｎ及び角加速度Ａを取得する。例えば、角度取得部２２１Ａは、回転角検出部１７から供給された回転角度に応じた出力信号を取得する。角度取得部２２１Ａは、回転角検出部１７から供給される回転角を示す出力信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量から電動モータ１４（電動モータ１４のロータ）の回転数Ｎを算出する。この回転数Ｎより電動モータ１４の角速度ωが求められる。角度取得部２２１Ａは、算出した回転数Ｎの単位時間あたりの変化量に基づいて電動モータ１４の角加速度Ａを算出する。角度取得部２２１Ａは、算出した回転数Ｎと角加速度Ａとを昇圧制御部２２６Ａに供給する。

昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとの上昇により電動モータ１４の高速回転を推定し、昇圧回路２０の動作を開始するタイミングを決定する。また、昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとの低下により電動モータ１４の低速回転を推定し、昇圧回路２０を動作を停止させるタイミングを決定する。すなわち、昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとに基づいて昇圧回路２０の駆動を制御する。第２の実施形態において、電動モータ１４が高速回転する場合とは、運転者によりステアリングハンドル９が短時間に大きく切られた場合である。すなわち、電動モータ１４が高速回転する場合とは、操舵補助力が早急に必要な場合であり、例えば、走行中の車両において運転者によって急にステアリングハンドルが切られるような場合が想定される。したがって、昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとに基づいて電動モータ１４が高速回転していると推定した場合には、即座に昇圧回路２０の昇圧を開始させることで、すぐにステアリングシャフト１１に対して操舵補助力を付与することができる。
昇圧制御部２２６Ａは、昇圧回路２０からモータ駆動部２１に供給される昇圧電圧Ｖ_ｓの値を取得し、取得した昇圧電圧Ｖ_ｓが所望の電圧になるように昇圧回路２０を制御する。
以下に、第２の実施形態における昇圧制御部２２６Ａの処理を、具体的に説明する。

昇圧制御部２２６Ａは、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとに基づいて、昇圧回路２０の昇圧を制御する制御条件を決定する。制御条件は、第２開始条件と第２停止条件とを備える。

第２開始条件は、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第２開始条件を備える第２開始マップを昇圧制御部２２６Ａ内の不図示の記憶部に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ａは、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとの組み合わせに対応する第２開始条件を上記第２開始マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ａは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄが第２開始条件に該当する場合には、昇圧回路駆動信号を昇圧回路２０に供給する。なお、指令値Ｖ_ｄが第２開始条件に該当する場合を、第２開始条件が成立するという。また、第２開始条件は、角加速度Ａと回転数Ｎとが高い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと回転数Ｎとが高い値であるほど第２開始条件に該当する指令値Ｖ_ｄが多くなるように第２開始条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと回転数Ｎとが高い値であるほど第２開始条件に該当する指令値が増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く開始される。

第２停止条件は、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第２停止条件とを備える第２停止マップを昇圧制御部２２６Ａ内の不図示の記憶部に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ａは、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとの組み合わせに対応する第２停止条件を上記第２停止マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ａは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄが第２停止条件に該当する場合には、昇圧回路２０に対する昇圧回路駆動信号の供給を停止する。なお、指令値Ｖ_ｄが第２停止条件に該当する場合を、第２停止条件が成立するという。また、第２停止条件は、角加速度Ａと回転数Ｎとが低い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと回転数Ｎとが低い値であるほど第２停止条件に該当する指令値Ｖ_ｄが多くなるように第２停止条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと回転数Ｎとが低い値であるほど第２停止条件に該当する指令値Ｖ_ｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く停止される。

上述したように、第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａは、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する第２開始条件を決定し、決定した第２開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感を低減することができる。すなわち、操舵力をアシストする際に遅れがない昇圧制御が可能となる。また、第２開始条件は、電動モータ１４の角加速度と回転数とに基づいて決定される。したがって、電動パワーステアリング装置１Ａは、第１の実施形態と比較して、さらに高速回転を正確に推定することができる。

また、上述した第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａは、昇圧回路２０がバッテリ電圧Ｖ_ｂを昇圧している場合に、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧を停止させる第２停止条件をさらに決定し、決定した第２停止条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を停止する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧の昇圧を停止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。図６に示すように、電動パワーステアリング装置１Ｂは、ステアリングハンドル９、トルクセンサ１０、ステアリングシャフト１１、ギアボックス１２、舵取機構１３、電動モータ１４、制御装置１５Ｂ、バッテリ１６、回転角検出部１７及び車速センサ５０を備える。

図７は、第３の実施形態における制御装置１５Ｂの概略構成の一例を示す図である。
制御装置１５Ｂは、昇圧回路２０、モータ駆動部２１及び制御部２２Ｂを備える。
制御部２２Ｂは、角度取得部２２１、目標電流取得部２２２、差分演算部２２３、ＰＩ演算部２２４、駆動信号取得部２２５及び昇圧制御部２２６Ｂを備える。

