JP4032743B2

JP4032743B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4032743B2
Application number: JP2002000834A
Authority: JP
Inventors: 正彦酒巻; 義之山崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP2003200838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより、当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関し、さらに詳しくは、バッテリ電圧を昇圧して電動モータに印加すべき電圧を生成する昇圧回路を含む電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサで検出される操舵トルクに基づき電動モータに流すべき電流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づき、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、例えば、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐに応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比Ｄｐに応じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。ここで電動モータに印加される電圧Ｖｏｕｔと、バッテリの電圧ＶｂおよびＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐとの関係は次式（１）のように表すことができる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｂ×Ｄｐ／１００ …（１）
この電圧を印加することにより電動モータに流れる電流は電流検出器によって検出され、この検出値と上記目標値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。電動パワーステアリング装置では、このようにして、操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われる。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置においては、バッテリの電圧を昇圧して供給する昇圧回路をさらに付加する構成が知られている。この昇圧回路には種々の構成が考えられる。図７は、昇圧回路の一例を示した回路図である。この昇圧回路は、外部から制御信号が入力されてこれに応じたパルス波を出力する発振回路４０と、当該パルス波が入力され、これに応じてスイッチング動作を行うトランジスタＴｒ４１と、このスイッチング動作によってエネルギーの蓄積と放出とを繰り返すコイルＬ４１と、コンデンサＣ４１，Ｃ４２とを備える。この昇圧回路は、発振回路４０からのパルス波によってトランジスタＴｒ４１にスイッチング動作を行わせ、コイルＬ４１に流れる電流をオン・オフすることにより、コイルＬ４１におけるエネルギーの蓄積と放出とを繰り返し、ダイオードＤ４１のカソード端子側に高電圧を繰り返し発生させて、コンデンサＣ４２により平滑された昇圧電圧を生成する。このような構成によれば、モータに対して昇圧した電圧を与えることにより、より大きなトルクが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、例えば、通常時には上記昇圧回路が起動されず、電動モータに対してはバッテリの電圧が印加されており、より大きな操舵補助力が必要なときには、電動モータに対してバッテリの電圧よりも大きな電圧を印加するために上記昇圧回路が起動される構成が考えられる。典型的には、モータ駆動回路に与えられるＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐが１００％に達しても、さらにより大きな操舵補助力が必要とされるときに昇圧回路が起動される。図８は、この昇圧回路の起動タイミングと電動モータへの印加電圧との関係を模式的に表したグラフである。より詳細には、図８（ａ）は、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐの時間変化を表しており、図８（ｂ）は、昇圧前の電圧をＶｏｆｆ、昇圧後の電圧をＶｏｎとして、昇圧回路からの出力電圧の時間変化を表しており、図８（ｃ）は、電動モータへの印加電圧の時間的変化を表している。これらの図が示すように時刻ｔ１において昇圧回路が起動されると、例えば１２Ｖのバッテリ電圧が１８Ｖに昇圧されるので、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｐが１００％であるならば、上式（１）より電動モータへの印加電圧Ｖｏｕｔは１８Ｖとなる。
【０００５】
しかし、このように昇圧回路が起動されることにより電動モータへの印加電圧が急に上昇すると、操舵補助力もまた急激に上昇する。そのため、運転者の操舵フィーリングを悪化させてしまうことになる。このことは、起動していた昇圧回路が停止する場合も同様である。
【０００６】
