JP3865224B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3865224B2 JP3865224B2 JP2002073052A JP2002073052A JP3865224B2 JP 3865224 B2 JP3865224 B2 JP 3865224B2 JP 2002073052 A JP2002073052 A JP 2002073052A JP 2002073052 A JP2002073052 A JP 2002073052A JP 3865224 B2 JP3865224 B2 JP 3865224B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- current
- motor
- turned
- steering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車両に装備される電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ハンドルを通してステアリング軸にかかる操舵トルクおよび車速に応じてパワーアシスト電動機を駆動することにより適正な操舵補助力を発生させている。そして、このパワーアシスト電動機は車載コンピュータ（以下、「ＥＣＵ」とする）により制御されている。具体的には、操舵トルク信号および車速信号に基づきパワーアシスト電動機へ供給するアシスト電流を制御することにより行われている。
【０００３】
また、パワーアシスト電動機への電力の供給は、バッテリや充電発電機からＥＣＵを介して行われている。電力供給に際して、バッテリや充電発電機から入力される入力電圧をＥＣＵ内の昇圧回路により昇圧してパワーアシスト電動機へ印加している。これは、高速走行中の急転舵時の即応性等の種々の理由によるものである。さらに、特開平８−１２７３５１号公報には、昇圧回路を用いる理由として小電流によりパワーアシスト電動機の小型化が可能となることが記載されている。
【０００４】
しかし、入力電圧を昇圧する際には、昇圧回路に使用しているインダクタやスイッチング素子等が発熱して回路の故障等を生ずるおそれがあった。
【０００５】
この問題に対し、特開平８−１２７３５１号公報には昇圧回路で使用している素子の温度を監視し、その温度が所定値以上になった場合に昇圧する出力電圧を下げることにより回路の故障等を防止することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、使用している素子の温度が所定値以上になった場合に出力電圧を下げると、一時的にパワーアシスト電動機へ供給する電力が非常に小さくなる。これは操舵補助力に多大な影響を及ぼすことになる。従って、急激に出力電圧を下げることなく、常に適切な出力電圧を印加できることが望まれる。
【０００７】
ここで、昇圧回路の発熱原因である素子について検討してみると、素子の一つにインダクタ側からパワーアシスト電動機側への一方向にのみ電流を流すためのダイオードが含まれている。このダイオードは昇圧した電圧を降下させないようにするために用いられている。なお、ダイオードの発熱は電流に比例する。
【０００８】
そして、パワーアシスト電動機がさらに大きなトルクを必要とする場合には、昇圧回路に大電流が流れることになる。このような場合には、ダイオードが著しく発熱することになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ダイオードの発熱を抑制することにより常に適切な出力電圧をパワーアシスト電動機へ印加することが可能な昇圧回路を有する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、昇圧用の第１スイッチとダイオードを介さずに電流を流すことが可能な第２スイッチとを設け、入力電圧やｑ軸アシスト電流に応じて第１スイッチのＯＮ動作時に第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または第１スイッチのＯＦＦ動作時に第２スイッチをＯＮ動作させるように第１スイッチの動作と第２スイッチの動作とを同期制御することによりダイオードの発熱を抑制できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の電動パワーステアリング装置における電動機制御手段は、アシスト電流検出手段とｑ軸アシスト電流算出手段と昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
アシスト電流検出手段は、パワーアシスト電動機へ供給されるアシスト電流を検出する検出手段である。ｑ軸アシスト電流算出手段は、アシスト電流を二相変換された等価な電流であるｑ軸アシスト電流を算出する算出手段である。
【００１３】
昇圧回路は、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチとからなる。ここで、インダクタは、エネルギーの蓄積および放出により電力供給源から入力される入力電圧を昇圧するためのものである。第１スイッチは、ＯＮ動作時にはエネルギーを蓄積し、ＯＦＦ動作時にはエネルギーを放出する動作切替えを行うスイッチである。ダイオードは、インダクタ側からパワーアシスト電動機側への一方向にエネルギーの放出により発生した電流を流す素子である。第２スイッチは、ダイオードと並列に配置されており、ＯＮ動作時にはダイオードを介さずにエネルギーの放出により発生した電流を流し、ＯＦＦ動作時にはダイオードを介して電流を流す動作切替えを行うスイッチである。
【００１４】
昇圧回路制御手段は、ｑ軸アシスト電流が所定値より大きい場合と小さい場合により制御動作が異なる。ｑ軸アシスト電流が所定値より大きい場合には、第１スイッチと第２スイッチを同期制御する。この同期制御とは、第１スイッチのＯＮ動作時に第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または第１スイッチのＯＦＦ動作時に第２スイッチをＯＮ動作させるようする制御である。また、ｑ軸アシスト電流が小さい場合には、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御する。
【００１５】
これにより、同期制御を行う際には、電流がダイオードを通過しないで、ダイオードより消費電力の小さい第２スイッチを通過するので、ダイオードの発熱を抑制できる。特に、ｑ軸アシスト電流が大きい場合には、ダイオードに大電流が流れるため、このような場合に同期制御を行うことにより発熱を抑制する効果が大きい。
【００１６】
ここで、同期制御を行った場合でも電流を逆流させない理由について一例として図２０〜図２１を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図２０は、入力電圧を昇圧する際、すなわち第１スイッチをＯＮ・ＯＦＦ動作させるときのインダクタに流れる電流ＩＬの変化を示す。図２０に示すように、第１スイッチのＯＮ動作（Ｔｓ＿ｏｎ）時、すなわちエネルギーを蓄積している間は、インダクタに流れる電流が増加する。一方、第１スイッチのＯＦＦ動作（Ｔｓ＿ｏｆｆ）時、すなわちエネルギーを放出している間は、インダクタに流れる電流が減少する。そして、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作は所定の周期（ＰＷＭ周期）で繰り返されている。この場合に同期制御を行うと、第１スイッチのＯＦＦ動作（Ｔｓ＿ｏｆｆ）時に第２スイッチがＯＮ動作するためインダクタに電流が流れていない時間（Ｔｒ）には電流が逆流することになる。すなわち、出力電圧が降下することになる。
【００１８】
このことから、電流を逆流させないで同期制御を行うには、インダクタに電流が流れていない時間（Ｔｒ）を０にすればよいことが分かる。すなわち、図２１に示すように、インダクタに電流が流れている場合には、同期制御を行ったとしても逆流することがない。なお、Ｔｄ＿ｏｎは第２スイッチのＯＮ動作を、Ｔｄ＿ｏｆｆは第２スイッチのＯＦＦ動作を示す。
【００１９】
次に、電流を逆流させないで同期制御を行った場合に、ダイオードの発熱を抑制できる理由について説明する。
【００２０】
降圧用スイッチ１０３がＯＦＦ動作した場合は、電流が逆流しないので、電流はダイオードのアノード側からカソード側へ流れる。そして、第２スイッチがＯＮ動作した場合には、電流はダイオードを通らずに、第２スイッチを通ることになる。ここで、ダイオードの消費電力Ｐｄと第２スイッチのＯＮ動作時の消費電力Ｐｍを数１に示す。
【００２１】
【数１】
Ｐｄ＝（ダイオードの順方向電圧）＊（電流）
Ｐｍ＝（電流）2 ＊（第２スイッチのＯＮ抵抗）
一般に、ダイオードの消費電力Ｐｄよりも第２スイッチのＯＮ動作時の消費電力Ｐｍの方が小さい。従って、ダイオードの発熱よりも第２スイッチの発熱の方が小さいので、昇降圧回路全体として発熱を抑制することができる。
【００２２】
また、本発明の電動パワーステアリング装置における電動機制御手段は、昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
昇圧回路は、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチとからなる。ここで、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチは、上記記載と同一である。
【００２４】
昇圧回路制御手段は、入力電圧が所定値より小さい場合と大きい場合により制御動作が異なる。入力電圧が所定値より小さい場合には、第１スイッチと第２スイッチを同期制御する。また、入力電圧が所定値より大きい場合には、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御する。
【００２５】
これにより、同期制御を行う際には、電流がダイオードを通過しないで、ダイオードより消費電力の小さい第２スイッチを通過するので、ダイオードの発熱を抑制できる。また、入力電圧が大きい場合には昇圧の割合が小さいため逆流のおそれがある。そこで、所定電圧以上の場合に同期制御を行うことにより逆流しないで確実に昇圧することできる。
【００２６】
また、本発明の電動パワーステアリング装置における電動機制御手段は、昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００２７】
昇圧回路は、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチとからなる。ここで、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチは、上記記載と同一である。
【００２８】
昇圧回路制御手段は、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時間（ＰＷＭ周期）におけるＯＮ動作時間の割合が所定値より大きい場合と小さい場合により制御動作が異なる。所定値より大きい場合には、第１スイッチと第２スイッチを同期制御する。また、所定値より小さい場合には、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御する。
【００２９】
これにより、ｑ軸アシスト電流や入力電圧に基づく場合よりもさらに広範囲に同期制御を行うことができるため、ダイオードの発熱をさらに抑制できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明の電動パワーステアリング装置をより詳しく説明する。
【００３１】
（全体構成）
図１に示すように、本発明の電動パワーステアリング装置は、ＥＣＵ１６と、パワーアシスト電動機１４と、位置検出装置１５と、操舵トルク検出装置１７と、車速検出装置１１と、バッテリ１２と、充電発電機１３とからなる。なお、本実施形態ではパワーアシスト電動機１４として三相ブラシレスモータを用いている。
【００３２】
ＥＣＵ１６は、マイコン６と、昇降圧回路１と、昇降圧駆動回路２と、入力電圧検出回路４と、出力電圧検出回路３と、電動機駆動回路５と、アシスト電流検出回路７と、操舵トルク検出回路９とから構成される。
【００３３】
まず、操舵トルク検出装置１７によりステアリング軸にかかる操舵トルクが検出される。検出された操舵トルクに基づき、操舵トルク検出回路９により操舵トルク信号が生成される。操舵トルク検出装置７と操舵トルク検出回路９が操舵トルク検出手段である。また、車速検出手段である車速検出装置１１により車両の速度を検出して車速信号が生成される。そして、操舵トルク信号と車速信号とに基づき三相ブラシレスモータ１４に指令されるトルク値（以下「電動機トルク指令値」という）がマイコン６の電動機トルク指令値算出手段により算出される。さらに、算出された電動機トルク指令値に基づき三相ブラシレスモータ１４に供給される電流に相当する出力信号がマイコン６の電動機制御手段により生成される。
【００３４】
一方、電力供給源であるバッテリ１２や充電発電機１３から入力される入力電圧は昇降圧回路１により昇圧される。昇降圧回路１の制御は、マイコン６からの指令信号に基づき昇降圧駆動回路２により行われる。そして、昇圧された出力電圧と供給電流に相当する出力信号とに基づき電動機駆動回路５により三相ブラシレスモータ１４に相電流が供給される。そして、三相ブラシレスモータ１４が駆動し、操舵補助力を発生させる。
【００３５】
なお、入力電圧検出回路４は昇降圧回路１に入力される電圧を検出し、出力電圧検出回路３は昇降圧回路１から出力される電圧を検出し、位置検出装置１５は三相ブラシレスモータ１４の位置信号を検出する。
【００３６】
（マイコン６の電動機制御手段による電動機駆動回路５への出力信号の生成処理）
次に、マイコン６による電動機駆動回路５への出力信号の生成処理について、図２を参照して説明する。
【００３７】
生成された電動機トルク指令値Ｔｓがトルク電流変換部６０１に送られ、トルク電流指令値Ｒｉｑ＊が出力される。このトルク電流指令値Ｒｉｑ＊は、後述するｑ軸アシスト電流Ｉｑｆと比較部６１０にて比較される。その結果、ｑ軸電流差ΔＩｑ（＝｜Ｒｉｑ＊−Ｉｑｆ｜）がある場合は、ＰＩ制御部６０２にて比例積分制御を受けて補正され、ｑ軸アシスト電圧Ｖｑ＊が出力される。
【００３８】
また、磁化電流指令値Ｉｄ＊は、後述するｄ軸アシスト電流Ｉｄｆと比較部６０９にて比較される。その結果、ｄ軸電流差ΔＩｄ（＝｜Ｉｄ＊−Ｉｄｆ｜）がある場合は、ＰＩ制御部６０３にて比例積分制御を受けて補正され、ｄ軸アシスト電圧Ｖｄ＊が出力される。ここで、ｑ軸アシスト電圧Ｖｑ＊とｄ軸アシスト電圧Ｖｄ＊は、三相ブラシレスモータ１４への指令値としての直交座標系の電圧である。
