JP4908046B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来、例えば運転者による操舵入力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作用させる電動パワーステアリング装置において、電動モータに対する指令値が所定の閾値を超えた場合に、インバータ等のモータ駆動装置への供給電圧を昇圧して、相対的に操舵速度が大きい状態での電動モータの応答性を向上させつつ、過剰な昇圧動作の実行を防止してエネルギー損失の増大を抑制する電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２００８４５号公報

ところで、上記従来技術に係る電動パワーステアリング装置においては、例えば昇圧回路から出力される出力電流が一時的に過大になると、負荷電流の増大に伴って昇圧回路の入力電圧が低下する場合があり、この場合、昇圧回路と、この昇圧回路を制御する制御回路とに対して、共通の電源が設定されていると、制御回路に供給される電圧も低下することになり、制御回路の機能が停止してしまう虞がある。
このような問題に対して、一時的な電圧低下が過大となることを抑制するために、相対的に大きな容量のコンデンサを備える場合には、装置構成に要する費用が増大してしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成に要する費用が増大することを防止しつつ、装置の動作に対する信頼性を向上させることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵入力に応じて車両の転舵力を発生するモータ（例えば、実施の形態でのモータ１１）と、バッテリから出力される電源電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧回路（例えば、実施の形態での昇圧回路２３）と、少なくとも前記昇圧回路の制御に係る制御手段（例えば、実施の形態での制御回路２４）と、前記昇圧回路の出力電力を前記制御手段の電源として設定する電源切換手段（例えば、実施の形態でのバックアップライン３０）とを備えることを特徴としている。

上記の電動パワーステアリング装置によれば、少なくとも電動パワーステアリング装置の制御に係る制御手段の電源として、昇圧回路の出力電力を設定する電源切換手段を備えることにより、例えばバッテリから出力される電源電圧が過剰に低下する場合であっても、制御手段の作動を継続させることができる。

さらに、前記バッテリから前記制御手段への電源供給ライン（例えば、実施の形態での電源供給ライン２８）を備え、前記電源切換手段は、前記バッテリから出力される電源電圧および前記電源供給ラインが正常である場合には前記電源供給ラインを介して前記バッテリから前記制御手段に電力を供給し、前記バッテリから出力される電源電圧または前記電源供給ラインが異常である場合には前記昇圧回路の出力電力を前記制御手段に供給することを特徴としている。

上記の電動パワーステアリング装置によれば、バッテリから出力される電源電圧および電源供給ラインが正常である場合には電源供給ラインを介してバッテリから制御手段に電力を供給し、バッテリから出力される電源電圧または電源供給ラインが異常である場合には昇圧回路の出力電力を制御手段に供給することにより、バッテリから出力される電源電圧または電源供給ラインが異常であっても、制御手段の作動を継続させることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明の電動パワーステアリング装置によれば、バッテリから出力される電源電圧が過剰に低下する場合であっても、制御手段の作動を継続させることができる。
さらに、バッテリから出力される電源電圧または電源供給ラインが異常であっても、制御手段の作動を継続させることができる。

以下、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について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態の電動パワーステアリング装置１０は、例えば図１に示すように、手動操舵力発生機構１に備えられ、この手動操舵力発生機構１において、ステアリングホイール２に一体に設けられたステアリング軸３は、ユニバーサルジョイント４ａ，４ｂを有する連結軸４を介して、ステアリングギアボックス（図示略）内に設けられたラック・ピニオン機構５のピニオン５ａに連結されている。そして、ピニオン５ａはラック軸６のラック歯６ａに噛合っており、ステアリングホイール２から入力された回転運動は、ピニオン５ａを介してラック軸６の往復運動に変換され、ラック軸６の両端にタイロッド７，７を介して連結された２つの操舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。そして、ラック軸６と同軸にボールねじ機構８が設けられ、ラック軸６に連結された複数相（例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相）のブラシレスＤＣモータをなすモータ１１の回転力はボールねじ機構８を介して推力に変換され、ラック軸６（つまりボールねじ軸８ａ）に作用するようになっている。