また、上記のように、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値の電流が電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われるが、電動モータへの印加電圧の急変は、当該フィードバック制御における外乱として作用する。したがって、場合によっては応答が振動して制御システムが安定しないこともある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、昇圧回路が起動されまたは停止される場合にも、電動モータへの印加電圧が急変しないように制御を行う電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
与えられる指令値に基づく値に応じて前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
与えられる指示に応じて、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵トルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モータのフィードバック制御のための指令値を算出するモータ駆動制御手段と、
前記モータ駆動制御手段により算出された前記指令値に基づく値に応じて昇圧前電圧Ｖｏｆｆから当該昇圧前電圧Ｖｏｆｆより所定電圧だけ大きい昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するよう前記昇圧手段を制御するために、前記昇圧手段に対して前記指示を与える昇圧制御手段と、
前記昇圧制御手段が前記昇圧手段に対して、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与える場合には、前記モータ駆動制御手段が算出した指令値に基づく値を昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎで除算した値に応じて補正し、補正された値を前記指令値に基づく値として前記モータ駆動手段に与える補正手段と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような第１の発明によれば、昇圧回路を起動する場合には、昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎで除算した値を用いて補正を行うので、電源電圧が昇圧回路の起動により急に上昇したとしてもモータへの印加電圧には変化が生じない。これにより、操舵補助力の急激な上昇が生じないため、昇圧回路が起動した場合であっても、運転者の操舵フィーリングを良好に保つことができる。また、昇圧回路が停止する場合も同様に、モータへの印加電圧には変化が生じないため、操舵補助力の急激な低下が生じず、運転者の操舵フィーリングを良好に保つことができる。さらに、モータへの印加電圧が急変しないため、上記フィードバック制御における外乱が生じず、安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記昇圧制御手段は、算出された前記指令値に基づく値に応じて、前記昇圧手段に対して前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するか否かの指示を与えることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、
前記昇圧制御手段は、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する場合には、算出された前記指令値に基づく値に応じて予め定められた複数の異なる電圧値から選ばれた昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するように、前記昇圧手段に対して前記指示を与えることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、
前記モータ駆動手段は、前記指令値に応じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号に基づき前記電動モータを駆動し、
前記モータ駆動制御手段は、前記ＰＷＭ信号が有すべきデューティ比を前記指令値に基づいて算出し、
前記昇圧制御手段は、前記モータ駆動制御手段によって算出されたデューティ比が１００％または１００％近傍の所定値を超える場合にのみ前記昇圧手段が前記昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するように前記指示を与え、
前記補正手段は、前記昇圧制御手段が前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与える場合には、前記モータ駆動制御手段によって算出されたデューティ比に対して、前記昇圧前電圧Ｖｏｆｆを前記昇圧後電圧Ｖｏｎで除算して得られる値を乗算することにより補正することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
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構成を、それに関連する車両構成と共に示した概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、この電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ４と、ハンドル操作（操舵操作）による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギア７と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３や車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１４】