【００３９】
そして、ｑ軸アシスト電圧Ｖｑ＊およびｄ軸アシスト電圧Ｖｄ＊は、三相変換部（ｄｑ逆変換部）６０４にて三相の相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換され、パルス幅変調部（ＰＷＭ）６０５に出力される。パルス幅変調部６０５により出力されたパルス電流に基づき、電動機駆動回路５（図１に示す）が作動してＵ相、Ｖ相およびＷ相の各導線を介して三相ブラシレスモータ１４を給電状態にする。
【００４０】
この間、三相ブラシレスモータ１４に接続された位置検出装置（回転角センサ）１５（図１に示す）により検出された位置検出信号は、電気角演算回路６１２に出力される。そして、電気角演算回路６１２により、位置検出信号に基づき三相ブラシレスモータ１４の電気角（角度）が算出され、電気信号として二相変換部（ｄｑ変換部）６０８に出力される。ここで、角度を括弧書きとしたのは、三相ブラシレスモータ１４の電気角と実際の角度（あるいは回転角）との間には相関関係があり、電気角と角度とは三相ブラシレスモータ１４の構成等により異なるが、互いに変換可能であるため、包括的な文言の角度の具体例として電気角を用いた。
【００４１】
そして、アシスト電流検出手段であるアシスト電流検出回路７（図１に示す）により、電動機駆動回路５から三相ブラシレスモータ１４に供給される相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ（以下「アシスト電流」という）が検出され、アシスト電流信号が生成される。アシスト電流信号と電気角演算回路６１２から出力された電気信号とに基づき、ｑ軸アシスト電流算出手段およびｄ軸アシスト電流算出手段である二相変換部（ｄｑ変換部）６０８にて二相の電流に変換される。変換される電流は、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆおよびｄ軸アシスト電流Ｉｄｆである。これらｑ軸アシスト電流Ｉｑｆおよびｄ軸アシスト電流Ｉｄｆが、上述のとおり比較部６０９、６１０に出力されることで、フィードバックして三相ブラシレスモータ１４の制御を行っている。
【００４２】
（昇降圧回路１の基本動作）
次に、昇降圧回路１の動作について、図３を参照して説明する。
【００４３】
第１スイッチ（以下「昇圧用スイッチ」という）１０２のＯＮ動作によりインダクタ１０１にてエネルギーが蓄積され、ＯＦＦ動作によりエネルギーが放出される。この繰り返しによりダイオード１０４のカソード側に放出の際の高電圧が発生することで昇圧が可能となる。
【００４４】
すなわち、昇圧用スイッチ１０２がＯＮ動作するとインダクタ１０１に短絡電流が流れ、昇圧用スイッチ１０２がＯＦＦ動作するとインダクタ１０１に流れる電流が遮断される。インダクタ１０１に流れる電流が遮断されると、この電流の遮断による磁束の変化を妨げるように、ダイオード１０４のカソード側に高電圧が繰り返し発生する。発生した電圧がコンデンサ１０５で平滑され、出力電圧Ｖｏが電動機駆動回路５に出力される。これを昇圧チョッパ方式といい、広く一般に知られている。なお、この場合の第２スイッチ（以下「降圧用スイッチ」という）１０３は通常ＯＦＦ動作状態であるので、電流はダイオード１０４を通ることになる。なお、本実施形態においては、便宜上ダイオード１０４を図中に記載して説明しているが、これは昇圧スイッチング素子１０２にＭＯＳ−ＦＥＴを使用することにより、ＭＯＳ−ＦＥＴに構成される寄生ダイオードでも同じであることの説明は省略する。
【００４５】
ここで、昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３のＯＮ・ＯＦＦ動作は、マイコン６の昇降圧回路制御手段からの指令信号に基づき昇降圧回路駆動回路２により行われる。このマイコン６からの指令信号は、パルス波であって、所定周波数のデューティー値を示す信号である。一般に、昇圧用スイッチ１０２のデューティー値が大きい場合には昇圧割合が大きくなり、デューティー値が小さい場合には昇圧割合が小さくなる。
【００４６】
なお、降圧用スイッチ１０３がＯＮ動作すると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏの電圧が大きい方から小さい方へ電流が流れる。すなわち、入力電圧Ｖｉｎが大きい場合には、電流がダイオードを介さずに降圧用スイッチ１０３を通じて、インダクタ１０１側からコンデンサ１０５側へ流れる。一方、入力電圧Ｖｉｎが小さい場合には逆流することになる。通常は、入力電圧Ｖｉｎが小さいので逆流することになる。
【００４７】
次に、図４は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧する際、すなわち昇圧用スイッチ１０２をＯＮ・ＯＦＦ動作させるときのインダクタ１０１に流れる電流ＩＬの変化を示す。昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作（Ｔｏｎ）時、すなわちエネルギーを蓄積している間は、インダクタ１０１に流れる電流が増加する。一方、昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作（Ｔｏｆｆ）時、すなわちエネルギーを放出している間は、インダクタ１０１に流れる電流が減少する。
【００４８】
次に昇降圧回路１の制御方法について具体的に説明する。
【００４９】
（目標昇圧電圧の設定による制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００５０】
まず、マイコン６の目標昇圧電圧設定手段により、出力電圧Ｖｏの目標値である目標昇圧電圧Ｖｔが操舵状態に応じて設定される。目標昇圧電圧Ｖｔは、例えば電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される。電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される目標昇圧電圧Ｖｔを図５に示す。電動パワーステアリング装置において、ハンドルを急操舵する際は、三相ブラシレスモータ１４の回転力（追従性）を引き出さなければならない。そのため、三相ブラシレスモータ１４に印加する電圧はより高い電圧が必要となる。なお、ハンドルを急操舵する際には、電動機トルク指令値Ｔｓは比較的小さい。また、ハンドルを据え切りする際は、三相ブラシレスモータ１４のトルクが必要となり、大きい電流を流すが、この時にモータ１４の回転力は必要としないため目標昇圧電圧Ｖｔは小さく設定される。
【００５１】
次に、バッテリ１２や充電発電機１３から入力される入力電圧Ｖｉｎを設定された目標昇圧電圧Ｖｔまで昇圧することができる昇圧用スイッチ１０２のデューティー値（以下「昇圧デューティー値」という）の指令信号が生成される。ここで、入力電圧Ｖｉｎは車両の状態（電気負荷の変動等）により変動することは周知である。従って、マイコン６は、変動する入力電圧Ｖｉｎと設定された目標昇圧電圧Ｖｔに基づき昇圧デューティー値の指令信号を決定する。なお、昇圧デューティー値とは１周期における昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時間の割合を意味する。
【００５２】
ここで、入力電圧Ｖｉｎ、目標昇圧電圧Ｖｔおよび昇圧デューティー値との関係について説明する。
【００５３】
昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時のインダクタ１０１から流れる電流変化率Ｉａを数２に示す。Ｌはインダクタ１０１のインダクタンス値である。
【００５４】
【数２】
Ｉａ＝ｄｉ／ｄｔ＝Ｖｉｎ／Ｌ
また、昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作時のインダクタ１０１から流れる電流変化率Ｉｂを数３に示す。
【００５５】
【数３】
Ｉｂ＝ｄｉ／ｄｔ＝（Ｖｏ−Ｖｉｎ）／Ｌ
そして、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時間ＴｏｎとＯＦＦ動作時間Ｔｏｆｆが等しい場合には、Ｉａ＝Ｉｂとなる。すなわち、数４に示すようになる。
【００５６】
【数４】
Ｉａ＊Ｔｏｎ＝Ｉｂ＊Ｔｏｆｆ
Ｖｉｎ＊Ｔｏｎ＝（Ｖｏ−Ｖｉｎ）＊Ｔｏｆｆ
ここで、入力電圧Ｖｉｎを１０Ｖ、目標昇圧電圧Ｖｔを２５Ｖの場合の昇圧デューティー値を算出すると、数５のようになる。なお、Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ＝１とする。また、ダイオード１０４による電圧降下分および配線抵抗による損失は考慮しないものとする。
【００５７】
【数５】
Ｔｏｎ＝｛（２５−１０）／１０｝＊（１−Ｔｏｎ）
Ｔｏｎ＝０．６＝６０％
従って、この場合には昇圧デューティー値６０％の指令信号が生成される。つまり、昇圧用スイッチ１０２の駆動周波数およびインダクタンスＬの値が固定の場合には、入力電圧Ｖｉｎと目標昇圧電圧Ｖｔにより昇圧デューティー値は一義的に定まることになる。この関係をマップ表にしたものを図７に示す。
【００５８】
次に、マイコン６により生成された指令信号が昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３が駆動する。
【００５９】
このように昇降圧回路１を制御することにより、以下の効果を有する。
【００６０】
電動機トルク指令値Ｔｓが大きい場合には、昇降圧回路１に大電流が流れるおそれがある。このような場合に、マイコン６の目標昇圧電圧設定手段は目標昇圧電圧Ｖｔを小さく設定することできる。そのため、昇降圧回路１には大電流が流れず、インダクタ１０１、昇圧用スイッチ１０２や降圧用スイッチ１０３等の発熱を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態では電動機トルク指令値Ｔｓに基づき目標昇圧電圧Ｖｔを設定したが、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき設定してもよい。その際の目標昇圧電圧Ｖｔを図６に示す。ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが大きい程、目標昇圧電圧Ｖｔは小さく設定される。ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが大きい場合には、昇降圧回路１に大電流が流れているおそれがある。このような場合に目標昇圧電圧Ｖｔを小さく設定することができる。そのため、昇降圧回路１には大電流が流れなくなり、インダクタ１０１、昇圧用スイッチ１０２や降圧用スイッチ１０３等の発熱を抑制することができる。
【００６２】
また、マイコン６は、電動機トルク指令値Ｔｓに基づき得られた目標昇圧電圧Ｖｔとｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき得られた目標昇圧電圧Ｖｔのうち、小さい方を目標昇圧電圧Ｖｔとして設定してもよい。
【００６３】
なお、図５および図６に示す電動機トルク指令値Ｔｓ若しくはｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づく目標昇圧電圧Ｖｔの対応をより細分化したり、マップ間を補間したりすることもできる。これにより、より快適な操舵性を実現できる。
【００６４】
また、入力電圧Ｖｉｎと目標昇圧電圧Ｖｔと昇圧デューティー値との関係を示す図７のようなマップ表を予め設定しておく必要は必ずしもないが、マップ表を用いることによりマイコン６による昇圧デューティー値の算出時間が短縮できる。なお、マップ間の補間やマップ数についてはより細分化することもできる。
【００６５】
また、目標昇圧電圧Ｖｔが変更され、その変化率が所定値以上となった場合に、ソフトウエアにより昇圧する際の応答性を鈍化させるか、若しくはハードウエアにより昇圧の変化を徐変させるとよい。このようにすることで、操舵補助力を急変させないため、違和感なく快適にハンドル操舵可能となる。
【００６６】
また、指令信号の周波数は可聴周波数以外の値とすることで、騒音が防止できる。
【００６７】
（昇圧デューティー値の設定による制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００６８】
まず、マイコン６により、出力電圧Ｖｏの目標値である目標昇圧電圧Ｖｔが電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される。次に、バッテリ１２や充電発電機１３から入力される入力電圧Ｖｉｎを設定された目標昇圧電圧Ｖｔまで昇圧することができる昇圧デューティー値ががマイコン６の基準デューティー値算出手段により算出される。入力電圧Ｖｉｎと目標昇圧電圧Ｖｔと昇圧デューティー値の関係を図７に示す。この昇圧デューティー値を基準昇圧デューティー値とする。
【００６９】
一方、マイコン６のｑ軸デューティー値算出手段によりｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに応じてｑ軸昇圧デューティー値が算出される。この関係を図８に示す。
【００７０】
そして、マイコン６のデューティー値比較判定手段によりｑ軸昇圧デューティー値と基準昇圧デューティー値のうち小さい方が判定される。判定された昇圧デューティー値を最大デューティー値Ｔｍａｘとする。また、目標昇圧電圧Ｖｔに制御するデューティー値を指令信号として指令デューティー値設定手段により生成される。生成された指令信号が昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３が駆動する。
【００７１】
このように昇圧デューティー値の最大値を制限することでインダクタ１０１に過剰な電流を流すことがなく、発熱を抑制できる。なお、図５、図７および図８に示すマップ間の補間やマップ数についてはより細分化することもできる。
【００７２】
ここで、本実施形態の代表的なマイコン６の処理について図９のフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