この電動パワーステアリング装置１０は、モータ１１と、モータ制御装置１２と、電源装置１３とを備えて構成され、モータ制御装置１２には、例えば、ステアリングギアボックス内に設けられてピニオン５ａに作用する操舵トルクＴｄつまり運転者によりステアリングホイール２に入力される手動操舵力を検出する操舵トルクセンサ１０ａから出力される検出信号と、車両の速度（車速）を検出する車速センサ１０ｂから出力される車速Ｖｓの検出信号と、モータ１１の通電電流を検出する相電流センサ１０ｃから出力される少なくとも２相の各相電流（例えば、Ｕ相電流ｉｕおよびＶ相電流ｉｖ）の検出信号と、モータ１１のロータ角度θつまり所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度に係る状態量を検出するレゾルバやエンコーダ等をなす回転センサ１０ｄから出力される検出信号とが入力されている。

モータ制御装置１２は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によりモータ１１を駆動するＰＷＭインバータと、電流制御部とを備えて構成され、電流制御部は、例えば操舵トルクＴｄおよび車速Ｖｓの各検出値と、外部の制御装置から入力される指令トルクτ^＊とに応じて、運転者の手動操舵力を補助するパワーステアリング用のアシストトルクを算出し、このアシストトルクをモータ１１から出力させるために必要とされる目標電流を設定し、この目標電流に応じてモータ１１を駆動制御する。

モータ制御装置１２のＰＷＭインバータは、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるＨブリッジ等のブリッジ回路を具備し、電源装置１３から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、モータ１１の各相のステータ巻線（図示略）への通電を順次転流させることで複数相の各相電圧指令値に応じて各相の印加電圧の大きさ（つまり振幅）および位相を制御し、各相電流をモータ１１の各相へ通電する。

電源装置１３は、例えば図２に示すように、バッテリ２１と、リレー２２を介してバッテリ２１に接続された昇圧回路２３と、昇圧回路２３の動作を制御する制御回路２４と、バッテリ２１から制御回路２４に向かい順次、開閉スイッチ２５と、バッテリ２１から制御回路２４に向かい順方向とされたダイオード２６とを介して、ＤＣ−ＤＣコンバータを具備する制御電源２７に電力を供給する電源供給ライン２８と、昇圧回路２３の出力端から制御電源２７の入力端に向かい順方向とされたダイオード２９を介して昇圧回路２３の出力電力を制御電源２７に供給するバックアップライン３０とを備えて構成されている。

リレー２２は制御回路２４により制御され、バッテリ２１から出力される電源電圧を昇圧回路２３に入力する。
昇圧回路２３は制御回路２４により制御され、バッテリ２１からの入力電圧を所定の出力電圧まで昇圧してモータ制御装置１２へ出力する。
制御回路２４は、制御電源２７から供給される電力により作動可能とされ、リレー２２を介してバッテリ２１から昇圧電源２３へ電源電圧を供給すると共に、昇圧回路２３の昇圧動作を制御する。
開閉スイッチ２５は、例えばイグニッション（ＩＧ）スイッチのオン／オフ状態等に応じて開閉状態が制御され、例えばイグニッションスイッチのオン状態において閉状態となるように設定されている。
制御電源２７は、電源供給ライン２８を介してバッテリ２１から入力される電源電圧あるいはバックアップライン３０を介して昇圧回路２３から入力される出力電力に対する降圧動作により、制御回路２４を駆動するための所定の制御電圧を生成して制御回路２４に入力する。

本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０は上記構成を備えており、次に、この電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。
先ず、例えばイグニッションスイッチがオン状態に設定された車両の始動時あるいは車両のアイドル停止状態からの復帰時等での内燃機関の始動時において、スイッチ２５が閉状態とされることで、バッテリ２１から出力される直流の電源電圧がダイオード２６を介して制御電源２７に入力される。
そして、制御電源２７は、バッテリ２１から入力される直流の電源電圧に対する降圧動作により、制御回路２４を駆動するための所定の制御電圧を生成して制御回路２４に入力する。