ここで、ステアリングシャフト１０２において、ハンドル１００側の部分と、減速ギア７を介して操舵補助トルクＴａの加えられる部分との間にはトーションバーが介装されている。トルクセンサ３は、そのトーションバーのねじれを検出することにより操舵トルクを検出する。このようにして検出された操舵トルクの検出値Ｔｓは、操舵トルク検出信号としてトルクセンサ３から出力され、ＥＣＵ５に入力される。また、車速センサ４は、車両の車速の検出値Ｓｓを示す信号を車速信号として出力する。この車速信号もＥＣＵ５に入力される。
【００１５】
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、その操舵トルクの検出値Ｔｓと車速センサ４によって検出された車速Ｓｓとに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギア７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作による運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助力によるトルク（以下「操舵補助トルク」という）Ｔａとの和が、出力トルクＴｂとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００１６】
＜２．制御装置の構成および動作＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるＥＣＵ５の詳細な構成を示すブロック図である。このＥＣＵ５は、マイコン１０と、ＰＷＭ信号生成回路１７と、電流検出器１９と、モータ駆動回路２０と、昇圧回路３０とを備えている。
【００１７】
電流検出器１９は、モータ６に実際に供給される電流すなわちモータ６に流れる電流を検出し、その電流を示す電流検出値Ｉｓを出力する。この電流検出値Ｉｓはマイコン１０に入力される。
【００１８】
ＰＷＭ信号生成回路１７は、後述するマイコン１０によって生成された指令値Ｖに応じた出力デューティ比Ｄｐのパルス信号、すなわち後述する指令値Ｖに応じてパルス幅の変化するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する。なお、このＰＷＭ信号生成回路１７の機能は、マイコン１０によって実現されてもよい。
【００１９】
モータ駆動回路２０は、上記ＰＷＭ信号の出力デューティ比Ｄｐに応じた電圧をモータ６に印加する。図３は、このモータ駆動回路２０の一構成例を示す回路図である。この例では、４個の電力用の電界効果型トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）２１〜２４によってブリッジ回路が構成されており、このブリッジ回路は、昇圧回路３０からの電源ラインと接地ラインとの間に接続されている。そして、右方向操舵を補助する方向のトルク（以下「右方向トルク」という）をモータ６に発生させるべき場合は、ＰＷＭ信号生成回路１７からＦＥＴ２１，２４のゲートに上記ＰＷＭ信号が入力され、ＦＥＴ２２，２３のゲートにはそれらをオフさせる所定信号が入力される。これにより、ＰＷＭ信号のパルス幅に相当する期間だけＦＥＴ２１，２４がオンして、指令値Ｖに応じた大きさの電圧がモータ６に印加され、モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさの右方向トルクを発生する。一方、左方向操舵を補助する方向のトルク（以下「左方向トルク」という）をモータ６に発生させるべき場合は、ＰＷＭ信号生成回路１７からＦＥＴ２２，２３のゲートに上記ＰＷＭ信号が入力され、ＦＥＴ２１，２４のゲートにはそれらをオフさせる所定信号が入力される。これにより、ＰＷＭ信号のパルス幅に相当する期間だけＦＥＴ２２，２３がオンして、指令値Ｖに応じた大きさの電圧がモータ６に印加され、モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさの左方向トルクを発生する。
【００２０】
このように、ＰＷＭ信号生成回路１７とモータ駆動回路２０からなるモータ駆動手段に与えられる出力デューティ比Ｄｐに応じてモータ６に電流が供給され、この電流に応じた大きさのトルクがモータ６から発生する。ここで、ＰＷＭ信号の出力デューティ比Ｄｐが最大値（１００％）付近になると、出力デューティ比Ｄｐを変更してモータ６に流す電流値を増大することはできなくなる。それ以上にモータ６へ電流を供給する必要がある場合には、昇圧回路３０によって電圧を昇圧してモータ６に与える。
【００２１】
昇圧回路３０は、イグニションスイッチ９を介してバッテリ８と接続されており、マイコン１０からの指令に応じてバッテリ８からの電源電圧を昇圧し、モータ駆動回路２０へ供給する。以下、図４を参照して、この昇圧回路３０の詳細な構成および動作について説明する。昇圧回路３０は、所定のインダクタンスを有するリアクトル３１０と、リアクトル３１０に電流を流したり遮断したりするためのＬＯ−ＭＯＳ３１１と、リアクトル３１０からモータ駆動回路２０へ電流を流すためのＨＩ−ＭＯＳ３１２と、平滑コンデンサＣ１とを含み、これらは、図４に示すように接続されている。すなわち、リアクトル３１０の一端はバッテリ８に接続され、他端は、ＬＯ−ＭＯＳ３１１を介して接地されると共に、ＨＩ−ＭＯＳ３１２を介してモータ駆動回路２０に接続されている。また、ＨＩ−ＭＯＳ３１２のドレイン端子はコンデンサＣ１を介して接地されている。なお、上記のＬＯ−ＭＯＳ３１１およびＨＩ−ＭＯＳ３１２は、いずれもＭＯＳ型のトランジスタである。
【００２２】