入力電圧検出回路４により検出された入力電圧Ｖｉｎを読み込む（ステップＳ１）。一方、操舵トルク信号および車速信号に基づき電動機トルク指令値Ｔｓを算出する（ステップＳ２）。そして、アシスト電流検出回路７の出力信号および電気角演算回路６１２の電気信号に基づき二相変換部（ｄｑ変換部）６０８により二相の電流に変換された電流の一方であるｑ軸アシスト電流Ｉｑｆを算出する（ステップＳ３）。続いて、算出した電動機トルク指令値Ｔｓに基づき目標昇圧電圧Ｖｔを設定する（ステップＳ４）。入力電圧Ｖｉｎおよび目標昇圧電圧Ｖｔに基づき基準昇圧デューティー値を算出する。また、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき昇圧デューティー値を算出する。そして、そのうち小さい方を最大デューティー値Ｔｍａｘとして設定する（ステップＳ５）。そして、出力電圧検出回路３により検出された出力電圧Ｖｏを読み込む（ステップＳ６）。
【００７４】
続いて、出力電圧Ｖｏと目標昇圧電圧Ｖｔを比較し、一致すれば処理は終了し、現在の昇圧の状態が維持される（ステップＳ７：Ｙ）。しかし、異なる場合、すなわち目標昇圧電圧が変更された場合は、変更された目標昇圧電圧Ｖｔが出力電圧Ｖｏより大きいか小さいかにより処理が異なるため、その比較を行う（ステップ８）。変更された目標昇圧電圧Ｖｔが出力電圧Ｖｏより大きい場合（ステップＳ８：Ｙ）、現在指令されている昇圧デューティー値Ｔｃを所定値減少させる（ステップＳ１０）。一方、変更された目標昇圧電圧Ｖｔが出力電圧Ｖｏより小さい場合（ステップＳ８：Ｎ）、昇圧デューティー値Ｔｃを所定値増加させる（ステップＳ９）。そして、変更された昇圧デューティー値Ｔｃと算出された最大デューティー値Ｔｍａｘと比較し、一致するならば処理は終了し、その昇圧デューティー値Ｔｃにより昇圧される（ステップＳ１１）。一致しなければ、出力電圧Ｖｏと目標昇圧電圧Ｖｔが一致するかを比較し、一致するならばこの場合も処理は終了し、その目標昇圧電圧Ｖｔに基づき昇圧される（ステップＳ１２）。しかし、一致しなければ、ステップＳ８に戻り、昇圧デューティー値の変更処理を行う。
【００７５】
（三相ブラシレスモータ１４の発電時における降圧処理の制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００７６】
三相ブラシレスモータ１４は、車両および操舵状態によっては逆起電力を発生する状態（発電状態）になることがある。そこで、発電状態になった場合、図３に示した降圧用スイッチ１０３をＯＮ動作させることで、回生エネルギーとしてバッテリ１２へ戻すことができる。発電状態は、目標昇圧電圧Ｖｔと出力電圧Ｖｏを発電検出手段により比較して判定される。すなわち、出力電圧Ｖｏが目標昇圧電圧Ｖｔより所定値超えた場合を発電状態と判定する。
【００７７】
パワーアシスト電動機が発電する場合には、昇圧された電圧を平滑するために用いているコンデンサ１０５（図３に示す）に発電された電圧がかかることになる。このような場合に、降圧用スイッチ１０３をＯＮ動作させることで、コンデンサ１０５に発電された電圧がかからなくなるため、コンデンサ１０５の耐圧を必要以上に上げることがなくない。そのため、コンデンサ１０４を小型化できる。ただし、降圧用スイッチ１０３のＯＮ動作は、昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作時に行う必要がある。昇圧用スイッチ１０２と降圧用スイッチ１０３が同時にＯＮ動作すると、コンデンサ１０５に蓄えられている三相ブラシレスモータ１４に印加する電圧が短絡状態になり、ハンドル操舵に違和感を生じさせる。また、発電状態の場合には、昇圧用スイッチ１０２に過大な電流が流れることになり、昇降圧回路１が故障する原因となるためである。この動作は、マイコン６により同時にＯＮ動作することを禁止することができる。なお、ハードウエアにより同時にＯＮ動作することを禁止することも可能であり、マイコン６が誤動作した場合にも故障を防止することができる。
【００７８】
（周波数の設定による制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００７９】
まず、マイコン６の周波数信号設定手段により、昇圧用スイッチ１０２を駆動する周波数ｆが電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される。電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される周波数ｆを図１２に示す。この周波数ｆは、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時間（Ｔｏｎ）とＯＦＦ動作時間（Ｔｏｆｆ）の和（ＰＷＭ周期）の逆数である。次に、入力電圧Ｖｉｎを所定の電圧まで昇圧することができる昇圧デューディー値が算出される。そして、設定された周波数ｆと算出された昇圧デューティー値に基づき指令信号が生成される。生成された指令信号が昇降圧回路制御手段により昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３を駆動し、入力電圧Ｖｉｎが昇圧される。
【００８０】
従って、電動機トルク指令値Ｔｓが大きい場合には、周波数ｆを高く設定することができる。そのため、昇降圧回路１には大電流が流れず、インダクタ１０１の発熱を抑制することができる。その際には、出力電圧Ｖｏを下げることがないため、適切な操舵補助力を得ることができ操作性を維持できる。また、インダクタ１０１の発熱を抑制できるので、インダクタ１０１の小型化が可能となる。
【００８１】
ここで、周波数ｆの変更によりインダクタ１０１の発熱が抑制できる理由について図１０および図１１を参照して説明する。
【００８２】
図１０は、インダクタ１０１に流れる電流ＩＬに対するインダクタンスＬの関係であるインダクタ１０１の直流重畳特性の代表例を示す。図１０に示すように、ある電流値以上の場合にはインダクタンスＬが低下する領域がある。この領域を特性飽和領域という。
【００８３】
そして、図１１に、インダクタ１０１に流れる電流ＩＬについて、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ・ＯＦＦ動作の周波数ｆが２０ｋＨｚ（周期＝５０μｓ）の場合を実線ａにより、４０ｋＨｚ（周期＝２５μｓ）の場合を破線ｂにより示す。ここで、周波数が２０ｋＨｚの場合の昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作をＴ１ｏｎと、ＯＦＦ動作をＴ１ｏｆｆとし、周波数ｆが４０ｋＨｚの場合の昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作をＴ２ｏｎと、ＯＦＦ動作をＴ２ｏｆｆとする。
【００８４】
まず、周波数ｆが２０ｋＨｚの場合には、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作（Ｔ１ｏｎ）時にインダクタ１０１に流れる電流が増加して特性飽和領域に達するため、インダクタンスＬが減少する。その結果、インダクタ１０１に流れる電流はさらに増加し、インダクタ１０１の発熱を引き起こす。周波数ｆが４０ｋＨｚの場合には、インダクタ１０１に流れる電流が特性飽和領域に達しないため、インダクタ１０１の発熱を抑制できる。このように、周波数ｆを高くすることによりインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００８５】
また、本実施形態では電動機トルク指令値Ｔｓに基づき周波数ｆを設定したが、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき設定してもよい。その際の周波数ｆを図１３に示す。ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが大きい程、周波数ｆが高く設定される。この場合には、昇降圧回路１に大電流が流れるおそれがあるためインダクタ１０１の発熱を引き起こす。従って、周波数ｆを高くすることにより、出力電圧Ｖｏを下げることがなくインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００８６】
また、インダクタ１０１の温度ＴＬをインダクタ温度監視手段により検出して、その温度に基づき周波数ｆを設定してもよい。ここで、この場合に用いられる昇降圧回路１を図１７に示す。図３に示す昇降圧回路１と同一のものは同一符号を示す。昇降圧回路１は、さらに、サーミスタ等の温度センサ１０７を有する。温度センサ１０７はインダクタ１０１の近傍に設置される。そして、検出された温度がマイコン６に入力され、温度演算処理される。インダクタ１０１の温度ＴＬに適切な周波数ｆを図１４に示す。インダクタ１０１の温度ＴＬが高い程、周波数ｆが高く設定される。
【００８７】
ここで、この場合のマイコン６の処理について図１８のフローチャートを用いて説明する。
【００８８】
まず、周波数ｆの初期値を設定する（ステップＳ３１）。例えば、２０ｋＨｚと設定する。次に、温度センサ１０７により検出されたインダクタ１０１の温度ＴＬを読み込む（ステップＳ３２）。その温度ＴＬが条件式「−４０≦ＴＬ≦８５」を満たすか否かを判定する（ステップＳ３３）。条件式を満たす場合には、周波数ｆは初期値のまま維持される。すなわち、周波数２０ｋＨｚで駆動する。条件式を満たさない場合には、インダクタ１０１の温度ＴＬに応じて図１４の表に基づき周波数ｆ１を算出する（ステップＳ３４）。周波数ｆとして周波数ｆ１が再設定される（ステップＳ３５）。
【００８９】
従って、インダクタ１０１の過昇温状態をマイコン６にて判定することで、出力電圧Ｖｏを下げることなくインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００９０】
また、昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃまたは降圧用スイッチ１０３の温度Ｔｄを素子温度監視手段により検出して、その温度に基づき周波数ｆを設定してもよい。昇圧用スイッチ１０２や降圧用スイッチは、ＯＮ・ＯＦＦ動作が激しいと発熱を起こすことになる。すなわち、周波数ｆが高いと発熱する。ここで、この場合に用いられる昇降圧回路１を図１７に示す。昇降圧回路１は、さらに、温度センサ１０６、１０７を有する。温度センサ１０６は、昇圧用スイッチ１０２の近傍に設置される。温度センサ１０８は、降圧用スイッチ１０３の近傍に設置される。そして、検出された温度がマイコン６に入力され、温度演算処理される。昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃに適切な周波数ｆを図１５に示す。また、降圧用スイッチ１０３の温度Ｔｄに適切な周波数ｆを図１６に示す。スイッチの温度が高い程、周波数ｆが低く設定される。従って、スイッチング損失を低減することができる。
【００９１】
ここで、昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃに基づき周波数ｆが設定される場合のマイコン６の処理について図１９のフローチャートを用いて説明する。
【００９２】
まず、周波数ｆの初期値を設定する（ステップＳ４１）。例えば、２０ｋＨｚと設定する。次に、温度センサ１０６により検出された昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃを読み込む（ステップＳ４２）。その温度Ｔｃが条件式「−４０≦Ｔｃ≦１２０」を満たすか否かを判定する（ステップＳ４３）。条件を満たす場合には、周波数ｆは初期値のまま維持される。すなわち、周波数２０ｋＨｚで駆動する。条件式を満たさない場合には、昇圧用スイッチ１０２の検出温度Ｔｃに応じて図１５の表に基づき周波数ｆ１を算出する（ステップＳ４４）。算出された周波数ｆ１が初期値ｆ以下の場合は、周波数ｆは初期値のまま維持される（ステップＳ４５）。そうでなければ、周波数ｆとして周波数ｆ１が再設定される（ステップＳ４６）。
【００９３】
従って、昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３の過昇温状態をマイコン６にて判定することで、出力電圧Ｖｏを下げることなくインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００９４】
また、周波数ｆは可聴周波数以外の値とすることで、騒音が防止できる。
【００９５】
なお、周波数ｆを高くしすぎると制御が困難となるため、周波数ｆの上限値を定めておき、それ以下の範囲で変更するようにするとよい。その際には、目標昇圧電圧Ｖｔの設定や昇圧デューティー値の設定等により発熱を抑制するとよい。
【００９６】
（昇圧用スイッチ１０２の動作と降圧用スイッチ１０３の動作の同期制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００９７】
本実施形態の制御方法は、降圧用スイッチ１０３を積極的にＯＮ動作させることに特徴がある。すなわち、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが所定値より大きい場合には、昇圧用スイッチ１０２の動作と降圧用スイッチ１０３の動作を同期制御する。この同期制御とは、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時に降圧用スイッチ１０３をＯＦＦ動作させ、または昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作時に降圧用スイッチ１０３をＯＮ動作させるようする制御である。また、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが所定値より小さい場合には、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に降圧用スイッチ１０３をＯＦＦ動作させるように制御する。そして、マイコン６により、昇降圧回路１の昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３をこのように動作させるための指令信号が生成される。生成された指令信号が昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３を駆動し、入力電圧Ｖｉｎが昇圧される。
【００９８】
しかし、降圧用スイッチ１０３がＯＮ動作すると、通常は電流が逆流することになる。そこで、電流が逆流しない状態を判断して同期制御を行わなければならない。なお、同期制御を行った場合でも電流を逆流させない状態についは上述したとおりである。すなわち、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが所定値より大きい場合には、逆流させないで同期制御を行うことができる。また、図２２に、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが最大時のインダクタ１０１に流れる電流ＩＬの変化を示す。この状態においても、同期制御を行った場合に、逆流しないで昇降圧回路１の発熱を抑制することができることは明らかである。