昇圧制御部２２６Ｂは、車速センサ５０が測定した車速Ｅと、角度取得部２２１で取得された電動モータ１４の角加速度Ａとを取得する。
昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとの上昇により電動モータ１４の高速回転を推定し、昇圧回路２０の動作を開始するタイミングを決定する。また、昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとの低下により電動モータ１４の低速回転を推定し、昇圧回路２０を動作を停止させるタイミングを決定する。すなわち、昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとに基づいて昇圧回路２０の駆動を制御する。第３の実施形態において、電動モータ１４が高速回転する場合とは、運転者によりステアリングハンドル９が短時間に大きく切られた場合である。すなわち、電動モータ１４が高速回転する場合とは、操舵補助力が早急に必要な場合であり、例えば、走行中の車両において運転者によって急にステアリングハンドルが切られるような場合が想定される。したがって、昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとに基づいて電動モータ１４が高速回転していると推定した場合には、昇圧回路２０の昇圧を開始させることで、すぐにステアリングシャフト１１に対して操舵補助力を付与することができる。
昇圧制御部２２６Ｂは、昇圧回路２０からモータ駆動部２１に供給される昇圧電圧Ｖ_ｓの値を取得し、取得した昇圧電圧Ｖ_ｓが所望の電圧になるように昇圧回路２０を制御する。
以下に、第３の実施形態における昇圧制御部２２６Ｂの処理を、具体的に説明する。

昇圧制御部２２６Ｂは、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとに基づいて、昇圧回路２０の昇圧を制御する制御条件を決定する。制御条件は、第３開始条件と第３停止条件を備える。

第３開始条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第３開始条件を備える第３開始マップを昇圧制御部２２６Ｂ内の不図示の記憶部に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ｂは、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとの組み合わせに対応する第３開始条件を上記第３開始マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ｂは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄが第３開始条件に該当する場合には、昇圧回路駆動信号を昇圧回路２０に供給する。なお、指令値Ｖ_ｄが第３開始条件に該当する場合を、第３開始条件が成立するという。また、第３開始条件は、角加速度Ａと車速Ｅとが高い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと車速Ｅとが高い値であるほど第３開始条件に該当する指令値Ｖ_ｄが多くなるように第３開始条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと車速Ｅとが高い値であるほど第３開始条件に該当する指令値が増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く開始される。

第３停止条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第３停止条件とを備える第３停止マップを昇圧制御部２２６Ｂ内の不図示の記憶部に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ｂは、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとの組み合わせに対応する第３停止条件を上記第３停止マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ｂは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖ_ｄが第３停止条件に該当する場合には、昇圧回路２０に対する昇圧回路駆動信号の供給を停止する。なお、指令値Ｖ_ｄが第３停止条件に該当する場合を、第３停止条件が成立するという。また、第３停止条件は、角加速度Ａと車速Ｅとが低い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと車速Ｅとが低い値であるほど第３停止条件に該当する指令値Ｖ_ｄが多くなるように第３停止条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと車速Ｅとが低い値であるほど第３停止条件に該当する指令値Ｖ_ｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く停止される。

上述したように、第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂは、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する第３開始条件を決定し、決定した第３開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。すなわち、操舵力をアシストする際に遅れがない昇圧制御が可能となる。また、第３開始条件は、電動モータ１４の角加速度と車速とに基づいて決定される。したがって、電動パワーステアリング装置１Ｂは、第１の実施形態と比較して、さらに高速回転を正確に推定することができる。

また、上述した第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂは、昇圧回路２０がバッテリ電圧Ｖ_ｂを昇圧している場合に、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧を停止させる第３停止条件をさらに決定し、決定した第３停止条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を停止する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧の昇圧を停止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。

上述の実施形態において、開始条件（第１〜第３開始条件）と停止条件（第１〜第３停止条件）とはヒステリシス幅を備えてもよい。すなわち、停止条件の範囲を開始条件と比較して狭くする。これにより、指令値Ｖ_ｄが変動することで短時間の間に昇圧回路２０の昇圧と非昇圧との繰り返し（チャタリング）が発生することを防止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。

また、上述の実施形態において、開始条件と停止条件とを同じ条件としてもよい。すなわち、開始条件が成立しない場合を停止条件が成立する条件としてもよい。

制御部２２の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、制御部２２の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶するように構成することも可能である。

上述した実施形態における昇圧制御部２２６、２２６Ａ及び２２６Ｂをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１ 電動パワーステアリング装置
９ ステアリングハンドル
１０ トルクセンサ
１１ ステアリングシャフト
１２ ギアボックス
１３ 舵取機構
１４ 電動モータ
１５ 制御装置
１６ バッテリ
２０ 昇圧回路
２１ モータ駆動部
２２ 制御部
５０ 車速センサ
２２１ 角度取得部
２２２ 目標電流取得部
２２３ 差分演算部
２２４ ＰＩ演算部
２２５ 駆動信号取得部
２２６ 昇圧制御部

Claims (5)

1. 車両のステアリングハンドルの操舵トルクを検出するためのトルクセンサの検出値に基づいて電源から供給される電力によって電動モータを駆動し、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置であって、
   前記電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し、決定した前記開始条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、
   を備える電動パワーステアリング装置。
2. 前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と回転数とに基づいて前記開始条件を決定する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と前記車両の車速とに基づいて前記開始条件を決定する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記昇圧制御部は、前記昇圧回路が前記電源の電圧を昇圧している場合に、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧を停止させる停止条件をさらに決定し、決定した前記停止条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を停止する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記開始条件と前記停止条件とはヒステリシス幅を備える請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。

Images