この昇圧回路３０の動作は、従来例として前述したダイオードを用いた昇圧回路の動作と同様である。また、トランジスタの駆動には発振回路の信号を用いてもよいが、ここでは、マイコン１０によって設定される所定のデューティ比でパルス幅が変化するパルス幅変調信号（以下「ＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号」という）Ｓｐを用いるものとする。すなわち、ＬＯ−ＭＯＳ３１１のゲート（Ｇ端子）へＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓｐが与えられると、その信号ＳｐにおけるＨレベル期間だけＬＯ−ＭＯＳ３１１がＯＮされて、バッテリ８からリアクトル３１０へ電流が流れる。その信号ＳｐにおけるＨレベル期間に続くＬレベル期間では、上記ＬＯ−ＭＯＳ３１１はＯＦＦされて、リアクトル３１０を流れる電流が遮断されると共に、上記ＬＯ−ＭＯＳ３１１と相反的に駆動されるＨＩ−ＭＯＳ３１２がそのＬレベル期間だけＯＮされる。そうすると、電流の遮断による磁束の変化を妨げるように、ＯＮされているＨＩ−ＭＯＳ３１２のドレイン（Ｄ端子）側に高電圧が発生する。このような動作を繰り返すことによって発生する高電圧は、平滑コンデンサＣ１によって平滑されて、モータ駆動回路２０へ与えられる。なお、ここではＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓｐは、マイコン１０の上記処理とは並行的に実行される独立したプロセス（タスク）によって生成されてもよいし、図示されない新たなパルス生成回路によって生成されてもよい。
【００２３】
マイコン１０は、入力された上記操舵トルク検出信号Ｔｓ、車速信号Ｓｓ、および電流検出値Ｉｓに基づいて、適切な操舵補助力を発生させるために、ＰＷＭ信号生成回路１７へ上記指令値Ｖを与える。以下、マイコン１０の動作について図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２４】
まず、マイコン１０には、操舵トルクの検出値Ｔｓ、車速の検出値Ｓｓ、および電流検出値Ｉｓがそれぞれ入力される（ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６）。次に、マイコン１０は、入力された操舵トルクの検出値Ｔｓに対して位相補償を施し、その位相補償後の値および車速の検出値Ｓｓに基づいて、モータ６に供給すべき目標電流の値（目標電流値）Ｉｔを算出する処理（以下「目標電流設定処理」という）を行う（ステップＳ１８）。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべき目標電流値Ｉｔと操舵トルクとの関係を車速をパラメータとして示すテーブル（「アシストテーブル」と呼ばれる）を参照して、目標電流値Ｉｔを設定する。
【００２５】
さらに、マイコン１０は、上記目標電流値Ｉｔと、電流検出器１９から出力される電流検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。そして、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づき比例積分制御演算によって、フィードバック制御のための指令値（以下、単に「指令値」という）Ｖを生成する演算（以下「フィードバック制御演算」という）を行う（ステップＳ２０）。この指令値Ｖは、モータ６に目標電流値Ｉｔの電流が流れるように、偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づくフィードバック制御を行うための指令値であり、次式（２）により与えられる。
Ｖ＝Ｋｐ・（Ｉｔ−Ｉｓ）＋Ｋｉ・∫（Ｉｔ−Ｉｓ）ｄｔ …（２）
ただし、Ｋｐは比例積分制御演算における比例制御のゲインであり、Ｋｉは比例積分制御演算における積分制御のゲインである。そして、この指令値Ｖに基づいて、上記ＰＷＭ信号生成回路１７に与えられる出力デューティ比Ｄｐが算出される。もっとも、出力デューティ比Ｄｐは、信号を生成する際には１００％を超えることができない。そこで、指令値Ｖに基づいて、１００％を超える値を許容する計算上のデューティ比（以下「算出デューティ比」という）Ｄｃをまず算出する（ステップＳ２２）。
【００２６】
次に、この算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定値である閾値Ｄ０を超えるか否かを判定する（ステップＳ２４）。この判定の結果、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定値を超える場合には（Ｄｃ＞Ｄ０）、昇圧回路３０を起動する（ステップＳ２６）。すなわち、上記算出デューティ比Ｄｃが最大値（１００％）付近であるにもかかわらず、さらにモータへ供給する電流が必要である場合には、出力デューティ比Ｄｐのみを用いて偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づくフィードバック制御を行うことができなくなる。そこで、モータ６に昇圧した電圧を印加してモータ６に目標電流値Ｉｔの電流が流れるように、昇圧回路を起動する。なお、昇圧回路３０がすでに起動している場合には、その起動状態を維持したままで、次のステップＳ２８の処理に進む。次のステップＳ２８では、次式（３）から、出力デューティ比Ｄｐを算出する。
Ｄｐ＝Ｄｃ×Ｖｏｆｆ／Ｖｏｎ …（３）