【００９９】
また、本実施形態ではｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき同期制御を行うこととしたが、入力電圧Ｖｉｎに基づき行ってもよい。すなわち、入力電圧Ｖｉｎが所定電圧以上の場合に同期制御を行う。入力電圧Ｖｉｎが大きい場合には昇圧の割合が小さいため逆流のおそれがある。そのため、逆流しない場合にのみ同期制御を行い、確実に昇圧すると共に昇降圧回路１の発熱を抑制することができる。
【０１００】
また、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ・ＯＦＦ動作時間（ＰＷＭ周期）におけるＯＮ動作（Ｔｓ＿ｏｎ）時間の割合が所定値より大きい場合に、同期制御を行う。従って、上述の入力電圧Ｖｉｎやｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づく場合よりもより広範囲に同期制御を行うことができるため、昇降圧回路１の発熱をさらに抑制でできる。
【０１０１】
ここで、本実施形態のマイコン６の処理の一例について図２３のフローチャートを用いて説明する。
【０１０２】
入力電圧検出回路４により検出された入力電圧Ｖｉｎを読み込む（ステップＳ４１）。一方、操舵トルク信号および車速信号に基づき電動機トルク指令値Ｔｓを算出する（ステップＳ４２）。算出した電動機トルク指令値Ｔｓに基づき昇圧用スイッチ１０２のデューティー値を算出する（ステップＳ４３）。続いて、アシスト電流検出回路７の出力信号および電気角演算回路６１２の電気信号に基づき二相変換部（ｄｑ変換部）６０８により二相の電流に変換された電流の一方であるｑ軸アシスト電流Ｉｑｆを算出する（ステップＳ４４）。
【０１０３】
続いて、入力電圧Ｖｉｎが１６Ｖ以下であるかを判定する（ステップＳ４５）。この条件を満たす場合は、さらに、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが３５Ａ以上であるかを判定する（ステップＳ４６）。この条件も満たす場合には、同期制御を開始する条件が整ったと判断し、同期制御を開始する（ステップＳ４８）。入力電圧Ｖｉｎが１６Ｖ以下でない場合（ステップＳ４５：Ｎ）およびｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが３５Ａ以上でない場合（ステップＳ４６：Ｎ）には、算出された昇圧用スイッチ１０２のデューティー値が所定値より大きいかを判定する（ステップＳ４７）。この所定値とは、入力電圧Ｖｉｎやｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき設定されたデューティー値に相当するものである。この関係を図２４に示す。例えば、入力電圧が８Ｖであって、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが２５Ａ以上の場合の所定値は６０となる。その判定の結果、この条件を満たす場合（ステップＳ４７：Ｙ）には、同期制御を開始する（ステップＳ４８）。そうでない場合には、同期制御を停止して、処理を終了する（ステップＳ４９）。
【０１０４】
図２５は、入力電圧Ｖｉｎとｑ軸アシスト電流ＩｑｆとステップＳ４７の比較対象である所定値（デューティー値に相当）との関係を示す。実線は、同期制御を行った場合にでも電流が逆流しない状態を示す。領域ａは、入力電圧Ｖｉｎが１６Ｖ以下であって、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが３５Ａ以上の場合である。すなわち、図２３のステップＳ４５およびＳ４６の条件を満たす場合に相当する領域である。
【０１０５】
なお、図２４に示すマップ表のマップ間の補間やマップ数についてはより細分化することもできる。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、昇降圧回路に使用しているダイオード１０４の発熱を抑制することにより常に適切な出力電圧をパワーアシスト電動機へ印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の全体構成を示す図である。
【図２】マイコンによる電動機駆動回路への出力信号の生成処理を示すブロック図である。
【図３】本発明の昇降圧回路を示す電気回路図である。
【図４】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図５】電動機トルク指令値に基づく目標昇圧電圧を示す表である。
【図６】ｑ軸アシスト電流に基づく目標昇圧電圧を示す表である。
【図７】入力電圧と目標昇圧電圧に対する最大デューティー値を示す表である。
【図８】ｑ軸アシスト電流に基づく最大デューディー値を示す表である。
【図９】昇圧デューディー値の設定による制御方法におけるマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図１０】インダクタの直流重畳特性を示す図である。
【図１１】周波数の設定による制御方法における昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図１２】電動機トルク指令値に基づく周波数を示す表である。
【図１３】ｑ軸アシスト電流に基づく周波数を示す表である。
【図１４】インダクタの温度に基づく周波数を示す表である。
【図１５】昇圧用スイッチの温度に基づく周波数を示す表である。
【図１６】降圧用スイッチの温度に基づく周波数を示す表である。
【図１７】昇降圧回路を示す電気回路図である。
【図１８】周波数の設定による制御方法におけるマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図１９】周波数の設定による制御方法における他のマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図２０】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図２１】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図２２】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図２３】同期制御方法におけるマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図２４】入力電圧とｑ軸アシスト電流に基づく所定値を示す図である。
【図２５】入力電圧とｑ軸アシスト電流と所定値との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ ・・・ 昇降圧回路
２ ・・・ 昇降圧駆動回路
５ ・・・ 電動機駆動回路
６ ・・・ マイコン
７ ・・・ アシスト電流検出回路
９ ・・・ 操舵トルク検出回路
１２ ・・・ バッテリ
１３ ・・・ 充電発電機
１４ ・・・ 三相ブラシレスモータ
１６ ・・・ ＥＣＵ
１０１ ・・・ インダクタ
１０２ ・・・ 昇圧用スイッチ（昇圧ＭＯＳ）
１０３ ・・・ 降圧用スイッチ（降圧ＭＯＳ）
１０４ ・・・ ダイオード
１０５ ・・・ コンデンサ
１０６、１０７、１０８ ・・・ 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車両に装備される電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ハンドルを通してステアリング軸にかかる操舵トルクおよび車速に応じてパワーアシスト電動機を駆動することにより適正な操舵補助力を発生させている。そして、このパワーアシスト電動機は車載コンピュータ（以下、「ＥＣＵ」とする）により制御されている。具体的には、操舵トルク信号および車速信号に基づきパワーアシスト電動機へ供給するアシスト電流を制御することにより行われている。
【０００３】
また、パワーアシスト電動機への電力の供給は、バッテリや充電発電機からＥＣＵを介して行われている。電力供給に際して、バッテリや充電発電機から入力される入力電圧をＥＣＵ内の昇圧回路により昇圧してパワーアシスト電動機へ印加している。これは、高速走行中の急転舵時の即応性等の種々の理由によるものである。さらに、特開平８−１２７３５１号公報には、昇圧回路を用いる理由として小電流によりパワーアシスト電動機の小型化が可能となることが記載されている。
【０００４】
しかし、入力電圧を昇圧する際には、昇圧回路に使用しているインダクタやスイッチング素子等が発熱して回路の故障等を生ずるおそれがあった。
【０００５】
この問題に対し、特開平８−１２７３５１号公報には昇圧回路で使用している素子の温度を監視し、その温度が所定値以上になった場合に昇圧する出力電圧を下げることにより回路の故障等を防止することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、使用している素子の温度が所定値以上になった場合に出力電圧を下げると、一時的にパワーアシスト電動機へ供給する電力が非常に小さくなる。これは操舵補助力に多大な影響を及ぼすことになる。従って、急激に出力電圧を下げることなく、常に適切な出力電圧を印加できることが望まれる。
【０００７】
ここで、昇圧回路の発熱原因である素子について検討してみると、素子の一つにインダクタ側からパワーアシスト電動機側への一方向にのみ電流を流すためのダイオードが含まれている。このダイオードは昇圧した電圧を降下させないようにするために用いられている。なお、ダイオードの発熱は電流に比例する。
【０００８】
そして、パワーアシスト電動機がさらに大きなトルクを必要とする場合には、昇圧回路に大電流が流れることになる。このような場合には、ダイオードが著しく発熱することになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ダイオードの発熱を抑制することにより常に適切な出力電圧をパワーアシスト電動機へ印加することが可能な昇圧回路を有する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、昇圧用の第１スイッチとダイオードを介さずに電流を流すことが可能な第２スイッチとを設け、入力電圧やｑ軸アシスト電流に応じて第１スイッチのＯＮ動作時に第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または第１スイッチのＯＦＦ動作時に第２スイッチをＯＮ動作させるように第１スイッチの動作と第２スイッチの動作とを同期制御することによりダイオードの発熱を抑制できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の電動パワーステアリング装置における電動機制御手段は、アシスト電流検出手段とｑ軸アシスト電流算出手段と昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
アシスト電流検出手段は、パワーアシスト電動機へ供給されるアシスト電流を検出する検出手段である。ｑ軸アシスト電流算出手段は、アシスト電流を二相変換された等価な電流であるｑ軸アシスト電流を算出する算出手段である。
【００１３】
昇圧回路は、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチとからなる。ここで、インダクタは、エネルギーの蓄積および放出により電力供給源から入力される入力電圧を昇圧するためのものである。第１スイッチは、ＯＮ動作時にはエネルギーを蓄積し、ＯＦＦ動作時にはエネルギーを放出する動作切替えを行うスイッチである。ダイオードは、インダクタ側からパワーアシスト電動機側への一方向にエネルギーの放出により発生した電流を流す素子である。第２スイッチは、ダイオードと並列に配置されており、ＯＮ動作時にはダイオードを介さずにエネルギーの放出により発生した電流を流し、ＯＦＦ動作時にはダイオードを介して電流を流す動作切替えを行うスイッチである。
【００１４】
昇圧回路制御手段は、ｑ軸アシスト電流が所定値より大きい場合と小さい場合により制御動作が異なる。ｑ軸アシスト電流が所定値より大きい場合には、第１スイッチと第２スイッチを同期制御する。この同期制御とは、第１スイッチのＯＮ動作時に第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または第１スイッチのＯＦＦ動作時に第２スイッチをＯＮ動作させるようする制御である。また、ｑ軸アシスト電流が小さい場合には、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御する。
【００１５】
これにより、同期制御を行う際には、電流がダイオードを通過しないで、ダイオードより消費電力の小さい第２スイッチを通過するので、ダイオードの発熱を抑制できる。特に、ｑ軸アシスト電流が大きい場合には、ダイオードに大電流が流れるため、このような場合に同期制御を行うことにより発熱を抑制する効果が大きい。
【００１６】
ここで、同期制御を行った場合でも電流を逆流させない理由について一例として図２０〜図２１を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図２０は、入力電圧を昇圧する際、すなわち第１スイッチをＯＮ・ＯＦＦ動作させるときのインダクタに流れる電流ＩＬの変化を示す。図２０に示すように、第１スイッチのＯＮ動作（Ｔｓ＿ｏｎ）時、すなわちエネルギーを蓄積している間は、インダクタに流れる電流が増加する。一方、第１スイッチのＯＦＦ動作（Ｔｓ＿ｏｆｆ）時、すなわちエネルギーを放出している間は、インダクタに流れる電流が減少する。そして、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作は所定の周期（ＰＷＭ周期）で繰り返されている。この場合に同期制御を行うと、第１スイッチのＯＦＦ動作（Ｔｓ＿ｏｆｆ）時に第２スイッチがＯＮ動作するためインダクタに電流が流れていない時間（Ｔｒ）には電流が逆流することになる。すなわち、出力電圧が降下することになる。
【００１８】
このことから、電流を逆流させないで同期制御を行うには、インダクタに電流が流れていない時間（Ｔｒ）を０にすればよいことが分かる。すなわち、図２１に示すように、インダクタに電流が流れている場合には、同期制御を行ったとしても逆流することがない。なお、Ｔｄ＿ｏｎは第２スイッチのＯＮ動作を、Ｔｄ＿ｏｆｆは第２スイッチのＯＦＦ動作を示す。