そして、制御回路２４は、制御電源２７から入力される制御電圧により作動可能とされ、リレー２２を閉状態に設定してバッテリ２１から出力される直流の電源電圧を昇圧回路２３に入力する。
そして、昇圧回路２３は、バッテリ２１から入力される直流の電源電圧に対する昇圧動作により、モータ１１を駆動するための所定の駆動電圧を生成してモータ制御装置１２に入力する。
これにより、昇圧回路２３の出力電力は、バックアップライン３０を介して制御電源２７に入力されることになり、例えば電源供給ライン２８の異常等に起因して、バッテリ２１から出力される所望の電源電圧を電源供給ライン２８を介して制御電源２７に入力することが困難となる場合であっても、バックアップライン３０を介して昇圧回路２３から入力される出力電力によって、制御回路２４の動作を継続させることができる。

上述したように、本実施の形態による電動パワーステアリング装置１０によれば、昇圧回路２３の昇圧動作を制御する制御回路２４の電源として、昇圧回路２４の出力電力を設定するバックアップライン３０を備えることにより、例えば電源供給ライン２８の異常等に起因してバッテリ２１から制御回路２４に入力される電源電圧が過剰に低下する場合であっても、制御回路２４の作動を継続させることができる。

なお、上述した実施の形態において、昇圧回路２３の出力電力は、昇圧回路２３の昇圧動作を制御する制御回路２４に入力されるとしたが、これに限定されず、少なくとも電動パワーステアリング装置１０の制御に係る他の制御回路に入力されてもよい。

なお、上述した実施の形態において、バックアップライン３０はダイオード２９を介して昇圧回路２３の出力電力を制御電源２７に供給するとしたが、これに限定されず、例えば図３に示す上述した実施の形態の変形例のように、バッテリ２１の状態、例えば出力電圧が所定値以上であるか否か等を判定し、この判定結果に応じて、例えばバッテリ２１の出力電圧が所定値未満となった場合にのみ、昇圧回路２３の出力電力を制御電源２７に入力する判定回路３１をバックアップライン３０に備えてもよい。
この変形例では、例えばバッテリ２１の出力電圧が所定値以上であると判定された場合には、昇圧回路２３と制御電源２７との接続は解除され、バッテリ２１の出力電圧は電源供給ライン２８を介して制御電源２７に入力される。
また、バッテリ２１の出力電圧が所定値以上である場合に、昇圧回路２３からの出力電圧を制御電源２７に供給すると、常に相対的に高い電圧が制御電源２７に供給され、制御電源２７の損失が増大し、効率が低下するため、バッテリ２１の出力電圧が所定値以下になったときのみに昇圧回路２３からの出力電力を制御電源２７に供給するように設定してもよい。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。 図１に示す電源装置の構成図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の構成図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ モータ
２３ 昇圧回路
２４ 制御回路（制御手段）
２８ 電源供給ライン
３０ バックアップライン（電源切換手段）

Claims (1)

1. 操舵入力に応じて車両の転舵力を発生するモータと、
   バッテリから出力される電源電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧回路と、
   少なくとも前記昇圧回路の制御に係る制御手段と、
   前記昇圧回路の出力電力を前記制御手段の電源として設定する電源切換手段と、
   前記バッテリから前記制御手段への電源供給ラインと、を備え、
   前記電源切換手段は、
   前記バッテリから出力される電源電圧および前記電源供給ラインが正常である場合には前記電源供給ラインを介して前記バッテリから前記制御手段に電力を供給し、
   前記バッテリから出力される電源電圧または前記電源供給ラインが異常である場合には前記昇圧回路の出力電力を前記制御手段に供給することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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