ここで、Ｖｏｆｆは昇圧回路３０が昇圧する前の電圧値であり、Ｖｏｎは昇圧回路３０から出力される昇圧後の電圧値である。実際には、Ｖｏｆｆはバッテリ８の電圧値Ｖｂにほぼ等しい。これらの電圧値には、対応する箇所に設けられた図示されていない電圧センサにより計測された値が用いられてもよいし、予め定められた平均的な電圧値が用いられてもよい。このように、昇圧後の電圧Ｖｏｎに応じて出力デューティ比Ｄｐを算出すれば、昇圧回路３０が起動されたときにもモータ６への印加電圧にはほとんど変化が生じない。したがって、操舵補助力の急激な上昇が生じないため、運転者の操舵フィーリングを悪化させてしまうこともない。図６は、この昇圧回路の起動タイミングとモータ電圧との関係を模式的に表したグラフである。より詳細に説明すれば、図６（ａ）は、出力デューティ比Ｄｐの時間変化を表しており、図６（ｂ）は、昇圧回路３０からの出力電圧の時間変化を表しており、図６（ｃ）は、モータ６への印加電圧の時間的変化を表している。これらの図に示すように時刻ｔ１において昇圧回路が起動されると、例えば１２Ｖのバッテリ電圧が１８Ｖに昇圧されるが、ＰＷＭ信号の出力デューティ比Ｄｐが１００％から上式（３）に基づいて算出された値、ここでは約６６％（＝１００×１２／１８）に減少することにより、結局モータ６への印加電圧は変化しない。その後、制御周期毎に出力デューティ比Ｄｐを１００％まで漸増させる。
【００２７】
また、上記ステップＳ２４の判定の結果、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定値以下である場合には（Ｄｃ≦Ｄ０）、昇圧回路３０を停止する（ステップＳ３０）。なお、昇圧回路３０がすでに停止している場合には、次のステップＳ３２の処理に進む。次のステップＳ３２では、マイコン１０は、算出デューティ比Ｄｃを出力デューティ比Ｄｐとする。
【００２８】
マイコン１０は、以上のようにして算出された出力デューティ比ＤｐをＰＷＭ信号生成回路１７に与える（ステップＳ３４）。その後、処理はステップＳ１２へ戻る。こうしてマイコン１０は、図５に示すステップＳ１２〜Ｓ３４までの処理を繰り返して行う。
【００２９】
＜３．効果＞
上記実施形態によれば、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定値を超える場合には、昇圧回路３０を起動するとともに、昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎで除算した値に上記算出デューティ比Ｄｃを乗算した値を出力デューティ比Ｄｐとするので、電源電圧が昇圧回路３０の起動により急に上昇したとしてもモータ６への印加電圧には変化が生じない。これにより、操舵補助力の急激な上昇が生じないため、昇圧回路が起動した場合であっても、運転者の操舵フィーリングを良好に保つことができる。また、昇圧回路が停止する場合も同様に、モータ６への印加電圧には変化が生じないため、操舵補助力の急激な低下が生じず、運転者の操舵フィーリングを良好に保つことができる。さらに、モータ６への印加電圧が急変しないため、上記フィードバック制御における外乱が生じず、安定したフィードバック制御を行うことができる。
【００３０】
＜４．変形例＞
上記実施形態では、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の所定値を超える場合に昇圧回路３０が起動されるように説明したが、昇圧回路３０を起動するための閾値には特に制限はない。
【００３１】
また、上記実施形態では、昇圧回路３０を起動する場合、その起動後に出力デューティ比Ｄｐが算出されＰＷＭ信号生成回路１７に与えられる（ステップＳ２６，Ｓ２８，Ｓ３４）。しかし、上記昇圧回路３０の起動動作と出力デューティ比Ｄｐの算出および出力動作とはほぼ同時に、典型的にはモータ６に流れる電流が大きく変化しない時間内に行われればよく、その先後は問わない。したがって、上記ステップＳ２６における昇圧回路３０の起動処理は、ステップＳ２８またはＳ３４の処理と同時に行われても、その後に行われてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、昇圧回路３０の起動動作と停止動作により、昇圧前電圧Ｖｏｆｆと昇圧後電圧Ｖｏｎとの２段階に電圧を切り替える（ステップＳ２６，Ｓ３０）。しかし、昇圧電圧は、何段階かに切り替えられてもよい。具体的には、上記ステップＳ２６における昇圧回路３０の起動処理に代えて、マイコン１０は、予め設定された複数の閾値のいずれかを超えた場合に、対応して設定された昇圧電圧を昇圧回路３０が出力するような昇圧電圧設定処理を行うようにしてもよい。例えば、昇圧電圧にはＶｏｎ１〜Ｖｏｎ５の５段階が用意されており、上記ステップＳ２６における昇圧回路３０の起動処理に代えて、予め設定された複数の閾値（例えば１００％を超える５段階の算出デューティ比Ｄｃ）のいずれかを超えた場合に、それぞれに対応する昇圧電圧Ｖｏｎ１〜Ｖｏｎ５を昇圧回路３０に出力させるように構成してもよい。ここで、昇圧回路３０に昇圧電圧Ｖｏｎ１〜Ｖｏｎ５を出力させるためには、これらの昇圧電圧に対応する５種類のＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓｐのデューティ比を予め設定しておき、マイコン１０または図示されない新たなパルス生成回路により対応するデューティ比を有するＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号Ｓｐを生成して、昇圧回路３０に与える方法が考えられる。
【００３３】
さらに、昇圧電圧は、連続的に変更されてもよい。具体的には、上記ステップＳ２６における昇圧回路３０の起動処理に代えて、マイコン１０は、所定の計算式または条件判断式に基づき算出された昇圧電圧を昇圧回路３０に出力させるような昇圧電圧設定処理を行うようにしてもよい。その場合、上記ステップＳ２８において用いられる昇圧後電圧Ｖｏｎは、その値が連続的に変化する。このことから、上記昇圧後電圧Ｖｏｎには、昇圧回路３０の出力端等に設けられた電圧センサによって計測された値を用いるのが好ましい。
【００３４】
なお、上記のように昇圧電圧が連続的に変化する場合には、電源電圧が昇圧回路３０により急激に上昇または下降することがない。したがって、モータ６への印加電圧が急変しないことから、操舵補助力の急変が生じず、運転者の操舵フィーリングを良好に保つことはできる。しかし、昇圧電圧が連続的に変化する場合にも上記フィードバック制御において昇圧に起因する外乱を生じないようにすることができるため、昇圧電圧の制御状態とは独立して安定したフィードバック制御を行うことができる点で、昇圧電圧に基づいて補正した出力デューティ比Ｄｐを用いる上記構成は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】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構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置（ＥＣＵ）の構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態におけるモータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４】上記実施形態における昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図５】上記実施形態におけるマイコンの動作を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態における昇圧回路の起動タイミングとモータ電圧との関係を模式的に表したグラフである。
【図７】従来の昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図８】従来の昇圧回路の起動タイミングとモータ電圧との関係を模式的に表したグラフである。
【符号の説明】
３ …トルクセンサ
４ …車速センサ
５ …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ …モータ
８ …バッテリ
１０ …マイコン
１７ …ＰＷＭ信号生成回路
１９ …電流検出器
２０ …モータ駆動回路
３０ …昇圧回路
３１０…リアクトル
３１１…ＬＯ−ＭＯＳ
３１２…ＨＩ−ＭＯＳ
Ｉｔ …目標電流値
Ｉｓ …電流検出値（モータ電流）
Ｔｓ …操舵トルクの検出値
Ｓｓ …車速の検出値
Ｖ …指令値
Ｓｐ …ＭＯＳ駆動用ＰＷＭ信号
Ｄｃ …算出デューティ比
Ｄｐ …出力デューティ比
Ｖｂ …バッテリ電圧
Ｖｏｎ…昇圧後電圧
Ｖｏｆｆ…昇圧前電圧

Claims

車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
与えられる指令値に基づく値に応じて前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
与えられる指示に応じて、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵トルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モータのフィードバック制御のための指令値を算出するモータ駆動制御手段と、
前記モータ駆動制御手段により算出された前記指令値に基づく値に応じて前記モータ駆動手段に供給すべき電圧が昇圧前電圧Ｖｏｆｆから当該昇圧前電圧Ｖｏｆｆより所定電圧だけ大きい昇圧後電圧Ｖｏｎに切り替わるよう前記昇圧手段を制御するために、前記昇圧手段に対して前記指示を与える昇圧制御手段と、
前記昇圧制御手段が前記昇圧手段に対して、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与える場合には、前記モータ駆動制御手段が算出した指令値に基づく値を昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎで除算した値に応じて補正し、補正された値を前記指令値に基づく値として前記モータ駆動手段に与える補正手段とを備えることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
前記昇圧制御手段は、算出された前記指令値に基づく値に応じて、前記昇圧手段に対して前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するか否かの指示を与えることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記昇圧制御手段は、前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する場合には、算出された前記指令値に基づく値に応じて予め定められた複数の異なる電圧値から選ばれた昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するように、前記昇圧手段に対して前記指示を与えることを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記モータ駆動手段は、前記指令値に応じてデューティ比の変化するＰＷＭ信号に基づき前記電動モータを駆動し、
前記モータ駆動制御手段は、前記ＰＷＭ信号が有すべきデューティ比を前記指令値に基づいて算出し、
前記昇圧制御手段は、前記モータ駆動制御手段によって算出されたデューティ比が１００％または１００％近傍の所定値を超える場合にのみ前記昇圧手段が前記昇圧前電圧Ｖｏｆｆを昇圧後電圧Ｖｏｎに昇圧するように前記指示を与え、
前記補正手段は、前記昇圧制御手段が前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧するための指示を与える場合には、前記モータ駆動制御手段によって算出されたデューティ比に対して、前記昇圧前電圧Ｖｏｆｆを前記昇圧後電圧Ｖｏｎで除算して得られる値を乗算することにより補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。