【００１９】
次に、電流を逆流させないで同期制御を行った場合に、ダイオードの発熱を抑制できる理由について説明する。
【００２０】
降圧用スイッチ１０３がＯＦＦ動作した場合は、電流が逆流しないので、電流はダイオードのアノード側からカソード側へ流れる。そして、第２スイッチがＯＮ動作した場合には、電流はダイオードを通らずに、第２スイッチを通ることになる。ここで、ダイオードの消費電力Ｐｄと第２スイッチのＯＮ動作時の消費電力Ｐｍを数１に示す。
【００２１】
【数１】
Ｐｄ＝（ダイオードの順方向電圧）＊（電流）
Ｐｍ＝（電流）2 ＊（第２スイッチのＯＮ抵抗）
一般に、ダイオードの消費電力Ｐｄよりも第２スイッチのＯＮ動作時の消費電力Ｐｍの方が小さい。従って、ダイオードの発熱よりも第２スイッチの発熱の方が小さいので、昇降圧回路全体として発熱を抑制することができる。
【００２２】
また、本発明の電動パワーステアリング装置における電動機制御手段は、昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
昇圧回路は、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチとからなる。ここで、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチは、上記記載と同一である。
【００２４】
昇圧回路制御手段は、入力電圧が所定値より小さい場合と大きい場合により制御動作が異なる。入力電圧が所定値より小さい場合には、第１スイッチと第２スイッチを同期制御する。また、入力電圧が所定値より大きい場合には、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御する。
【００２５】
これにより、同期制御を行う際には、電流がダイオードを通過しないで、ダイオードより消費電力の小さい第２スイッチを通過するので、ダイオードの発熱を抑制できる。また、入力電圧が大きい場合には昇圧の割合が小さいため逆流のおそれがある。そこで、所定電圧以上の場合に同期制御を行うことにより逆流しないで確実に昇圧することできる。
【００２６】
また、本発明の電動パワーステアリング装置における電動機制御手段は、昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有することを特徴とする。
【００２７】
昇圧回路は、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチとからなる。ここで、インダクタと、第１スイッチと、ダイオードと、第２スイッチは、上記記載と同一である。
【００２８】
昇圧回路制御手段は、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時間（ＰＷＭ周期）におけるＯＮ動作時間の割合が所定値より大きい場合と小さい場合により制御動作が異なる。所定値より大きい場合には、第１スイッチと第２スイッチを同期制御する。また、所定値より小さい場合には、第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御する。
【００２９】
これにより、ｑ軸アシスト電流や入力電圧に基づく場合よりもさらに広範囲に同期制御を行うことができるため、ダイオードの発熱をさらに抑制できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明の電動パワーステアリング装置をより詳しく説明する。
【００３１】
（全体構成）
図１に示すように、本発明の電動パワーステアリング装置は、ＥＣＵ１６と、パワーアシスト電動機１４と、位置検出装置１５と、操舵トルク検出装置１７と、車速検出装置１１と、バッテリ１２と、充電発電機１３とからなる。なお、本実施形態ではパワーアシスト電動機１４として三相ブラシレスモータを用いている。
【００３２】
ＥＣＵ１６は、マイコン６と、昇降圧回路１と、昇降圧駆動回路２と、入力電圧検出回路４と、出力電圧検出回路３と、電動機駆動回路５と、アシスト電流検出回路７と、操舵トルク検出回路９とから構成される。
【００３３】
まず、操舵トルク検出装置１７によりステアリング軸にかかる操舵トルクが検出される。検出された操舵トルクに基づき、操舵トルク検出回路９により操舵トルク信号が生成される。操舵トルク検出装置７と操舵トルク検出回路９が操舵トルク検出手段である。また、車速検出手段である車速検出装置１１により車両の速度を検出して車速信号が生成される。そして、操舵トルク信号と車速信号とに基づき三相ブラシレスモータ１４に指令されるトルク値（以下「電動機トルク指令値」という）がマイコン６の電動機トルク指令値算出手段により算出される。さらに、算出された電動機トルク指令値に基づき三相ブラシレスモータ１４に供給される電流に相当する出力信号がマイコン６の電動機制御手段により生成される。
【００３４】
一方、電力供給源であるバッテリ１２や充電発電機１３から入力される入力電圧は昇降圧回路１により昇圧される。昇降圧回路１の制御は、マイコン６からの指令信号に基づき昇降圧駆動回路２により行われる。そして、昇圧された出力電圧と供給電流に相当する出力信号とに基づき電動機駆動回路５により三相ブラシレスモータ１４に相電流が供給される。そして、三相ブラシレスモータ１４が駆動し、操舵補助力を発生させる。
【００３５】
なお、入力電圧検出回路４は昇降圧回路１に入力される電圧を検出し、出力電圧検出回路３は昇降圧回路１から出力される電圧を検出し、位置検出装置１５は三相ブラシレスモータ１４の位置信号を検出する。
【００３６】
（マイコン６の電動機制御手段による電動機駆動回路５への出力信号の生成処理）
次に、マイコン６による電動機駆動回路５への出力信号の生成処理について、図２を参照して説明する。
【００３７】
生成された電動機トルク指令値Ｔｓがトルク電流変換部６０１に送られ、トルク電流指令値Ｒｉｑ＊が出力される。このトルク電流指令値Ｒｉｑ＊は、後述するｑ軸アシスト電流Ｉｑｆと比較部６１０にて比較される。その結果、ｑ軸電流差ΔＩｑ（＝｜Ｒｉｑ＊−Ｉｑｆ｜）がある場合は、ＰＩ制御部６０２にて比例積分制御を受けて補正され、ｑ軸アシスト電圧Ｖｑ＊が出力される。
【００３８】
また、磁化電流指令値Ｉｄ＊は、後述するｄ軸アシスト電流Ｉｄｆと比較部６０９にて比較される。その結果、ｄ軸電流差ΔＩｄ（＝｜Ｉｄ＊−Ｉｄｆ｜）がある場合は、ＰＩ制御部６０３にて比例積分制御を受けて補正され、ｄ軸アシスト電圧Ｖｄ＊が出力される。ここで、ｑ軸アシスト電圧Ｖｑ＊とｄ軸アシスト電圧Ｖｄ＊は、三相ブラシレスモータ１４への指令値としての直交座標系の電圧である。
【００３９】
そして、ｑ軸アシスト電圧Ｖｑ＊およびｄ軸アシスト電圧Ｖｄ＊は、三相変換部（ｄｑ逆変換部）６０４にて三相の相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換され、パルス幅変調部（ＰＷＭ）６０５に出力される。パルス幅変調部６０５により出力されたパルス電流に基づき、電動機駆動回路５（図１に示す）が作動してＵ相、Ｖ相およびＷ相の各導線を介して三相ブラシレスモータ１４を給電状態にする。
【００４０】
この間、三相ブラシレスモータ１４に接続された位置検出装置（回転角センサ）１５（図１に示す）により検出された位置検出信号は、電気角演算回路６１２に出力される。そして、電気角演算回路６１２により、位置検出信号に基づき三相ブラシレスモータ１４の電気角（角度）が算出され、電気信号として二相変換部（ｄｑ変換部）６０８に出力される。ここで、角度を括弧書きとしたのは、三相ブラシレスモータ１４の電気角と実際の角度（あるいは回転角）との間には相関関係があり、電気角と角度とは三相ブラシレスモータ１４の構成等により異なるが、互いに変換可能であるため、包括的な文言の角度の具体例として電気角を用いた。
【００４１】
そして、アシスト電流検出手段であるアシスト電流検出回路７（図１に示す）により、電動機駆動回路５から三相ブラシレスモータ１４に供給される相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ（以下「アシスト電流」という）が検出され、アシスト電流信号が生成される。アシスト電流信号と電気角演算回路６１２から出力された電気信号とに基づき、ｑ軸アシスト電流算出手段およびｄ軸アシスト電流算出手段である二相変換部（ｄｑ変換部）６０８にて二相の電流に変換される。変換される電流は、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆおよびｄ軸アシスト電流Ｉｄｆである。これらｑ軸アシスト電流Ｉｑｆおよびｄ軸アシスト電流Ｉｄｆが、上述のとおり比較部６０９、６１０に出力されることで、フィードバックして三相ブラシレスモータ１４の制御を行っている。
【００４２】
（昇降圧回路１の基本動作）
次に、昇降圧回路１の動作について、図３を参照して説明する。
【００４３】
第１スイッチ（以下「昇圧用スイッチ」という）１０２のＯＮ動作によりインダクタ１０１にてエネルギーが蓄積され、ＯＦＦ動作によりエネルギーが放出される。この繰り返しによりダイオード１０４のカソード側に放出の際の高電圧が発生することで昇圧が可能となる。
【００４４】
すなわち、昇圧用スイッチ１０２がＯＮ動作するとインダクタ１０１に短絡電流が流れ、昇圧用スイッチ１０２がＯＦＦ動作するとインダクタ１０１に流れる電流が遮断される。インダクタ１０１に流れる電流が遮断されると、この電流の遮断による磁束の変化を妨げるように、ダイオード１０４のカソード側に高電圧が繰り返し発生する。発生した電圧がコンデンサ１０５で平滑され、出力電圧Ｖｏが電動機駆動回路５に出力される。これを昇圧チョッパ方式といい、広く一般に知られている。なお、この場合の第２スイッチ（以下「降圧用スイッチ」という）１０３は通常ＯＦＦ動作状態であるので、電流はダイオード１０４を通ることになる。なお、本実施形態においては、便宜上ダイオード１０４を図中に記載して説明しているが、これは昇圧スイッチング素子１０２にＭＯＳ−ＦＥＴを使用することにより、ＭＯＳ−ＦＥＴに構成される寄生ダイオードでも同じであることの説明は省略する。
【００４５】
ここで、昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３のＯＮ・ＯＦＦ動作は、マイコン６の昇降圧回路制御手段からの指令信号に基づき昇降圧回路駆動回路２により行われる。このマイコン６からの指令信号は、パルス波であって、所定周波数のデューティー値を示す信号である。一般に、昇圧用スイッチ１０２のデューティー値が大きい場合には昇圧割合が大きくなり、デューティー値が小さい場合には昇圧割合が小さくなる。
【００４６】
なお、降圧用スイッチ１０３がＯＮ動作すると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏの電圧が大きい方から小さい方へ電流が流れる。すなわち、入力電圧Ｖｉｎが大きい場合には、電流がダイオードを介さずに降圧用スイッチ１０３を通じて、インダクタ１０１側からコンデンサ１０５側へ流れる。一方、入力電圧Ｖｉｎが小さい場合には逆流することになる。通常は、入力電圧Ｖｉｎが小さいので逆流することになる。
【００４７】
次に、図４は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧する際、すなわち昇圧用スイッチ１０２をＯＮ・ＯＦＦ動作させるときのインダクタ１０１に流れる電流ＩＬの変化を示す。昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作（Ｔｏｎ）時、すなわちエネルギーを蓄積している間は、インダクタ１０１に流れる電流が増加する。一方、昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作（Ｔｏｆｆ）時、すなわちエネルギーを放出している間は、インダクタ１０１に流れる電流が減少する。
【００４８】
次に昇降圧回路１の制御方法について具体的に説明する。
【００４９】
（目標昇圧電圧の設定による制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００５０】
まず、マイコン６の目標昇圧電圧設定手段により、出力電圧Ｖｏの目標値である目標昇圧電圧Ｖｔが操舵状態に応じて設定される。目標昇圧電圧Ｖｔは、例えば電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される。電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される目標昇圧電圧Ｖｔを図５に示す。電動パワーステアリング装置において、ハンドルを急操舵する際は、三相ブラシレスモータ１４の回転力（追従性）を引き出さなければならない。そのため、三相ブラシレスモータ１４に印加する電圧はより高い電圧が必要となる。なお、ハンドルを急操舵する際には、電動機トルク指令値Ｔｓは比較的小さい。また、ハンドルを据え切りする際は、三相ブラシレスモータ１４のトルクが必要となり、大きい電流を流すが、この時にモータ１４の回転力は必要としないため目標昇圧電圧Ｖｔは小さく設定される。
【００５１】
次に、バッテリ１２や充電発電機１３から入力される入力電圧Ｖｉｎを設定された目標昇圧電圧Ｖｔまで昇圧することができる昇圧用スイッチ１０２のデューティー値（以下「昇圧デューティー値」という）の指令信号が生成される。ここで、入力電圧Ｖｉｎは車両の状態（電気負荷の変動等）により変動することは周知である。従って、マイコン６は、変動する入力電圧Ｖｉｎと設定された目標昇圧電圧Ｖｔに基づき昇圧デューティー値の指令信号を決定する。なお、昇圧デューティー値とは１周期における昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時間の割合を意味する。
【００５２】
ここで、入力電圧Ｖｉｎ、目標昇圧電圧Ｖｔおよび昇圧デューティー値との関係について説明する。
【００５３】
昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時のインダクタ１０１から流れる電流変化率Ｉａを数２に示す。Ｌはインダクタ１０１のインダクタンス値である。
【００５４】
【数２】
Ｉａ＝ｄｉ／ｄｔ＝Ｖｉｎ／Ｌ
また、昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作時のインダクタ１０１から流れる電流変化率Ｉｂを数３に示す。
【００５５】
【数３】
Ｉｂ＝ｄｉ／ｄｔ＝（Ｖｏ−Ｖｉｎ）／Ｌ
そして、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時間ＴｏｎとＯＦＦ動作時間Ｔｏｆｆが等しい場合には、Ｉａ＝Ｉｂとなる。すなわち、数４に示すようになる。
【００５６】
【数４】
Ｉａ＊Ｔｏｎ＝Ｉｂ＊Ｔｏｆｆ
Ｖｉｎ＊Ｔｏｎ＝（Ｖｏ−Ｖｉｎ）＊Ｔｏｆｆ
ここで、入力電圧Ｖｉｎを１０Ｖ、目標昇圧電圧Ｖｔを２５Ｖの場合の昇圧デューティー値を算出すると、数５のようになる。なお、Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ＝１とする。また、ダイオード１０４による電圧降下分および配線抵抗による損失は考慮しないものとする。
【００５７】
【数５】
Ｔｏｎ＝｛（２５−１０）／１０｝＊（１−Ｔｏｎ）
Ｔｏｎ＝０．６＝６０％
従って、この場合には昇圧デューティー値６０％の指令信号が生成される。つまり、昇圧用スイッチ１０２の駆動周波数およびインダクタンスＬの値が固定の場合には、入力電圧Ｖｉｎと目標昇圧電圧Ｖｔにより昇圧デューティー値は一義的に定まることになる。この関係をマップ表にしたものを図７に示す。
【００５８】
次に、マイコン６により生成された指令信号が昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３が駆動する。
【００５９】
このように昇降圧回路１を制御することにより、以下の効果を有する。
【００６０】
電動機トルク指令値Ｔｓが大きい場合には、昇降圧回路１に大電流が流れるおそれがある。このような場合に、マイコン６の目標昇圧電圧設定手段は目標昇圧電圧Ｖｔを小さく設定することできる。そのため、昇降圧回路１には大電流が流れず、インダクタ１０１、昇圧用スイッチ１０２や降圧用スイッチ１０３等の発熱を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態では電動機トルク指令値Ｔｓに基づき目標昇圧電圧Ｖｔを設定したが、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき設定してもよい。その際の目標昇圧電圧Ｖｔを図６に示す。ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが大きい程、目標昇圧電圧Ｖｔは小さく設定される。ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが大きい場合には、昇降圧回路１に大電流が流れているおそれがある。このような場合に目標昇圧電圧Ｖｔを小さく設定することができる。そのため、昇降圧回路１には大電流が流れなくなり、インダクタ１０１、昇圧用スイッチ１０２や降圧用スイッチ１０３等の発熱を抑制することができる。
【００６２】
また、マイコン６は、電動機トルク指令値Ｔｓに基づき得られた目標昇圧電圧Ｖｔとｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき得られた目標昇圧電圧Ｖｔのうち、小さい方を目標昇圧電圧Ｖｔとして設定してもよい。
【００６３】
なお、図５および図６に示す電動機トルク指令値Ｔｓ若しくはｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づく目標昇圧電圧Ｖｔの対応をより細分化したり、マップ間を補間したりすることもできる。これにより、より快適な操舵性を実現できる。
【００６４】
また、入力電圧Ｖｉｎと目標昇圧電圧Ｖｔと昇圧デューティー値との関係を示す図７のようなマップ表を予め設定しておく必要は必ずしもないが、マップ表を用いることによりマイコン６による昇圧デューティー値の算出時間が短縮できる。なお、マップ間の補間やマップ数についてはより細分化することもできる。
【００６５】
また、目標昇圧電圧Ｖｔが変更され、その変化率が所定値以上となった場合に、ソフトウエアにより昇圧する際の応答性を鈍化させるか、若しくはハードウエアにより昇圧の変化を徐変させるとよい。このようにすることで、操舵補助力を急変させないため、違和感なく快適にハンドル操舵可能となる。
【００６６】
また、指令信号の周波数は可聴周波数以外の値とすることで、騒音が防止できる。
【００６７】
（昇圧デューティー値の設定による制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００６８】
まず、マイコン６により、出力電圧Ｖｏの目標値である目標昇圧電圧Ｖｔが電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される。次に、バッテリ１２や充電発電機１３から入力される入力電圧Ｖｉｎを設定された目標昇圧電圧Ｖｔまで昇圧することができる昇圧デューティー値ががマイコン６の基準デューティー値算出手段により算出される。入力電圧Ｖｉｎと目標昇圧電圧Ｖｔと昇圧デューティー値の関係を図７に示す。この昇圧デューティー値を基準昇圧デューティー値とする。
【００６９】
一方、マイコン６のｑ軸デューティー値算出手段によりｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに応じてｑ軸昇圧デューティー値が算出される。この関係を図８に示す。
【００７０】
そして、マイコン６のデューティー値比較判定手段によりｑ軸昇圧デューティー値と基準昇圧デューティー値のうち小さい方が判定される。判定された昇圧デューティー値を最大デューティー値Ｔｍａｘとする。また、目標昇圧電圧Ｖｔに制御するデューティー値を指令信号として指令デューティー値設定手段により生成される。生成された指令信号が昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３が駆動する。
【００７１】
このように昇圧デューティー値の最大値を制限することでインダクタ１０１に過剰な電流を流すことがなく、発熱を抑制できる。なお、図５、図７および図８に示すマップ間の補間やマップ数についてはより細分化することもできる。
【００７２】
ここで、本実施形態の代表的なマイコン６の処理について図９のフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
入力電圧検出回路４により検出された入力電圧Ｖｉｎを読み込む（ステップＳ１）。一方、操舵トルク信号および車速信号に基づき電動機トルク指令値Ｔｓを算出する（ステップＳ２）。そして、アシスト電流検出回路７の出力信号および電気角演算回路６１２の電気信号に基づき二相変換部（ｄｑ変換部）６０８により二相の電流に変換された電流の一方であるｑ軸アシスト電流Ｉｑｆを算出する（ステップＳ３）。続いて、算出した電動機トルク指令値Ｔｓに基づき目標昇圧電圧Ｖｔを設定する（ステップＳ４）。入力電圧Ｖｉｎおよび目標昇圧電圧Ｖｔに基づき基準昇圧デューティー値を算出する。また、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき昇圧デューティー値を算出する。そして、そのうち小さい方を最大デューティー値Ｔｍａｘとして設定する（ステップＳ５）。そして、出力電圧検出回路３により検出された出力電圧Ｖｏを読み込む（ステップＳ６）。
【００７４】
続いて、出力電圧Ｖｏと目標昇圧電圧Ｖｔを比較し、一致すれば処理は終了し、現在の昇圧の状態が維持される（ステップＳ７：Ｙ）。しかし、異なる場合、すなわち目標昇圧電圧が変更された場合は、変更された目標昇圧電圧Ｖｔが出力電圧Ｖｏより大きいか小さいかにより処理が異なるため、その比較を行う（ステップ８）。変更された目標昇圧電圧Ｖｔが出力電圧Ｖｏより大きい場合（ステップＳ８：Ｙ）、現在指令されている昇圧デューティー値Ｔｃを所定値減少させる（ステップＳ１０）。一方、変更された目標昇圧電圧Ｖｔが出力電圧Ｖｏより小さい場合（ステップＳ８：Ｎ）、昇圧デューティー値Ｔｃを所定値増加させる（ステップＳ９）。そして、変更された昇圧デューティー値Ｔｃと算出された最大デューティー値Ｔｍａｘと比較し、一致するならば処理は終了し、その昇圧デューティー値Ｔｃにより昇圧される（ステップＳ１１）。一致しなければ、出力電圧Ｖｏと目標昇圧電圧Ｖｔが一致するかを比較し、一致するならばこの場合も処理は終了し、その目標昇圧電圧Ｖｔに基づき昇圧される（ステップＳ１２）。しかし、一致しなければ、ステップＳ８に戻り、昇圧デューティー値の変更処理を行う。
【００７５】
（三相ブラシレスモータ１４の発電時における降圧処理の制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００７６】
三相ブラシレスモータ１４は、車両および操舵状態によっては逆起電力を発生する状態（発電状態）になることがある。そこで、発電状態になった場合、図３に示した降圧用スイッチ１０３をＯＮ動作させることで、回生エネルギーとしてバッテリ１２へ戻すことができる。発電状態は、目標昇圧電圧Ｖｔと出力電圧Ｖｏを発電検出手段により比較して判定される。すなわち、出力電圧Ｖｏが目標昇圧電圧Ｖｔより所定値超えた場合を発電状態と判定する。
【００７７】
パワーアシスト電動機が発電する場合には、昇圧された電圧を平滑するために用いているコンデンサ１０５（図３に示す）に発電された電圧がかかることになる。このような場合に、降圧用スイッチ１０３をＯＮ動作させることで、コンデンサ１０５に発電された電圧がかからなくなるため、コンデンサ１０５の耐圧を必要以上に上げることがなくない。そのため、コンデンサ１０４を小型化できる。ただし、降圧用スイッチ１０３のＯＮ動作は、昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作時に行う必要がある。昇圧用スイッチ１０２と降圧用スイッチ１０３が同時にＯＮ動作すると、コンデンサ１０５に蓄えられている三相ブラシレスモータ１４に印加する電圧が短絡状態になり、ハンドル操舵に違和感を生じさせる。また、発電状態の場合には、昇圧用スイッチ１０２に過大な電流が流れることになり、昇降圧回路１が故障する原因となるためである。この動作は、マイコン６により同時にＯＮ動作することを禁止することができる。なお、ハードウエアにより同時にＯＮ動作することを禁止することも可能であり、マイコン６が誤動作した場合にも故障を防止することができる。
【００７８】
（周波数の設定による制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００７９】
まず、マイコン６の周波数信号設定手段により、昇圧用スイッチ１０２を駆動する周波数ｆが電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される。電動機トルク指令値Ｔｓに基づき設定される周波数ｆを図１２に示す。この周波数ｆは、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時間（Ｔｏｎ）とＯＦＦ動作時間（Ｔｏｆｆ）の和（ＰＷＭ周期）の逆数である。次に、入力電圧Ｖｉｎを所定の電圧まで昇圧することができる昇圧デューディー値が算出される。そして、設定された周波数ｆと算出された昇圧デューティー値に基づき指令信号が生成される。生成された指令信号が昇降圧回路制御手段により昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３を駆動し、入力電圧Ｖｉｎが昇圧される。
【００８０】
従って、電動機トルク指令値Ｔｓが大きい場合には、周波数ｆを高く設定することができる。そのため、昇降圧回路１には大電流が流れず、インダクタ１０１の発熱を抑制することができる。その際には、出力電圧Ｖｏを下げることがないため、適切な操舵補助力を得ることができ操作性を維持できる。また、インダクタ１０１の発熱を抑制できるので、インダクタ１０１の小型化が可能となる。
【００８１】
ここで、周波数ｆの変更によりインダクタ１０１の発熱が抑制できる理由について図１０および図１１を参照して説明する。
【００８２】
図１０は、インダクタ１０１に流れる電流ＩＬに対するインダクタンスＬの関係であるインダクタ１０１の直流重畳特性の代表例を示す。図１０に示すように、ある電流値以上の場合にはインダクタンスＬが低下する領域がある。この領域を特性飽和領域という。
【００８３】
そして、図１１に、インダクタ１０１に流れる電流ＩＬについて、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ・ＯＦＦ動作の周波数ｆが２０ｋＨｚ（周期＝５０μｓ）の場合を実線ａにより、４０ｋＨｚ（周期＝２５μｓ）の場合を破線ｂにより示す。ここで、周波数が２０ｋＨｚの場合の昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作をＴ１ｏｎと、ＯＦＦ動作をＴ１ｏｆｆとし、周波数ｆが４０ｋＨｚの場合の昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作をＴ２ｏｎと、ＯＦＦ動作をＴ２ｏｆｆとする。
【００８４】
まず、周波数ｆが２０ｋＨｚの場合には、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作（Ｔ１ｏｎ）時にインダクタ１０１に流れる電流が増加して特性飽和領域に達するため、インダクタンスＬが減少する。その結果、インダクタ１０１に流れる電流はさらに増加し、インダクタ１０１の発熱を引き起こす。周波数ｆが４０ｋＨｚの場合には、インダクタ１０１に流れる電流が特性飽和領域に達しないため、インダクタ１０１の発熱を抑制できる。このように、周波数ｆを高くすることによりインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００８５】
また、本実施形態では電動機トルク指令値Ｔｓに基づき周波数ｆを設定したが、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき設定してもよい。その際の周波数ｆを図１３に示す。ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが大きい程、周波数ｆが高く設定される。この場合には、昇降圧回路１に大電流が流れるおそれがあるためインダクタ１０１の発熱を引き起こす。従って、周波数ｆを高くすることにより、出力電圧Ｖｏを下げることがなくインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００８６】
また、インダクタ１０１の温度ＴＬをインダクタ温度監視手段により検出して、その温度に基づき周波数ｆを設定してもよい。ここで、この場合に用いられる昇降圧回路１を図１７に示す。図３に示す昇降圧回路１と同一のものは同一符号を示す。昇降圧回路１は、さらに、サーミスタ等の温度センサ１０７を有する。温度センサ１０７はインダクタ１０１の近傍に設置される。そして、検出された温度がマイコン６に入力され、温度演算処理される。インダクタ１０１の温度ＴＬに適切な周波数ｆを図１４に示す。インダクタ１０１の温度ＴＬが高い程、周波数ｆが高く設定される。
【００８７】
ここで、この場合のマイコン６の処理について図１８のフローチャートを用いて説明する。
【００８８】
まず、周波数ｆの初期値を設定する（ステップＳ３１）。例えば、２０ｋＨｚと設定する。次に、温度センサ１０７により検出されたインダクタ１０１の温度ＴＬを読み込む（ステップＳ３２）。その温度ＴＬが条件式「−４０≦ＴＬ≦８５」を満たすか否かを判定する（ステップＳ３３）。条件式を満たす場合には、周波数ｆは初期値のまま維持される。すなわち、周波数２０ｋＨｚで駆動する。条件式を満たさない場合には、インダクタ１０１の温度ＴＬに応じて図１４の表に基づき周波数ｆ１を算出する（ステップＳ３４）。周波数ｆとして周波数ｆ１が再設定される（ステップＳ３５）。
【００８９】
従って、インダクタ１０１の過昇温状態をマイコン６にて判定することで、出力電圧Ｖｏを下げることなくインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００９０】
また、昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃまたは降圧用スイッチ１０３の温度Ｔｄを素子温度監視手段により検出して、その温度に基づき周波数ｆを設定してもよい。昇圧用スイッチ１０２や降圧用スイッチは、ＯＮ・ＯＦＦ動作が激しいと発熱を起こすことになる。すなわち、周波数ｆが高いと発熱する。ここで、この場合に用いられる昇降圧回路１を図１７に示す。昇降圧回路１は、さらに、温度センサ１０６、１０７を有する。温度センサ１０６は、昇圧用スイッチ１０２の近傍に設置される。温度センサ１０８は、降圧用スイッチ１０３の近傍に設置される。そして、検出された温度がマイコン６に入力され、温度演算処理される。昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃに適切な周波数ｆを図１５に示す。また、降圧用スイッチ１０３の温度Ｔｄに適切な周波数ｆを図１６に示す。スイッチの温度が高い程、周波数ｆが低く設定される。従って、スイッチング損失を低減することができる。
【００９１】
ここで、昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃに基づき周波数ｆが設定される場合のマイコン６の処理について図１９のフローチャートを用いて説明する。
【００９２】
まず、周波数ｆの初期値を設定する（ステップＳ４１）。例えば、２０ｋＨｚと設定する。次に、温度センサ１０６により検出された昇圧用スイッチ１０２の温度Ｔｃを読み込む（ステップＳ４２）。その温度Ｔｃが条件式「−４０≦Ｔｃ≦１２０」を満たすか否かを判定する（ステップＳ４３）。条件を満たす場合には、周波数ｆは初期値のまま維持される。すなわち、周波数２０ｋＨｚで駆動する。条件式を満たさない場合には、昇圧用スイッチ１０２の検出温度Ｔｃに応じて図１５の表に基づき周波数ｆ１を算出する（ステップＳ４４）。算出された周波数ｆ１が初期値ｆ以下の場合は、周波数ｆは初期値のまま維持される（ステップＳ４５）。そうでなければ、周波数ｆとして周波数ｆ１が再設定される（ステップＳ４６）。
【００９３】
従って、昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３の過昇温状態をマイコン６にて判定することで、出力電圧Ｖｏを下げることなくインダクタ１０１の発熱を抑制できる。
【００９４】
また、周波数ｆは可聴周波数以外の値とすることで、騒音が防止できる。
【００９５】
なお、周波数ｆを高くしすぎると制御が困難となるため、周波数ｆの上限値を定めておき、それ以下の範囲で変更するようにするとよい。その際には、目標昇圧電圧Ｖｔの設定や昇圧デューティー値の設定等により発熱を抑制するとよい。
【００９６】
（昇圧用スイッチ１０２の動作と降圧用スイッチ１０３の動作の同期制御）
本発明の特徴部分である昇降圧回路１の制御方法について説明する。
【００９７】
本実施形態の制御方法は、降圧用スイッチ１０３を積極的にＯＮ動作させることに特徴がある。すなわち、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが所定値より大きい場合には、昇圧用スイッチ１０２の動作と降圧用スイッチ１０３の動作を同期制御する。この同期制御とは、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ動作時に降圧用スイッチ１０３をＯＦＦ動作させ、または昇圧用スイッチ１０２のＯＦＦ動作時に降圧用スイッチ１０３をＯＮ動作させるようする制御である。また、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが所定値より小さい場合には、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ・ＯＦＦ動作とは無関係に降圧用スイッチ１０３をＯＦＦ動作させるように制御する。そして、マイコン６により、昇降圧回路１の昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３をこのように動作させるための指令信号が生成される。生成された指令信号が昇降圧駆動回路２に出力される。出力された信号に基づき昇降圧駆動回路２により昇圧用スイッチ１０２および降圧用スイッチ１０３を駆動し、入力電圧Ｖｉｎが昇圧される。
【００９８】
しかし、降圧用スイッチ１０３がＯＮ動作すると、通常は電流が逆流することになる。そこで、電流が逆流しない状態を判断して同期制御を行わなければならない。なお、同期制御を行った場合でも電流を逆流させない状態についは上述したとおりである。すなわち、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが所定値より大きい場合には、逆流させないで同期制御を行うことができる。また、図２２に、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが最大時のインダクタ１０１に流れる電流ＩＬの変化を示す。この状態においても、同期制御を行った場合に、逆流しないで昇降圧回路１の発熱を抑制することができることは明らかである。
【００９９】
また、本実施形態ではｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき同期制御を行うこととしたが、入力電圧Ｖｉｎに基づき行ってもよい。すなわち、入力電圧Ｖｉｎが所定電圧以上の場合に同期制御を行う。入力電圧Ｖｉｎが大きい場合には昇圧の割合が小さいため逆流のおそれがある。そのため、逆流しない場合にのみ同期制御を行い、確実に昇圧すると共に昇降圧回路１の発熱を抑制することができる。
【０１００】
また、昇圧用スイッチ１０２のＯＮ・ＯＦＦ動作時間（ＰＷＭ周期）におけるＯＮ動作（Ｔｓ＿ｏｎ）時間の割合が所定値より大きい場合に、同期制御を行う。従って、上述の入力電圧Ｖｉｎやｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づく場合よりもより広範囲に同期制御を行うことができるため、昇降圧回路１の発熱をさらに抑制でできる。
【０１０１】
ここで、本実施形態のマイコン６の処理の一例について図２３のフローチャートを用いて説明する。
【０１０２】
入力電圧検出回路４により検出された入力電圧Ｖｉｎを読み込む（ステップＳ４１）。一方、操舵トルク信号および車速信号に基づき電動機トルク指令値Ｔｓを算出する（ステップＳ４２）。算出した電動機トルク指令値Ｔｓに基づき昇圧用スイッチ１０２のデューティー値を算出する（ステップＳ４３）。続いて、アシスト電流検出回路７の出力信号および電気角演算回路６１２の電気信号に基づき二相変換部（ｄｑ変換部）６０８により二相の電流に変換された電流の一方であるｑ軸アシスト電流Ｉｑｆを算出する（ステップＳ４４）。
【０１０３】
続いて、入力電圧Ｖｉｎが１６Ｖ以下であるかを判定する（ステップＳ４５）。この条件を満たす場合は、さらに、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが３５Ａ以上であるかを判定する（ステップＳ４６）。この条件も満たす場合には、同期制御を開始する条件が整ったと判断し、同期制御を開始する（ステップＳ４８）。入力電圧Ｖｉｎが１６Ｖ以下でない場合（ステップＳ４５：Ｎ）およびｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが３５Ａ以上でない場合（ステップＳ４６：Ｎ）には、算出された昇圧用スイッチ１０２のデューティー値が所定値より大きいかを判定する（ステップＳ４７）。この所定値とは、入力電圧Ｖｉｎやｑ軸アシスト電流Ｉｑｆに基づき設定されたデューティー値に相当するものである。この関係を図２４に示す。例えば、入力電圧が８Ｖであって、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが２５Ａ以上の場合の所定値は６０となる。その判定の結果、この条件を満たす場合（ステップＳ４７：Ｙ）には、同期制御を開始する（ステップＳ４８）。そうでない場合には、同期制御を停止して、処理を終了する（ステップＳ４９）。
【０１０４】
図２５は、入力電圧Ｖｉｎとｑ軸アシスト電流ＩｑｆとステップＳ４７の比較対象である所定値（デューティー値に相当）との関係を示す。実線は、同期制御を行った場合にでも電流が逆流しない状態を示す。領域ａは、入力電圧Ｖｉｎが１６Ｖ以下であって、ｑ軸アシスト電流Ｉｑｆが３５Ａ以上の場合である。すなわち、図２３のステップＳ４５およびＳ４６の条件を満たす場合に相当する領域である。
【０１０５】
なお、図２４に示すマップ表のマップ間の補間やマップ数についてはより細分化することもできる。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、昇降圧回路に使用しているダイオード１０４の発熱を抑制することにより常に適切な出力電圧をパワーアシスト電動機へ印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の全体構成を示す図である。
【図２】マイコンによる電動機駆動回路への出力信号の生成処理を示すブロック図である。
【図３】本発明の昇降圧回路を示す電気回路図である。
【図４】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図５】電動機トルク指令値に基づく目標昇圧電圧を示す表である。
【図６】ｑ軸アシスト電流に基づく目標昇圧電圧を示す表である。
【図７】入力電圧と目標昇圧電圧に対する最大デューティー値を示す表である。
【図８】ｑ軸アシスト電流に基づく最大デューディー値を示す表である。
【図９】昇圧デューディー値の設定による制御方法におけるマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図１０】インダクタの直流重畳特性を示す図である。
【図１１】周波数の設定による制御方法における昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図１２】電動機トルク指令値に基づく周波数を示す表である。
【図１３】ｑ軸アシスト電流に基づく周波数を示す表である。
【図１４】インダクタの温度に基づく周波数を示す表である。
【図１５】昇圧用スイッチの温度に基づく周波数を示す表である。
【図１６】降圧用スイッチの温度に基づく周波数を示す表である。
【図１７】昇降圧回路を示す電気回路図である。
【図１８】周波数の設定による制御方法におけるマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図１９】周波数の設定による制御方法における他のマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図２０】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図２１】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図２２】昇圧用スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時にインダクタに流れる電流の変化を示す図である。
【図２３】同期制御方法におけるマイコンの処理を示すフローチャートである。
【図２４】入力電圧とｑ軸アシスト電流に基づく所定値を示す図である。
【図２５】入力電圧とｑ軸アシスト電流と所定値との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ ・・・ 昇降圧回路
２ ・・・ 昇降圧駆動回路
５ ・・・ 電動機駆動回路
６ ・・・ マイコン
７ ・・・ アシスト電流検出回路
９ ・・・ 操舵トルク検出回路
１２ ・・・ バッテリ
１３ ・・・ 充電発電機
１４ ・・・ 三相ブラシレスモータ
１６ ・・・ ＥＣＵ
１０１ ・・・ インダクタ
１０２ ・・・ 昇圧用スイッチ（昇圧ＭＯＳ）
１０３ ・・・ 降圧用スイッチ（降圧ＭＯＳ）
１０４ ・・・ ダイオード
１０５ ・・・ コンデンサ
１０６、１０７、１０８ ・・・ 温度センサ
Claims (3)
- 操舵力を補助するパワーアシスト電動機と、ステアリング軸にかかる操舵トルクを検出して操舵トルク信号を生成する操舵トルク検出手段と、車両の速度を検出して車速信号を生成する車速検出手段と、該操舵トルク信号および該車速信号に基づき該パワーアシスト電動機が要するトルクの指令値を算出する電動機トルク指令値算出手段と、該電動機トルク指令値に基づき該パワーアシスト電動機を制御する電動機制御手段と、該電動機制御手段を介して該パワーアシスト電動機へ駆動用電力を供給する電力供給源を有する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機制御手段はアシスト電流検出手段とｑ軸アシスト電流算出手段と昇圧回路と昇圧回路制御手段とからなり、
前記アシスト電流検出手段は前記パワーアシスト電動機へ供給されるアシスト電流を検出し、
前記ｑ軸アシスト電流算出手段は該アシスト電流を二相変換された等価な電流であるｑ軸アシスト電流を算出し、
前記昇圧回路は、
エネルギーの蓄積および放出により前記電力供給源から入力される入力電圧を昇圧するインダクタと、
ＯＮ動作時には該エネルギーを蓄積し、ＯＦＦ動作時には該エネルギーを放出する動作切替えを行う第１スイッチと、
該インダクタ側から前記パワーアシスト電動機側への一方向に該エネルギーの放出により発生した電流を流すダイオードと、
該ダイオードと並列に配置され、ＯＮ動作時には該ダイオードを介さずに該エネルギーの放出により発生した電流を流し、ＯＦＦ動作時には該ダイオードを介して該電流を流す動作切替えを行う第２スイッチとを有し、
前記昇圧回路制御手段は、
前記ｑ軸アシスト電流が所定値より大きい場合に、該第１スイッチのＯＮ動作時に該第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または該第１スイッチのＯＦＦ動作時に該第２スイッチをＯＮ動作させるように該第１スイッチの動作と該第２スイッチの動作とを同期制御し、前記ｑ軸アシスト電流が所定値より小さい場合に該第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 操舵力を補助するパワーアシスト電動機と、ステアリング軸にかかる操舵トルクを検出して操舵トルク信号を生成する操舵トルク検出手段と、車両の速度を検出して車速信号を生成する車速検出手段と、該操舵トルク信号および該車速信号に基づき該パワーアシスト電動機が要するトルクの指令値を算出する電動機トルク指令値算出手段と、該電動機トルク指令値に基づき該パワーアシスト電動機を制御する電動機制御手段と、該電動機制御手段を介して該パワーアシスト電動機へ駆動用電力を供給する電力供給源を有する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機制御手段は昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有し、
該昇圧回路は、
エネルギーの蓄積および放出により前記電力供給源から入力される入力電圧を昇圧するインダクタと、
ＯＮ動作時には該エネルギーを蓄積し、ＯＦＦ動作時には該エネルギーを放出する動作切替えを行う第１スイッチと、
該インダクタ側から前記パワーアシスト電動機側への一方向に該エネルギーの放出により発生した電流を流すダイオードと、
該ダイオードと並列に配置され、ＯＮ動作時には該ダイオードを介さずに該エネルギーの放出により発生した電流を流し、ＯＦＦ動作時には該ダイオードを介して該電流を流す動作切替えを行う第２スイッチとからなり、
前記昇圧回路制御手段は、
前記入力電圧が所定値より小さい場合に、該第１スイッチのＯＮ動作時に該第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または該第１スイッチのＯＦＦ動作時に該第２スイッチをＯＮ動作させるように該第１スイッチの動作と該第２スイッチの動作とを同期制御し、前記入力電圧が所定値より大きい場合に該第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 操舵力を補助するパワーアシスト電動機と、ステアリング軸にかかる操舵トルクを検出して操舵トルク信号を生成する操舵トルク検出手段と、車両の速度を検出して車速信号を生成する車速検出手段と、該操舵トルク信号および該車速信号に基づき該パワーアシスト電動機が要するトルクの指令値を算出する電動機トルク指令値算出手段と、該電動機トルク指令値に基づき該パワーアシスト電動機を制御する電動機制御手段と、該電動機制御手段を介して該パワーアシスト電動機へ駆動用電力を供給する電力供給源を有する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機制御手段は昇圧回路と昇圧回路制御手段とを有し、
前記昇圧回路は、
エネルギーの蓄積および放出により前記電力供給源から入力される入力電圧を昇圧するインダクタと、
ＯＮ動作時には該エネルギーを蓄積し、ＯＦＦ動作時には該エネルギーを放出する動作切替えを行う第１スイッチと、
該インダクタ側から前記パワーアシスト電動機側への一方向に該エネルギーの放出により発生した電流を流すダイオードと、
該ダイオードと並列に配置され、ＯＮ動作時には該ダイオードを介さずに該エネルギーの放出により発生した電流を流し、ＯＦＦ動作時には該ダイオードを介して該電流を流す動作切替えを行う第２スイッチとからなり、
前記昇圧回路制御手段は、
前記第１スイッチのＯＮ・ＯＦＦ動作時間におけるＯＮ動作時間の割合が所定値より大きい場合に、該第１スイッチのＯＮ動作時に該第２スイッチをＯＦＦ動作させ、または該第１スイッチのＯＦＦ動作時に該第２スイッチをＯＮ動作させるように該第１スイッチの動作と該第２スイッチの動作とを同期制御し、前記ＯＮ動作時間の割合が所定値より小さい場合に該第２スイッチをＯＦＦ動作させるように制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002073052A JP3865224B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 電動パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002073052A JP3865224B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003267248A JP2003267248A (ja) | 2003-09-25 |
| JP3865224B2 true JP3865224B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=29202881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002073052A Expired - Fee Related JP3865224B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3865224B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3805714B2 (ja) * | 2002-04-24 | 2006-08-09 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| JP3777403B2 (ja) * | 2002-04-24 | 2006-05-24 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| JP4304604B2 (ja) * | 2004-02-16 | 2009-07-29 | 株式会社デンソー | 車両の電動パワーステアリング装置 |
| JP4522201B2 (ja) * | 2004-09-09 | 2010-08-11 | 三洋電機株式会社 | 電源回路とモータ駆動回路 |
| JP4594784B2 (ja) * | 2005-04-05 | 2010-12-08 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP4908046B2 (ja) * | 2006-04-21 | 2012-04-04 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP5221922B2 (ja) * | 2007-10-02 | 2013-06-26 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP5942219B2 (ja) * | 2011-11-14 | 2016-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 太陽光発電用パワーコンディショナ |
| CN102571131B (zh) * | 2012-01-12 | 2017-02-15 | 中兴通讯股份有限公司 | 电源装置及其管理电源的方法和无线通信终端 |
| CN105634284A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-06-01 | 深圳市大地和电气股份有限公司 | 一种电源控制电路及低压控制电源电路 |
| EP3441286B1 (en) | 2016-04-08 | 2020-07-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power steering device |
| JP2018133852A (ja) * | 2017-02-13 | 2018-08-23 | シャープ株式会社 | 電源装置およびテレビジョン装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61199126U (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-12 | ||
| JPH0564423A (ja) * | 1991-09-02 | 1993-03-12 | Mitsubishi Electric Corp | チヨツパ装置 |
| JP2001103738A (ja) * | 1999-09-28 | 2001-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP3675692B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2005-07-27 | 光洋精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
-
2002
- 2002-03-15 JP JP2002073052A patent/JP3865224B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003267248A (ja) | 2003-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8054031B2 (en) | Converter device, rotating electrical machine control device, and drive device | |
| US7898208B2 (en) | Control device and corresponding control method for a boost converter in a motor drive system | |
| EP2062801B1 (en) | Power supply system with multiphase motor and multiphase inverter | |
| JP4353304B2 (ja) | モータ駆動制御装置 | |
| US20090033302A1 (en) | Voltage conversion device | |
| JP3865224B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2010088205A (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
| JP2008199771A (ja) | 昇圧回路制御装置、及び昇圧回路 | |
| JP4692244B2 (ja) | 電力供給装置 | |
| JP3885621B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| US10960919B2 (en) | Control device and electric power steering device using same | |
| JP3909674B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2003033071A (ja) | モータ制御装置 | |
| JP5115202B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
| JP4483322B2 (ja) | 昇圧装置 | |
| JP2007151251A (ja) | モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 | |
| JP3750681B2 (ja) | 永久磁石型同期モータの駆動制御装置及び方法 | |
| JP3798725B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2007159367A (ja) | モータ駆動装置 | |
| JP2008253115A (ja) | 電動機制御装置および電動機制御方法 | |
| US11271494B2 (en) | Power converter and electric power steering system using the same | |
| JP2003209999A (ja) | モータ制御装置 | |
| JP2005269723A (ja) | 電動機駆動制御装置 | |
| JP2007145105A (ja) | モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 | |
| JP2005328669A (ja) | 電動機の駆動制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040526 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060915 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060928 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101013 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101013 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111013 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121013 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |