JP5217653B2 - Vehicle steering device - Google Patents

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Description

本発明は、操舵ハンドルの回動操作に対して操舵アシスト力を付与するように電動モータを備えたステアリング装置に関する。   The present invention relates to a steering apparatus provided with an electric motor so as to apply a steering assist force to a turning operation of a steering handle.

従来から、電動パワーステアリング装置においては、操舵ハンドルの回動操作に対して操舵アシスト力を付与するように電動モータを備え、この電動モータの通電制御を行って操舵アシスト力を調整する。こうした電動パワーステアリング装置は、車載電源装置から電源供給を受けるが、車載電源装置に異常が発生した場合には、電動モータの制御を適切に行うことができない。そこで、例えば、特許文献1に提案された電動パワーステアリング装置においては、車載電源装置の電源電圧が異常とみなされる設定値に近づくにしたがって、徐々に1より小さくなり0に至るゲインをアシスト指令値に乗じる構成を採用している。
特開2003−312510
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering apparatus includes an electric motor so as to apply a steering assist force to a turning operation of a steering handle, and the steering assist force is adjusted by performing energization control of the electric motor. Such an electric power steering apparatus receives power supply from the in-vehicle power supply apparatus, but cannot control the electric motor appropriately when an abnormality occurs in the in-vehicle power supply apparatus. Therefore, for example, in the electric power steering apparatus proposed in Patent Document 1, the gain that gradually decreases from 1 to 0 as the power supply voltage of the in-vehicle power supply apparatus approaches a set value that is regarded as abnormal is set to the assist command value. A configuration that multiplies is adopted.
JP2003-312510

しかしながら、特許文献1に提案された電動パワーステアリング装置は、単に、電源電圧に応じてアシスト指令値に乗じるゲインを漸減していく構成であるため、電源電圧が異常設定値に近づいた場合には、操舵アシスト力が一律に下げられてしまい、運転者が操舵ハンドルを強く回しても、大きな操舵アシスト力が得られない。このため、車両の接触回避等のための緊急操舵操作時おいても、電源電圧に応じたアシスト力しか得られない。   However, since the electric power steering apparatus proposed in Patent Document 1 is simply configured to gradually reduce the gain multiplied by the assist command value according to the power supply voltage, when the power supply voltage approaches the abnormal set value, The steering assist force is uniformly reduced, and even if the driver turns the steering handle strongly, a large steering assist force cannot be obtained. For this reason, even during an emergency steering operation for avoiding contact with the vehicle or the like, only an assist force corresponding to the power supply voltage can be obtained.

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、電源装置の能力低下時には、アシスト力を弱めて電源装置の電源供給可能期間の延長を図り操舵アシスト可能な期間を長くするとともに、運転者が操舵アシストを特に必要としているケースでは適切なアシスト力を付与できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to address the above-described problems. When the power supply device capacity decreases, the assist force is weakened to extend the power supply available period of the power supply apparatus, thereby extending the period during which steering assist can be performed and driving. It is an object to enable an appropriate assist force to be applied in a case where a person specifically needs steering assist.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操舵操作により車輪を操舵する操舵機構と、電源装置から電源供給され操舵ハンドルの操舵操作をアシストするアシスト力を発生する電動モータと、運転者が操舵ハンドルに入力した操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルクの増加にしたがって前記電動モータを駆動するための目標電流値が増加する特性を有するように前記操舵トルクと前記目標電流値との関係を設定したアシスト特性に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを備えた車両のステアリング装置において、前記電源装置の電源供給能力の低下を検出する電源能力低下検出手段と、前記電源装置の電源供給能力の低下が検出された場合、前記アシスト特性における前記目標電流値に対する前記操舵トルクの値を増大側にシフトさせるアシスト特性シフト手段と、前記アシスト特性における前記操舵トルクの増加に対する前記目標電流値の増加率よりも高い増加率にて前記操舵トルクの増加に対して前記目標電流値の下限値が増加する前記操舵トルクと前記目標電流値の下限値との関係を高操舵トルク領域において設定した制限特性を用いて、前記シフトしたアシスト特性における操舵トルクに対する目標電流値が、前記制限特性から求められる前記操舵トルクに対する目標電流値の下限値よりも下回らないように前記目標電流値に下限制限を加える下限制限手段とを備えたことにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a steering mechanism that steers a wheel by a steering operation of a steering handle, an electric motor that is supplied with power from a power supply device and generates an assist force that assists the steering operation of the steering handle, The steering torque detecting means for detecting the steering torque input to the steering wheel by the driver, and the steering torque so that the target current value for driving the electric motor increases at least according to the increase of the steering torque. And a motor control means for driving and controlling the electric motor based on an assist characteristic in which the relationship between the target current value and the target current value is set, and a power supply capability for detecting a decrease in power supply capability of the power supply device When a drop in the power supply capability of the power supply device is detected with the drop detection means, And assist characteristic shifting means for shifting the value of the steering torque relative to the serial target current value to an increase side, of the steering torque by the steering torque is higher than the increase rate of the target current value with respect to the increase in the rate of increase in the assist characteristic Steering torque in the shifted assist characteristic using a limiting characteristic in which a relationship between the steering torque at which the lower limit value of the target current value increases with an increase and the lower limit value of the target current value is set in a high steering torque region And a lower limit limiting means for applying a lower limit to the target current value so that the target current value for the steering current does not fall below a lower limit value of the target current value for the steering torque obtained from the limit characteristic.

この発明においては、操舵トルク検出手段が操舵ハンドルに入力された操舵トルクを検出し、モータ制御手段がアシスト特性に基づいて電動モータを駆動制御する。このアシスト特性は、少なくとも操舵トルクの増加にしたがって電動モータを駆動するための目標電流値が増加する特性を有するように操舵トルクと目標電流値との関係を設定したもので、例えば、参照マップや関数として記憶しておくことができる。従って、モータ制御手段による電動モータの駆動制御により運転者の操舵操作が良好にアシストされる。電動モータは、電源装置から電源供給される。   In the present invention, the steering torque detection means detects the steering torque input to the steering wheel, and the motor control means controls the drive of the electric motor based on the assist characteristics. This assist characteristic is obtained by setting the relationship between the steering torque and the target current value so that the target current value for driving the electric motor increases at least as the steering torque increases. It can be stored as a function. Therefore, the driver's steering operation is favorably assisted by the drive control of the electric motor by the motor control means. The electric motor is supplied with power from a power supply device.

電源能力低下検出手段は、電源装置の電源供給能力の低下、つまり、正常時に比べて電源供給能力が低下していることを検出する。電源装置に電源供給能力の低下が発生した場合には、電動モータの適正な駆動制御を維持することができなくなる。この場合、電源装置の電源供給可能期間の延長を図ってできるだけ長く操舵アシスト機能を持続させることが好ましい。そこで、本発明においては、アシスト特性シフト手段が、電源装置の電源供給能力の低下が検出された場合、アシスト特性における目標電流値に対する操舵トルクの値を増大側にシフトさせる。従って、運転者が操舵ハンドルに入力した操舵トルクに対応して設定される目標電流値が電源供給能力の正常時に比べて小さくなる。つまり、アシスト力が低下する。逆に言えば、アシスト力を得るために必要となる運転者の入力する操舵トルクが増大する。この場合、ハンドル操作が重くなるものの、電源装置の電力消費を抑えるため、操舵アシストを長く継続することができる。   The power supply capability decrease detecting means detects a decrease in power supply capability of the power supply device, that is, a decrease in power supply capability as compared with the normal time. When the power supply capability is reduced in the power supply device, it is impossible to maintain proper drive control of the electric motor. In this case, it is preferable to maintain the steering assist function for as long as possible by extending the power supply possible period of the power supply device. Therefore, in the present invention, the assist characteristic shifting means shifts the value of the steering torque with respect to the target current value in the assist characteristic to the increase side when a decrease in the power supply capability of the power supply device is detected. Therefore, the target current value set corresponding to the steering torque input to the steering wheel by the driver is smaller than when the power supply capability is normal. That is, the assist force is reduced. In other words, the steering torque input by the driver necessary for obtaining the assist force increases. In this case, although the steering wheel operation becomes heavy, the steering assist can be continued for a long time in order to suppress the power consumption of the power supply device.

運転者が、操舵アシストを特に必要としている状況にあるときには、電源供給能力が低下していても操舵アシストを優先させることが好ましい。そこで、本発明においては、アシスト特性がシフトした場合であっても、下限制限手段が、制限特性を用いて操舵トルクに対する目標電流値に下限制限を加える。制限特性は、アシスト特性における操舵トルクの増加に対する目標電流値の増加率よりも高い増加率にて操舵トルクの増加に対して目標電流値の下限値が増加する操舵トルクと目標電流値の下限値との関係を高操舵トルク領域(操舵トルクが所定値(>0)よりも大きくなる領域)において設定したもので、例えば、参照マップや関数として記憶しておくことができる。従って、高い操舵トルクが検出された場合、この制限特性により操舵トルクの増加にしたがってアシスト特性よりも大きくなる目標電流値が設定される。 When the driver is particularly in need of steering assist, it is preferable to give priority to steering assist even if the power supply capability is reduced. Therefore, in the present invention, even when the assist characteristic is shifted, the lower limit limiting unit adds a lower limit to the target current value for the steering torque using the limit characteristic. Limitation characteristic, the lower limit value of the steering torque and the target current value lower limit of the target current value increases with an increase in the steering torque at a high rate of increase than the increase rate of the target current value with respect to the increase of the steering torque in the assist characteristics Is set in a high steering torque region (a region where the steering torque is greater than a predetermined value (> 0)), and can be stored as a reference map or a function, for example. Accordingly, when a high steering torque is detected, a target current value that is larger than the assist characteristic as the steering torque increases is set by this limiting characteristic.

このため、本発明によれば、電源供給能力が低下している場合であっても、運転者が操舵アシストを特に必要としている状況にある場合には、適切なアシスト力が得られ、例えば、車両の接触回避等のために緊急な操舵操作が必要となるケースにおいて安全性が向上する。   For this reason, according to the present invention, even when the power supply capability is reduced, an appropriate assist force can be obtained when the driver is particularly in need of steering assist, for example, Safety is improved in cases where an urgent steering operation is required to avoid contact with the vehicle.

本発明の他の特徴は、前記電源装置は、前記電動モータを含めた車両内の複数の電気負荷に電源供給する主電源と、前記主電源と前記電動モータとの間に並列に接続され、主電源の出力する電力を充電し、充電した電力を使って前記電動モータへの電源供給を補助する副電源とを備えており、前記電源供給能力検出手段は、前記主電源の電源供給異常を検出することにより前記電源装置の電源供給能力の低下を検出することにある。   Another feature of the present invention is that the power supply device is connected in parallel between a main power supply that supplies power to a plurality of electric loads in the vehicle including the electric motor, and the main power supply and the electric motor, A secondary power supply for charging power output from the main power supply and assisting power supply to the electric motor using the charged power, and the power supply capability detecting means detects a power supply abnormality of the main power supply. By detecting, a decrease in power supply capability of the power supply device is detected.

この発明においては、電動モータへ電源供給する電源装置として主電源と副電源とを備える。主電源は、電動モータを含めた車両内の複数の電気負荷に電源供給する。副電源は、主電源の出力する電力を充電し、充電した電力を使って電動モータへの電源供給を補助する。従って、主電源の大容量化を図らなくても、電動モータへ大電力の供給可能なステアリング装置を構成することができる。主電源に電源供給異常が発生した場合、副電源だけでは電動モータを適正に駆動できなくなり、本来の操舵アシスト性能をフルに発揮できなくなる。また、副電源から電動モータへ供給できる電力量にも限りがある。   In the present invention, a main power supply and a sub power supply are provided as a power supply device for supplying power to the electric motor. The main power supply supplies power to a plurality of electric loads in the vehicle including the electric motor. The secondary power supply charges the power output from the main power supply and assists the power supply to the electric motor using the charged power. Therefore, it is possible to configure a steering device that can supply large electric power to the electric motor without increasing the capacity of the main power source. When a power supply abnormality occurs in the main power supply, the electric motor cannot be driven properly with the sub power supply alone, and the original steering assist performance cannot be fully exhibited. Further, the amount of power that can be supplied from the sub power source to the electric motor is limited.

そこで、この発明においては、電源供給能力検出手段が主電源の電源供給異常を検出することにより電源装置の電源供給能力の低下を検出し、この検出に基づいて、アシスト特性シフト手段がアシスト特性における目標電流値に対する操舵トルクの値を増大側にシフトさせる。これにより、副電源の電力消費を抑えて操舵アシスト可能な期間を長くする。この場合でも、運転者が強くハンドル操作した場合には、制限特性を用いた目標電流値の下限制限により、適切なアシスト力が得られる。   Therefore, in the present invention, the power supply capacity detecting means detects a power supply abnormality of the main power supply to detect a decrease in the power supply capacity of the power supply device, and based on this detection, the assist characteristic shifting means is in the assist characteristic. The steering torque value with respect to the target current value is shifted to the increasing side. As a result, the power consumption of the auxiliary power supply is suppressed and the period during which the steering assist is possible is lengthened. Even in this case, when the driver strongly operates the steering wheel, an appropriate assist force can be obtained by limiting the lower limit of the target current value using the limiting characteristic.

尚、主電源の電源供給異常は、例えば、主電源から電動モータへ供給される電源電圧を検出することにより行うことができる。この電源電圧の検出によれば、主電源から電動モータへの電源供給が停止している状態等の異常を簡単に検出することができる。また、例えば、主電源をバッテリと、バッテリを充電するオルタネータとで構成した場合には、オルタネータの異常を検出することにより主電源の電源供給異常を検出することができる。   The power supply abnormality of the main power supply can be performed, for example, by detecting a power supply voltage supplied from the main power supply to the electric motor. According to the detection of the power supply voltage, it is possible to easily detect an abnormality such as a state where the power supply from the main power supply to the electric motor is stopped. Further, for example, when the main power source is composed of a battery and an alternator that charges the battery, it is possible to detect a power supply abnormality of the main power source by detecting the abnormality of the alternator.

本発明の他の特徴は、前記副電源に充電されている充電容量を検出する充電容量検出手段と、前記副電源の充電容量の低下にしたがって、前記アシスト特性における前記目標電流値に対する前記操舵トルクの値を増大側にシフトさせるシフト量を増加させるシフト量調整手段とを備えたことにある。   Another feature of the present invention is that the steering torque with respect to the target current value in the assist characteristic in accordance with a decrease in the charge capacity of the sub power source, and a charge capacity detecting means for detecting a charge capacity charged in the sub power source. And a shift amount adjusting means for increasing the shift amount for shifting the value to the increasing side.

主電源に電源供給異常が発生している場合、副電源の充電容量(蓄電容量)が電源装置の電源供給能力に対応したものとなる。そこで、この発明においては、充電容量検出手段が、副電源に充電されている充電容量(蓄電容量)を検出する。そして、シフト量調整手段が、副電源の充電容量の低下にしたがって、アシスト特性における目標電流値に対する操舵トルクの値を増大側にシフトさせるシフト量を増加させる。従って、副電源の充電容量が少ないほど、副電源から電動モータへの電力供給が制限される。この結果、電源供給能力に応じた適切なアシスト特性を設定することができ、電源装置の電源供給可能期間の延長により操舵アシスト可能な期間を適切なものにすることができる。この場合でも、運転者が強くハンドル操作した場合には、制限特性を用いた目標電流値の下限制限により適切なアシスト力が得られる。   When a power supply abnormality has occurred in the main power supply, the charge capacity (storage capacity) of the sub power supply corresponds to the power supply capacity of the power supply device. Therefore, in the present invention, the charge capacity detection means detects the charge capacity (storage capacity) charged in the sub power source. Then, the shift amount adjusting means increases the shift amount for shifting the steering torque value with respect to the target current value in the assist characteristic to the increase side as the charging capacity of the sub power source decreases. Therefore, the smaller the charging capacity of the secondary power supply, the more limited the power supply from the secondary power supply to the electric motor. As a result, an appropriate assist characteristic can be set according to the power supply capability, and the period during which the steering assist can be performed can be made appropriate by extending the power supply possible period of the power supply device. Even in this case, when the driver strongly operates the steering wheel, an appropriate assist force can be obtained by lower limit of the target current value using the limit characteristic.

また、電源装置の電源供給能力の低下が進むにしたがってハンドル操作が徐々に重くなっていくため、運転者に対して、ステアリング装置の異常を認識させることができるとともに、その進行を予測させることもできる。従って、例えば、操舵アシストが完全に停止した場合でも運転者を驚かせることがなく安全性が高い。   In addition, since the steering wheel operation becomes gradually heavier as the power supply capability of the power supply device decreases, the driver can be made aware of the abnormality of the steering device and can also predict its progress. it can. Therefore, for example, even when the steering assist is completely stopped, the driver is not surprised and the safety is high.

以下、本発明の一実施形態に係る車両のステアリング装置について図面を用いて説明する。図1は、実施形態として車両の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。   A vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an electric power steering device for a vehicle as an embodiment.

この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル11の操舵操作により転舵輪を操舵するステアリング機構10と、ステアリング機構10に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ20と、電動モータ20を駆動するためのモータ駆動回路30と、主電源100の出力電圧を昇圧してモータ駆動回路30に電源供給する昇圧回路40と、昇圧回路40とモータ駆動回路30との間の電源供給回路に並列接続される副電源50と、電動モータ20および昇圧回路40の作動を制御する電子制御装置60とを主要部として備えている。   This electric power steering apparatus includes a steering mechanism 10 that steers steered wheels by a steering operation of a steering handle 11, an electric motor 20 that is assembled to the steering mechanism 10 and generates steering assist torque, and a motor that drives the electric motor 20. Drive circuit 30, booster circuit 40 that boosts the output voltage of main power supply 100 and supplies power to motor drive circuit 30, and sub power supply connected in parallel to the power supply circuit between booster circuit 40 and motor drive circuit 30 50 and an electronic control unit 60 that controls the operation of the electric motor 20 and the booster circuit 40 are provided as main parts.

ステアリング機構10は、操舵ハンドル11の回転操作により左右前輪FWL,FWRを転舵するための機構で、操舵ハンドル11を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト12を備える。このステアリングシャフト12の下端には、ピニオンギヤ13が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ13は、ラックバー14に形成されたラック歯と噛み合って、ラックバー14とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー14の両端には、タイロッド15L,15Rを介して左右前輪FWL,FWRのナックル(図示略)が操舵可能に接続されている。左右前輪FWL,FWRは、ステアリングシャフト12の軸線回りの回転に伴うラックバー14の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。   The steering mechanism 10 is a mechanism for turning the left and right front wheels FWL and FWR by a rotation operation of the steering handle 11, and includes a steering shaft 12 connected to the steering handle 11 so as to rotate integrally with the upper end. A pinion gear 13 is connected to the lower end of the steering shaft 12 so as to rotate integrally. The pinion gear 13 meshes with rack teeth formed on the rack bar 14 and constitutes a rack and pinion mechanism together with the rack bar 14. Knuckles (not shown) of the left and right front wheels FWL and FWR are steerably connected to both ends of the rack bar 14 via tie rods 15L and 15R. The left and right front wheels FWL and FWR are steered left and right according to the axial displacement of the rack bar 14 accompanying the rotation of the steering shaft 12 around the axis.

ラックバー14には、操舵アシスト用の電動モータ20が組み付けられている。電動モータ20の回転軸は、ボールねじ機構16を介してラックバー14に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪FWL,FWRに転舵力を付与して運転者の操舵操作をアシストする。ボールねじ機構16は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ20の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー14に伝達する。   An electric motor 20 for steering assist is assembled to the rack bar 14. The rotating shaft of the electric motor 20 is connected to the rack bar 14 via the ball screw mechanism 16 so as to be able to transmit power, and the rotation gives the steering force to the left and right front wheels FWL and FWR to allow the driver to perform the steering operation. Assist. The ball screw mechanism 16 functions as a speed reducer and a rotation-linear converter, and decelerates the rotation of the electric motor 20 and converts it into a linear motion and transmits it to the rack bar 14.

ステアリングシャフト12には、操舵トルクセンサ21が設けられる。操舵トルクセンサ21は、操舵ハンドル11の回動操作によってステアリングシャフト12に作用する操舵トルクに応じた信号を出力する。この操舵トルクセンサ21から出力される信号により検出される操舵トルクの値を、以下、操舵トルクTxと呼ぶ。操舵トルクTxは、正負の値により操舵ハンドル11の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル11の右方向への操舵時における操舵トルクTxを正の値で、操舵ハンドル11の左方向への操舵時における操舵トルクTxを負の値で示す。従って、以下、操舵トルクTxの大きさを論じる場合は、その絶対値の大きさを用いる。操舵トルクセンサ21は、本発明の操舵トルク検出手段に相当する。   A steering torque sensor 21 is provided on the steering shaft 12. The steering torque sensor 21 outputs a signal corresponding to the steering torque that acts on the steering shaft 12 by the turning operation of the steering handle 11. Hereinafter, the value of the steering torque detected by the signal output from the steering torque sensor 21 is referred to as steering torque Tx. As for the steering torque Tx, the operating direction of the steering wheel 11 is identified by positive and negative values. In the present embodiment, the steering torque Tx when the steering handle 11 is steered in the right direction is indicated by a positive value, and the steering torque Tx when the steering handle 11 is steered in the left direction is indicated by a negative value. Therefore, hereinafter, when discussing the magnitude of the steering torque Tx, the magnitude of the absolute value is used. The steering torque sensor 21 corresponds to the steering torque detection means of the present invention.

電動モータ20には、回転角センサ22が設けられる。この回転角センサ22は、電動モータ20内に組み込まれ、電動モータ20の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力する。この回転角センサ22の検出信号は、電動モータ20の回転角および回転角速度の計算に利用される。一方、この電動モータ20の回転角は、操舵ハンドル11の操舵角に比例するものであるので、操舵ハンドル11の操舵角としても共通に用いられる。また、電動モータ20の回転角を時間微分した回転角速度は、操舵ハンドル11の操舵角速度に比例するものであるため、操舵ハンドル11の操舵速度としても共通に用いられる。以下、回転角センサ22の出力信号により検出される操舵ハンドル11の操舵角の値を操舵角θxと呼び、その操舵角θxを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵速度ωxと呼ぶ。操舵角θxは、正負の値により操舵ハンドル11の中立位置に対する右方向および左方向の舵角をそれぞれ表す。本実施形態においては、操舵ハンドル11の中立位置を「0」とし、中立位置に対する右方向への舵角を正の値で示し、中立位置に対する左方向への舵角を負の値で示す。   The electric motor 20 is provided with a rotation angle sensor 22. The rotation angle sensor 22 is incorporated in the electric motor 20 and outputs a detection signal corresponding to the rotation angle position of the rotor of the electric motor 20. The detection signal of the rotation angle sensor 22 is used for calculation of the rotation angle and rotation angular velocity of the electric motor 20. On the other hand, since the rotation angle of the electric motor 20 is proportional to the steering angle of the steering handle 11, it is commonly used as the steering angle of the steering handle 11. Further, the rotational angular velocity obtained by differentiating the rotational angle of the electric motor 20 with respect to time is proportional to the steering angular velocity of the steering handle 11, and thus is commonly used as the steering speed of the steering handle 11. Hereinafter, the value of the steering angle of the steering wheel 11 detected by the output signal of the rotation angle sensor 22 is referred to as a steering angle θx, and the value of the steering angular velocity obtained by time differentiation of the steering angle θx is referred to as a steering speed ωx. The steering angle θx represents a steering angle in the right direction and the left direction with respect to the neutral position of the steering wheel 11 by using a positive or negative value. In the present embodiment, the neutral position of the steering handle 11 is set to “0”, the steering angle in the right direction with respect to the neutral position is indicated by a positive value, and the steering angle in the left direction with respect to the neutral position is indicated by a negative value.

モータ駆動回路30は、MOSFETからなる6個のスイッチング素子31〜36により3相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とを直列接続した回路と、第3スイッチング素子33と第4スイッチング素子34とを直列接続した回路と、第5スイッチング素子35と第6スイッチング素子36とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における2つのスイッチング素子間(31−32,33−34,35−36)から電動モータ20への電源供給ライン37を引き出した構成を採用している。   The motor drive circuit 30 includes a three-phase inverter circuit composed of six switching elements 31 to 36 made of MOSFETs. Specifically, a circuit in which a first switching element 31 and a second switching element 32 are connected in series, a circuit in which a third switching element 33 and a fourth switching element 34 are connected in series, a fifth switching element 35 and a first switching element A circuit in which 6 switching elements 36 are connected in series is connected in parallel, and a power supply line 37 to the electric motor 20 is drawn out between two switching elements (31-32, 33-34, 35-36) in each series circuit. Adopted.

モータ駆動回路30から電動モータ20への電源供給ライン37には、電流センサ38が設けられる。この電流センサ38は、各相ごとに流れる電流をそれぞれ検出(測定)し、その検出した電流値に対応した検出信号を電子制御装置60に出力する。以下、この測定された電流値を、モータ電流iuvwと呼ぶ。また、この電流センサ38をモータ電流センサ38と呼ぶ。   A current sensor 38 is provided in the power supply line 37 from the motor drive circuit 30 to the electric motor 20. The current sensor 38 detects (measures) the current flowing in each phase, and outputs a detection signal corresponding to the detected current value to the electronic control unit 60. Hereinafter, this measured current value is referred to as a motor current iuvw. The current sensor 38 is referred to as a motor current sensor 38.

各スイッチング素子31〜36は、それぞれゲートが電子制御装置60のアシスト制御部61(後述する)に接続され、アシスト制御部61からのPWM制御信号によりデューティ比が制御される。これにより電動モータ20の駆動電圧が目標電圧に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子31〜36を構成するMOSFETには、構造上ダイオードが寄生している。   Each switching element 31 to 36 has a gate connected to an assist control unit 61 (described later) of the electronic control device 60, and a duty ratio is controlled by a PWM control signal from the assist control unit 61. Thereby, the drive voltage of the electric motor 20 is adjusted to the target voltage. Incidentally, as indicated by circuit symbols in the figure, the MOSFETs constituting the switching elements 31 to 36 are parasitically structured with diodes.

次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。
電動パワーステアリング装置の電源装置は、主電源100と、主電源100の出力電圧を昇圧する昇圧回路40と、昇圧回路40とモータ駆動回路30とのあいだに並列に接続される副電源50と、電子制御装置60に設けられ昇圧回路40の昇圧電圧を制御する電源制御部62とを備える。
Next, a power supply system of the electric power steering apparatus will be described.
The power supply apparatus for the electric power steering apparatus includes a main power supply 100, a booster circuit 40 that boosts the output voltage of the main power supply 100, a sub power supply 50 connected in parallel between the booster circuit 40 and the motor drive circuit 30, And a power supply control unit 62 that is provided in the electronic control unit 60 and controls the boosted voltage of the booster circuit 40.

主電源100は、定格出力電圧12Vの一般的な車載バッテリである主バッテリ101と、エンジンの回転により発電する定格出力電圧14Vのオルタネータ102とを並列接続して構成される。従って、主電源100は、14V系の車載電源を構成している。   The main power supply 100 is configured by connecting in parallel a main battery 101 that is a general vehicle battery with a rated output voltage of 12V and an alternator 102 with a rated output voltage of 14V that is generated by the rotation of the engine. Therefore, the main power supply 100 constitutes a 14V in-vehicle power supply.

主電源100は、電動パワーステアリング装置だけでなく、ヘッドライト等の他の車載電気負荷への電源供給も共通して行う。主バッテリ101の電源端子(+端子)には、電源供給元ライン103が接続され、グランド端子には接地ライン111が接続される。   The main power supply 100 performs power supply not only to the electric power steering apparatus but also to other in-vehicle electric loads such as a headlight. A power supply source line 103 is connected to the power terminal (+ terminal) of the main battery 101, and a ground line 111 is connected to the ground terminal.

電源供給元ライン103は、制御系電源ライン104と駆動系電源ライン105とに分岐する。制御系電源ライン104は、電子制御装置60のみに電源供給するための電源ラインとして機能する。駆動系電源ライン105は、モータ駆動回路30と電子制御装置60との両方に電源供給する電源ラインとして機能する。   The power supply source line 103 branches into a control system power line 104 and a drive system power line 105. The control system power supply line 104 functions as a power supply line for supplying power only to the electronic control device 60. The drive system power supply line 105 functions as a power supply line that supplies power to both the motor drive circuit 30 and the electronic control unit 60.

制御系電源ライン104には、イグニッションスイッチ106が接続される。駆動系電源ライン105には、電源リレー107が接続される。この電源リレー107は、電子制御装置60のアシスト制御部61からの制御信号によりオンして電動モータ20への電力供給回路を形成するものである。制御系電源ライン104は、電子制御装置60の電源+端子に接続されるが、その途中で、イグニッションスイッチ106よりも負荷側(電子制御装置60側)においてダイオード108を備えている。このダイオード108は、カソードを電子制御装置60側、アノードを主電源100側に向けて設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。   An ignition switch 106 is connected to the control system power line 104. A power relay 107 is connected to the drive system power line 105. The power relay 107 is turned on by a control signal from the assist control unit 61 of the electronic control device 60 to form a power supply circuit to the electric motor 20. The control system power supply line 104 is connected to the power supply + terminal of the electronic control device 60, and is provided with a diode 108 on the load side (electronic control device 60 side) of the ignition switch 106 in the middle. The diode 108 is a backflow prevention element that is provided with the cathode facing the electronic control device 60 side and the anode facing the main power supply 100 side, and allows energization only in the power supply direction.

駆動系電源ライン105には、電源リレー107よりも負荷側において制御系電源ライン104と接続する連結ライン109が分岐して設けられる。この連結ライン109は、制御系電源ライン104のダイオード108接続位置よりも電子制御装置60側に接続される。また、連結ライン109には、ダイオード110が接続される。このダイオード110は、カソードを制御系電源ライン104側に向け、アノードを駆動系電源ライン105側に向けて設けられる。従って、連結ライン109を介して駆動系電源ライン105から制御系電源ライン104には電源供給できるが、制御系電源ライン104から駆動系電源ライン105には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン105および接地ライン111は昇圧回路40に接続される。また、接地ライン111は、電子制御装置60の接地端子にも接続される。   The drive system power supply line 105 is provided with a connecting line 109 that branches from the power supply relay 107 to the control system power supply line 104 on the load side. The connection line 109 is connected to the electronic control device 60 side of the connection position of the diode 108 of the control system power supply line 104. A diode 110 is connected to the connecting line 109. The diode 110 is provided with the cathode facing the control system power line 104 and the anode facing the drive system power line 105. Accordingly, the circuit configuration is such that power can be supplied from the drive system power supply line 105 to the control system power supply line 104 via the connection line 109, but power cannot be supplied from the control system power supply line 104 to the drive system power supply line 105. . Drive system power supply line 105 and ground line 111 are connected to booster circuit 40. The ground line 111 is also connected to the ground terminal of the electronic control device 60.

駆動系電源ライン105には、昇圧回路40と電源リレー107との間に電圧センサ51が設けられる。この電圧センサ51は、主電源100から電動モータ20への電源供給異常状態を検出するもので、駆動系電源ライン105と接地ライン111との間の電圧を検出(測定)し、その検出信号を電源制御部62、および、電源制御部62を介してアシスト制御部61に出力する。以下、この電圧センサ51を第1電圧センサ51と呼び、その検出電圧値を主電源電圧v1と呼ぶ。   In the drive system power supply line 105, a voltage sensor 51 is provided between the booster circuit 40 and the power supply relay 107. This voltage sensor 51 detects an abnormal power supply state from the main power supply 100 to the electric motor 20, detects (measures) the voltage between the drive system power supply line 105 and the ground line 111, and outputs the detection signal. The power is output to the assist controller 61 via the power controller 62 and the power controller 62. Hereinafter, the voltage sensor 51 is referred to as a first voltage sensor 51, and the detected voltage value is referred to as a main power supply voltage v1.

昇圧回路40は、駆動系電源ライン105と接地ライン111との間に設けられるコンデンサ41と、コンデンサ41の接続点より負荷側の駆動系電源ライン105に直列に設けられる昇圧用コイル42と、昇圧用コイル42の負荷側の駆動系電源ライン105と接地ライン111との間に設けられる第1昇圧用スイッチング素子43と、第1昇圧用スイッチング素子43の接続点より負荷側の駆動系電源ライン105に直列に設けられる第2昇圧用スイッチング素子44と、第2昇圧用スイッチング素子44の負荷側の駆動系電源ライン105と接地ライン111との間に設けられるコンデンサ45とから構成される。昇圧回路40の二次側には、昇圧電源ライン112が接続される。   The booster circuit 40 includes a capacitor 41 provided between the drive system power supply line 105 and the ground line 111, a booster coil 42 provided in series with the drive system power supply line 105 on the load side from the connection point of the capacitor 41, and a booster. The first boosting switching element 43 provided between the drive-side power supply line 105 on the load side of the coil 42 and the ground line 111, and the drive-side power supply line 105 on the load side from the connection point of the first boosting switching element 43. Are connected in series to each other, and a capacitor 45 provided between the drive power supply line 105 and the ground line 111 on the load side of the second boost switching element 44. A boost power supply line 112 is connected to the secondary side of the booster circuit 40.

本実施形態においては、この昇圧用スイッチング素子43,44としてMOSFETを用いるが,他のスイッチング素子を用いることも可能である。また、図中に回路記号で示すように、昇圧用スイッチング素子43,44を構成するMOSFETには、構造上ダイオードが寄生している。   In this embodiment, MOSFETs are used as the boosting switching elements 43 and 44, but other switching elements can also be used. Further, as indicated by circuit symbols in the figure, the MOSFETs constituting the boosting switching elements 43 and 44 are structurally parasitic diodes.

昇圧回路40は、電子制御装置60の電源制御部62により昇圧制御される。電源制御部62は、第1,第2昇圧用スイッチング素子43,44のゲートに所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子43,44をオン・オフし、主電源100から供給された電源を昇圧して昇圧電源ライン112に所定の出力電圧を発生させる。この場合、第1,第2昇圧用スイッチング素子43,44は、互いにオン・オフ動作が逆になるように制御される。昇圧回路40は、第1昇圧用スイッチング素子43をオン、第2昇圧用スイッチング素子44をオフにして昇圧用コイル42に短時間だけ電流を流して昇圧用コイル42に電力をため、その直後に、第1昇圧用スイッチング素子43をオフ、第2昇圧用スイッチング素子44をオンにして昇圧用コイル42にたまった電力を出力するように動作する。   The booster circuit 40 is boosted and controlled by the power supply control unit 62 of the electronic control unit 60. The power supply control unit 62 outputs a pulse signal having a predetermined cycle to the gates of the first and second boosting switching elements 43 and 44 to turn on and off both switching elements 43 and 44, and the power supplied from the main power supply 100 And a predetermined output voltage is generated on the boost power supply line 112. In this case, the first and second boost switching elements 43 and 44 are controlled so that the on / off operations are reversed. The step-up circuit 40 turns on the first step-up switching element 43 and turns off the second step-up switching element 44 so that a current is passed through the step-up coil 42 for a short time to power the step-up coil 42 and immediately thereafter. The first boosting switching element 43 is turned off and the second boosting switching element 44 is turned on so that the power stored in the boosting coil 42 is output.

第2昇圧用スイッチング素子44の出力電圧は、コンデンサ45により平滑される。従って、安定した昇圧電源が昇圧電源ライン112から出力される。この場合、周波数特性の異なる複数のコンデンサを並列に接続して平滑特性を向上させるようにしてもよい。また、昇圧回路40の入力側に設けたコンデンサ41により、主電源100側へのノイズが除去される。   The output voltage of the second boost switching element 44 is smoothed by the capacitor 45. Therefore, a stable boost power supply is output from the boost power supply line 112. In this case, smoothing characteristics may be improved by connecting a plurality of capacitors having different frequency characteristics in parallel. Further, noise to the main power supply 100 side is removed by the capacitor 41 provided on the input side of the booster circuit 40.

昇圧回路40の昇圧電圧(出力電圧)は、第1、第2昇圧用スイッチング素子43,44のデューティ比の制御(PWM制御)により、例えば、20V〜50Vの範囲で昇圧電圧を調整できるように構成される。尚、昇圧回路40として、汎用のDC−DCコンバータを使用することもできる。   The boosted voltage (output voltage) of the booster circuit 40 can be adjusted within a range of 20 V to 50 V, for example, by controlling the duty ratio (PWM control) of the first and second boosting switching elements 43 and 44. Composed. Note that a general-purpose DC-DC converter can be used as the booster circuit 40.

昇圧電源ライン112は、昇圧駆動ライン113と充放電ライン114とに分岐する。昇圧駆動ライン113は、モータ駆動回路30の電源入力部に接続される。充放電ライン114は、副電源50のプラス端子に接続される。   The boost power supply line 112 branches into a boost drive line 113 and a charge / discharge line 114. The boost drive line 113 is connected to the power input unit of the motor drive circuit 30. The charge / discharge line 114 is connected to the plus terminal of the sub power supply 50.

副電源50は、昇圧回路40から出力される電力を充電し、モータ駆動回路30で大電力を必要としたときに、主電源100を補助してモータ駆動回路30に電源供給する蓄電装置である。また、副電源50は、主電源100が失陥(電源供給能力の喪失)したときに、単独でモータ駆動回路30に電源供給するように使用される。従って、副電源50は、昇圧回路40の昇圧電圧相当の電圧を維持できるように複数の蓄電セルを直列に接続して構成される。副電源50の接地端子は、接地ライン111に接続される。この副電源50として、例えば、キャパシタ(電気二重層コンデンサ)を用いることができる。   The sub power supply 50 is a power storage device that charges the power output from the booster circuit 40 and supplies power to the motor drive circuit 30 by assisting the main power supply 100 when the motor drive circuit 30 requires large power. . The sub power supply 50 is used to supply power to the motor drive circuit 30 alone when the main power supply 100 fails (loss of power supply capability). Therefore, the sub power supply 50 is configured by connecting a plurality of storage cells in series so that a voltage corresponding to the boosted voltage of the booster circuit 40 can be maintained. The ground terminal of the sub power supply 50 is connected to the ground line 111. For example, a capacitor (electric double layer capacitor) can be used as the sub power supply 50.

副電源50は、電子制御装置60に対しても電源供給できるように構成されており、主電源100から電子制御装置60に電源供給を良好に行えなくなったときに、主電源100に代わって電子制御装置60に電源供給するように構成されている。尚、電子制御装置60は、副電源50から供給される電源の電圧を降圧する図示しない降圧回路(DC/DCコンバータ)を受電部に内蔵しており、この降圧回路により適正電圧に調整する。   The sub power supply 50 is configured to be able to supply power to the electronic control device 60. When the power supply from the main power supply 100 to the electronic control device 60 cannot be satisfactorily performed, the sub power supply 50 replaces the main power supply 100 with the electronic power supply. It is configured to supply power to the control device 60. Note that the electronic control device 60 has a not-shown step-down circuit (DC / DC converter) that steps down the voltage of the power supplied from the sub power supply 50 in the power receiving unit, and adjusts the voltage to an appropriate voltage by the step-down circuit.

昇圧回路40の出力側には、電圧センサ52が設けられる。電圧センサ52は、昇圧電源ライン112と接地ライン111との間の電圧を検出し、その検出値に応じた信号を電源制御部62に出力する。この回路構成においては、昇圧電源ライン112と充放電ライン114とが接続されるため、電圧センサ52により測定される測定値は、昇圧回路40の出力電圧(昇圧電圧)と副電源50の出力電圧(電源電圧)との高い方の電圧値となる。以下、この電圧センサ52を第2電圧センサ52と呼び、その検出電圧値を出力電圧v2と呼ぶ。   A voltage sensor 52 is provided on the output side of the booster circuit 40. Voltage sensor 52 detects a voltage between boosted power supply line 112 and ground line 111 and outputs a signal corresponding to the detected value to power supply control unit 62. In this circuit configuration, since the boost power supply line 112 and the charge / discharge line 114 are connected, the measured values measured by the voltage sensor 52 are the output voltage (boost voltage) of the booster circuit 40 and the output voltage of the sub power supply 50. The higher voltage value (power supply voltage). Hereinafter, the voltage sensor 52 is referred to as a second voltage sensor 52, and the detected voltage value is referred to as an output voltage v2.

昇圧駆動ライン113には、モータ駆動回路30に流れる電流を検出する電流センサ54が設けられる。電流センサ54は、電子制御装置60の電源制御部62に接続され、電源制御部62に対して測定値を表す信号を出力する。以下、この電流センサ54を出力電流センサ54と呼び、その検出電流値を出力電流i2と呼ぶ。   The boost drive line 113 is provided with a current sensor 54 that detects a current flowing through the motor drive circuit 30. The current sensor 54 is connected to the power control unit 62 of the electronic control device 60 and outputs a signal representing the measured value to the power control unit 62. Hereinafter, the current sensor 54 is referred to as an output current sensor 54, and the detected current value is referred to as an output current i2.

また、充放電ライン114には、副電源50に流れる電流を検出する電流センサ53が設けられる。電流センサ53は、電子制御装置60の電源制御部62に接続され、電源制御部62に対して測定値を表す信号を出力する。電流センサ53は、電流の向き、つまり、昇圧回路40から副電源50に流れる充電電流と、副電源50からモータ駆動回路30に流れる放電電流とを区別して、それらの大きさを測定する。電流センサ53にて測定される電流値は、充電電流として流れるときには正の値により、放電電流として流れるときには負の値により表される。以下、この電流センサ53を副電源電流センサ53と呼び、その検出電流値を副電源電流isubと呼ぶ。   The charge / discharge line 114 is provided with a current sensor 53 that detects a current flowing through the sub power supply 50. The current sensor 53 is connected to the power control unit 62 of the electronic control device 60 and outputs a signal representing the measured value to the power control unit 62. The current sensor 53 distinguishes between the direction of the current, that is, the charging current flowing from the booster circuit 40 to the sub power source 50 and the discharging current flowing from the sub power source 50 to the motor drive circuit 30, and measures their magnitudes. The current value measured by the current sensor 53 is represented by a positive value when flowing as a charging current and by a negative value when flowing as a discharging current. Hereinafter, the current sensor 53 is referred to as a sub power supply current sensor 53, and the detected current value is referred to as a sub power supply current isub.

電子制御装置60は、CPU,ROM,RAM等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、その機能に着目すると、アシスト制御部61と電源制御部62とに大別される。アシスト制御部61と電源制御部62とは、互いに情報の授受が可能となっている。アシスト制御部61は、操舵トルクセンサ21、回転角センサ22、モータ電流センサ38、車速センサ23を接続し、操舵トルクTx、操舵角θx、モータ電流iuvw、車速Vxを表すセンサ信号を入力する。アシスト制御部61は、これらのセンサ信号および電源制御部62にて検出したセンサ信号に基づいて、モータ駆動回路30にPWM制御信号を出力して電動モータ20を駆動制御し、運転者の操舵操作をアシストする。   The electronic control device 60 is configured with a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like as a main part. When attention is paid to its function, the electronic control device 60 is roughly divided into an assist control unit 61 and a power supply control unit 62. The assist control unit 61 and the power supply control unit 62 can exchange information with each other. The assist control unit 61 connects the steering torque sensor 21, the rotation angle sensor 22, the motor current sensor 38, and the vehicle speed sensor 23, and inputs sensor signals representing the steering torque Tx, the steering angle θx, the motor current iuvw, and the vehicle speed Vx. The assist control unit 61 outputs a PWM control signal to the motor drive circuit 30 based on these sensor signals and the sensor signals detected by the power supply control unit 62 to drive and control the electric motor 20, so that the driver's steering operation is performed. Assist.

電源制御部62は、昇圧回路40の昇圧制御を行うことにより副電源50の充電と放電とを制御する。電源制御部62は、第1電圧センサ51,第2電圧センサ52,副電源電流センサ53,出力電流センサ54を接続し、主電源電圧v1,出力電圧v2,副電源電流isub,出力電流i2を表すセンサ信号を入力する。電源制御部62は、これらセンサ信号に基づいて、副電源50の充電容量(=蓄電容量)が目標充電容量(=目標蓄電容量)となるように昇圧回路40にPWM制御信号を出力する。昇圧回路40は、入力したPWM制御信号にしたがって第1,第2昇圧用スイッチング素子43,44のデューティ比を制御することにより、その出力電圧である昇圧電圧を変化させる。尚、電源制御部62は、主電源100の異常が検知されているときには、昇圧回路40の昇圧動作を停止する。   The power supply control unit 62 controls the charging and discharging of the sub power supply 50 by performing step-up control of the step-up circuit 40. The power supply control unit 62 connects the first voltage sensor 51, the second voltage sensor 52, the sub power supply current sensor 53, and the output current sensor 54, and supplies the main power supply voltage v1, the output voltage v2, the sub power supply current isub, and the output current i2. Input the sensor signal that represents. Based on these sensor signals, the power supply control unit 62 outputs a PWM control signal to the booster circuit 40 so that the charging capacity (= storage capacity) of the sub power supply 50 becomes the target charging capacity (= target storage capacity). The booster circuit 40 controls the duty ratio of the first and second booster switching elements 43 and 44 according to the input PWM control signal, thereby changing the boosted voltage that is the output voltage. The power supply control unit 62 stops the boosting operation of the booster circuit 40 when the abnormality of the main power supply 100 is detected.

一般に、電動パワーステアリング装置は、後述する操舵アシスト制御からわかるように、据え切り操作時や、低速走行でのハンドル操作時において大きな電力が必要とされる。しかし、一時的な大電力消費に備えて主電源100の大容量化を図ることは好ましくない。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置においては、主電源100の大容量化を図らずに、一時的な大電力消費時に電源供給を補助する副電源50を備えている。また、電動モータ20を効率的に駆動するために昇圧回路40を備え、昇圧した電力をモータ駆動回路30および副電源50に供給するシステムを構成している。   In general, as can be seen from steering assist control described later, the electric power steering device requires a large amount of electric power during a stationary operation or a steering wheel operation at low speed. However, it is not preferable to increase the capacity of the main power supply 100 in preparation for temporary large power consumption. Therefore, the electric power steering apparatus according to the present embodiment includes the sub power source 50 that assists the power supply when temporarily consuming large power without increasing the capacity of the main power source 100. Further, in order to efficiently drive the electric motor 20, a booster circuit 40 is provided, and a system for supplying the boosted power to the motor drive circuit 30 and the sub power supply 50 is configured.

ところで、主電源100から電動モータ20への電源供給が不能になる可能性がある。例えば、電源リレー107の故障、駆動系電源ライン105の断線、電源ラインのコネクタ接続不良等がその原因として挙げられる。こうした場合、本実施形態の電動パワーステアリング装置においては、副電源50のみである程度の操舵アシスト制御を行うことができる。しかし、副電源50から供給できる電力量には限りがある。一般に、電源異常時においては、ウォーニングランプ等の報知器が作動するが、それだけでは運転者には気がつかない場合もある。そうした場合には、副電源50の充電容量が消耗していき制御システムが停止したときになって急に操舵アシストがなくなるため、運転者に大きな違和感を与えてしまう。   By the way, the power supply from the main power supply 100 to the electric motor 20 may be disabled. For example, failure of the power supply relay 107, disconnection of the drive system power supply line 105, connector connection failure of the power supply line, and the like can be cited as causes. In such a case, in the electric power steering apparatus of the present embodiment, a certain amount of steering assist control can be performed only by the sub power supply 50. However, the amount of power that can be supplied from the sub power supply 50 is limited. In general, when a power supply is abnormal, an alarm such as a warning lamp is activated, but the driver may not notice it alone. In such a case, since the charge capacity of the sub power supply 50 is consumed and the control system is stopped, the steering assist is suddenly lost, which gives the driver a great sense of incongruity.

そこで、本実施形態においては、運転者に電動パワーステアリング装置が異常であることを確実に認識させるとともに、電動モータ20の電力消費量を抑えて副電源50の電源供給可能期間の延長を図り、できるだけ操舵アシスト可能な期間を長くするために、主電源100の正常時と異常とで操舵アシスト制御を切り替える。   Therefore, in the present embodiment, the driver is surely recognized that the electric power steering device is abnormal, the power consumption of the electric motor 20 is suppressed, and the power supply possible period of the sub power supply 50 is extended. In order to make the steering assist period as long as possible, the steering assist control is switched between when the main power supply 100 is normal and when it is abnormal.

また、電動モータ20の電力消費量を抑えた場合には、操舵ハンドル11の回動操作に対して得られるアシスト力が低下するが、車両の接触回避等のために緊急な操舵操作が必要となるケースにおいては、適切なアシスト力が得られるようにして安全性を維持する。   Further, when the power consumption of the electric motor 20 is suppressed, the assist force obtained for the turning operation of the steering handle 11 is reduced, but an urgent steering operation is necessary for avoiding contact with the vehicle and the like. In such a case, safety is maintained by obtaining an appropriate assist force.

ここで、電子制御装置60のアシスト制御部61が行う操舵アシスト制御処理について説明する。図2は、アシスト制御部61により実施される操舵アシスト制御ルーチンを表す。操舵アシスト制御ルーチンは、電子制御装置60のROM内に制御プログラムとして記憶されており、イグニッションスイッチ106の投入(オン)により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。   Here, the steering assist control process performed by the assist control unit 61 of the electronic control device 60 will be described. FIG. 2 shows a steering assist control routine executed by the assist control unit 61. The steering assist control routine is stored as a control program in the ROM of the electronic control unit 60. The steering assist control routine is activated by turning on (turning on) the ignition switch 106, and is repeatedly executed at a predetermined short cycle.

本制御ルーチンが起動すると、アシスト制御部61は、ステップS11において、車速センサ23によって検出された車速Vxと、操舵トルクセンサ21によって検出された操舵トルクTxとを読み込む。   When this control routine is started, the assist control unit 61 reads the vehicle speed Vx detected by the vehicle speed sensor 23 and the steering torque Tx detected by the steering torque sensor 21 in step S11.

続いて、アシスト制御部61は、ステップS12において、主電源100の電源供給異常が生じているか否かを診断する。本実施形態においては、電源制御部62を介して第1電圧センサ51により検出された主電源電圧v1を読み込み、主電源電圧v1が主電源異常判定電圧vrefを下回っているか否かを判断する。主電源100の電源供給異常とは、主電源100からモータ駆動回路30に電源を供給できない状態、あるいは、正常に電源供給を行えない状態になっていることをいう。例えば、電源リレー107の故障、駆動系電源ライン105の断線、電源ラインのコネクタ接続不良など挙げることができる。従って、予め主電源異常判定電圧vrefを正常時には検出されない低い値に設定しておくことで、主電源電圧v1が主電源異常判定電圧vrefを下回っている場合に、主電源100の電源供給異常が生じていると判定することができる。主電源100の電源供給異常が生じている場合には、主電源100と副電源50とからなる電源装置としては、電源供給能力が低下していることになる。従って、このステップS12の処理を行うアシスト制御部61の機能部が、本発明の電源能力低下検出手段に相当する。   Subsequently, in step S12, the assist control unit 61 diagnoses whether a power supply abnormality of the main power supply 100 has occurred. In the present embodiment, the main power supply voltage v1 detected by the first voltage sensor 51 is read via the power supply control unit 62, and it is determined whether or not the main power supply voltage v1 is lower than the main power supply abnormality determination voltage vref. The power supply abnormality of the main power supply 100 means a state where power cannot be supplied from the main power supply 100 to the motor drive circuit 30 or a state where power cannot be normally supplied. For example, failure of the power supply relay 107, disconnection of the drive system power supply line 105, poor connector connection of the power supply line, and the like can be given. Therefore, by setting the main power supply abnormality determination voltage vref to a low value that is not detected in the normal state in advance, when the main power supply voltage v1 is lower than the main power supply abnormality determination voltage vref, the power supply abnormality of the main power supply 100 is detected. It can be determined that it has occurred. When the power supply abnormality of the main power supply 100 has occurred, the power supply capability of the power supply device including the main power supply 100 and the sub power supply 50 is reduced. Therefore, the functional unit of the assist control unit 61 that performs the process of step S12 corresponds to the power supply capacity decrease detecting unit of the present invention.

また、主電源100の電源供給異常は、オルタネータ102の異常検出をOR条件として加えるようにしてもよい。つまり、主電源電圧v1の異常とオルタネータ102の異常の少なくとも一方が検出されたときに、主電源100の電源供給異常が発生していると判定する。オルタネータ102は、フィールドコイルに流す電流量を調整し発電電圧を調整する。従って、例えば、フィールドコイルの断線を検出することによりオルタネータ102の異常を検出することができる。また、例えば、特開平11−294181号公報に示されるように、エンジンのクランクプーリとオルタネータプーリとを連結するベルトの張力の低下に基づいてオルタネータ102の異常を検出してもよい。   Further, the power supply abnormality of the main power supply 100 may be detected by adding abnormality detection of the alternator 102 as an OR condition. That is, when at least one of the abnormality of the main power supply voltage v1 and the abnormality of the alternator 102 is detected, it is determined that the power supply abnormality of the main power supply 100 has occurred. The alternator 102 adjusts the amount of current flowing through the field coil to adjust the generated voltage. Therefore, for example, the abnormality of the alternator 102 can be detected by detecting the disconnection of the field coil. Further, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-294181, an abnormality of the alternator 102 may be detected based on a decrease in the tension of a belt connecting an engine crank pulley and an alternator pulley.

続いて、アシスト制御部61は、ステップS13において、主電源100の診断結果を参照し、電源供給異常が発生していない場合(S13:No)には、その処理をステップS14に進め、電源供給異常が発生している場合(S13:Yes)には、その処理をステップS18に進める。ここでは、まず、主電源100の電源供給異常が発生していない場合について説明する。   Subsequently, in step S13, the assist control unit 61 refers to the diagnosis result of the main power supply 100. If no power supply abnormality has occurred (S13: No), the assist control unit 61 proceeds to step S14 to supply power. If an abnormality has occurred (S13: Yes), the process proceeds to step S18. Here, first, the case where the power supply abnormality of the main power supply 100 has not occurred will be described.

アシスト制御部61は、主電源100の電源供給異常が発生していないと判断した場合には、ステップS14において、アシストマップを用いて目標電流値ias*を計算する。アシストマップは、車速Vxと操舵トルクTxとに基づいて電動モータ20の目標電流値ias*を設定するための参照マップであり電子制御装置60のメモリ内に記憶されている。アシストマップは、図3に示すように、操舵トルクTxの増加にしたがってアシスト力が増加するように操舵トルクTxと目標電流値ias*との関係を設定したものである。この例では、操舵トルクTxと目標電流値ias*との関係を、車速Vxに応じても変化させ、車速Vxが低くなるほど目標電流値ias*を大きな値に設定する。このアシストマップでは、操舵トルクTxがゼロとなるときに目標電流値ias*をゼロに設定し、操舵トルクTxの増加にしたがって目標電流値ias*がゼロから増加するように設定する。尚、目標電流値ias*は、操舵トルクTxの増加にかかわらず上限電流値iasmax以下に制限される。   If the assist control unit 61 determines that the power supply abnormality of the main power supply 100 has not occurred, the assist control unit 61 calculates the target current value ias * using the assist map in step S14. The assist map is a reference map for setting the target current value ias * of the electric motor 20 based on the vehicle speed Vx and the steering torque Tx, and is stored in the memory of the electronic control unit 60. As shown in FIG. 3, the assist map is obtained by setting the relationship between the steering torque Tx and the target current value ias * so that the assist force increases as the steering torque Tx increases. In this example, the relationship between the steering torque Tx and the target current value ias * is also changed according to the vehicle speed Vx, and the target current value ias * is set to a larger value as the vehicle speed Vx decreases. In this assist map, the target current value ias * is set to zero when the steering torque Tx becomes zero, and the target current value ias * is set to increase from zero as the steering torque Tx increases. The target current value ias * is limited to the upper limit current value iasmax or less regardless of the increase in the steering torque Tx.

このアシストマップは、本発明における操舵トルクと目標電流値との関係を設定したアシスト特性に相当する。尚、図3のアシストマップは、右方向の操舵トルクTxに対する目標電流値ias*の特性を表すが、左方向の特性については方向が反対になるだけで絶対値でみれば同じである。以下、目標電流値ias*を目標電流ias*と呼び、上限電流値iasmaxを上限電流iasmaxと呼ぶ。   This assist map corresponds to the assist characteristic in which the relationship between the steering torque and the target current value in the present invention is set. The assist map of FIG. 3 represents the characteristic of the target current value ias * with respect to the steering torque Tx in the right direction, but the characteristic in the left direction is the same when viewed in absolute value only in the opposite direction. Hereinafter, the target current value ias * is referred to as target current ias *, and the upper limit current value iasmax is referred to as upper limit current iasmax.

アシストマップは、後述するように主電源100の電源供給異常時(電源装置の電源供給能力の低下時)においては、その特性が切り替えられる。従って、以下、主電源100の正常時における特性(図3に示す特性)を、オリジナルアシスト特性と呼ぶ。   As will be described later, the characteristics of the assist map are switched when the power supply of the main power supply 100 is abnormal (when the power supply capability of the power supply device is reduced). Therefore, hereinafter, the characteristic of the main power supply 100 in a normal state (characteristic shown in FIG. 3) is referred to as an original assist characteristic.

尚、目標電流ias*は、電動モータ20で発生させる目標トルクに相当する。従って、目標電流ias*の計算に当たっては、操舵角θxや操舵速度ωx等に基づく補償トルクを加味させるために、その分だけ目標電流ias*を補正するようにしてもよい。例えば、操舵角θxに比例して大きくなるステアリングシャフト12の基本位置への復帰力と、操舵速度ωxに比例して大きくなるステアリングシャフト12の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和を補償トルクとして、この補償トルク分を考慮した目標電流ias*に補正してもよい。この計算に当たっては、回転角センサ22にて検出した電動モータ20の回転角(操舵ハンドル11の操舵角θxに相当)を入力して行う。また、操舵速度ωxについては、操舵ハンドル11の操舵角θxを時間で微分して求める。   The target current ias * corresponds to the target torque generated by the electric motor 20. Therefore, in calculating the target current ias *, the target current ias * may be corrected by that amount in order to take into account the compensation torque based on the steering angle θx, the steering speed ωx, and the like. For example, the sum of the return force to the basic position of the steering shaft 12 that increases in proportion to the steering angle θx and the return torque that corresponds to the resistance force that opposes the rotation of the steering shaft 12 that increases in proportion to the steering speed ωx. May be corrected to the target current ias * in consideration of the compensation torque. This calculation is performed by inputting the rotation angle of the electric motor 20 detected by the rotation angle sensor 22 (corresponding to the steering angle θx of the steering handle 11). Further, the steering speed ωx is obtained by differentiating the steering angle θx of the steering handle 11 with respect to time.

次に、アシスト制御部61は、ステップS15において、電動モータ20に流れるモータ電流iuvwをモータ電流センサ38から読み込む。続いて、ステップS16において、このモータ電流iuvwと先に計算した目標電流ias*との偏差Δiを計算し、この偏差Δiに基づくPI制御(比例積分制御)により指令電圧v*を計算する。   Next, the assist control unit 61 reads the motor current iuvw flowing through the electric motor 20 from the motor current sensor 38 in step S15. Subsequently, in step S16, a deviation Δi between the motor current iuvw and the previously calculated target current ias * is calculated, and a command voltage v * is calculated by PI control (proportional integral control) based on the deviation Δi.

そして、アシスト制御部61は、ステップS17において、指令電圧v*に応じたPWM制御信号をモータ駆動回路30に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、モータ駆動回路30のスイッチング素子31〜36のデューティ比が調整されて電動モータ20が駆動制御され、運転者の操舵操作に応じた所望のアシスト力が得られる。このアシスト制御部61およびモータ駆動回路30が本発明のモータ制御手段に相当する。   Then, in step S17, the assist control unit 61 outputs a PWM control signal corresponding to the command voltage v * to the motor drive circuit 30, and once ends this control routine. This control routine is repeatedly executed at a predetermined short cycle. Therefore, by executing this control routine, the duty ratios of the switching elements 31 to 36 of the motor drive circuit 30 are adjusted and the electric motor 20 is driven and controlled, and a desired assist force according to the driver's steering operation is obtained. The assist control unit 61 and the motor drive circuit 30 correspond to the motor control means of the present invention.

尚、こうした電動モータ20のフィードバック制御は、電動モータ20の回転方向をq軸とするとともに回転方向と直交する方向をd軸とする2相のd−q軸座標系で表されるベクトル制御によって行われる。そのため、アシスト制御部61は、モータ電流センサ38で検出される3相のモータ電流iuvwをd−q軸座標系に変換する3相/2相座標変換部(図示略)を備え、この3相/2相座標変換部によりモータ電流iuvwをd軸電流idとq軸電流iqとに変換する。また、目標電流ias*の設定においても、d−q軸座標系における目標電流(Id*,Iq*)を算出する。この場合、電動モータ20にトルクを発生させるq軸電流がアシストマップから目標電流ias*として設定されることになる。また、アシスト制御部61は、偏差(Id*−Id,Iq*−Iq)に対応した3相の電圧指令値(指令電圧v*)を算出するために、2相/3相座標変換部(図示略)を備え、この2相/3相座標変換部により3相の指令電圧v*を演算する。   The feedback control of the electric motor 20 is performed by vector control represented by a two-phase dq axis coordinate system in which the rotation direction of the electric motor 20 is the q axis and the direction orthogonal to the rotation direction is the d axis. Done. Therefore, the assist control unit 61 includes a three-phase / two-phase coordinate conversion unit (not shown) that converts the three-phase motor current iuvw detected by the motor current sensor 38 into the dq axis coordinate system. The two-phase coordinate converter converts the motor current iuvw into a d-axis current id and a q-axis current iq. Also in setting the target current ias *, the target current (Id *, Iq *) in the dq axis coordinate system is calculated. In this case, the q-axis current that causes the electric motor 20 to generate torque is set as the target current ias * from the assist map. The assist control unit 61 calculates a three-phase voltage command value (command voltage v *) corresponding to the deviation (Id * −Id, Iq * −Iq). The two-phase / three-phase coordinate conversion unit calculates a three-phase command voltage v *.

本願明細書においては、本発明がこうしたd−q軸座標系を使った制御に特徴を有するものではないため、目標電流を単にias*として表現し、モータ電流センサ38で検出されるモータ電流をiuvwと表現して説明する。   In the present specification, since the present invention is not characterized by control using such a dq axis coordinate system, the target current is simply expressed as ias *, and the motor current detected by the motor current sensor 38 is expressed as It will be described as iuvw.

図2の操舵アシスト制御の説明に戻り、主電源100の電源供給異常が発生している場合の処理について説明する。アシスト制御部61は、主電源100の電源供給異常が発生していると判断した場合(S13:Yes)には、ステップS18において、副電源50の実充電容量Jxを検出する。副電源50の実充電容量Jxとは、副電源50に蓄電されている電気容量を表し、後述する実充電容量検出ルーチンにより逐次検出されるものである。従って、このステップS18の処理は、電源制御部62により実行される実充電容量検出ルーチンにより検出された実充電容量Jxを読み込む処理となる。副電源50の実充電容量Jxは、副電源50の電源供給能力を表す。従って、このステップS18を実行するアシスト制御部61の機能部、および、後述する実充電容量検出ルーチンを実行する電源制御部62の機能部が本発明の充電容量検出手段に相当する。   Returning to the description of the steering assist control in FIG. 2, the processing when the power supply abnormality of the main power supply 100 has occurred will be described. If the assist control unit 61 determines that the power supply abnormality of the main power supply 100 has occurred (S13: Yes), the assist control unit 61 detects the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 in step S18. The actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 represents the electric capacity stored in the sub power supply 50 and is sequentially detected by an actual charge capacity detection routine described later. Therefore, the process of step S18 is a process of reading the actual charge capacity Jx detected by the actual charge capacity detection routine executed by the power supply control unit 62. The actual charging capacity Jx of the sub power supply 50 represents the power supply capability of the sub power supply 50. Therefore, the function unit of the assist control unit 61 that executes step S18 and the function unit of the power supply control unit 62 that executes an actual charge capacity detection routine described later correspond to the charge capacity detection unit of the present invention.

続いて、アシスト制御部61は、ステップS19において、副電源50の実充電容量Jxに基づいて、特性シフト量ΔTxを計算する。特性シフト量ΔTxは、シフト量マップを用いて計算される。シフト量マップは、図4に示すように、副電源50の実充電容量Jxと特性シフト量ΔTxとの関係を設定したもので、電子制御装置60のメモリ内に記憶されている。特性シフト量ΔTxは、シフト量マップに示すように、実充電容量Jxが基準充電容量J1以上である場合には一定の基準シフト量ΔT1(>0)が設定され、実充電容量Jxが基準充電容量J1を下回る場合には、実充電容量Jxの低下にしたがって増加するように設定される。尚、基準充電容量J1は、後述する目標充電容量J*よりも小さな値に設定される。   Subsequently, in step S19, the assist control unit 61 calculates a characteristic shift amount ΔTx based on the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50. The characteristic shift amount ΔTx is calculated using a shift amount map. As shown in FIG. 4, the shift amount map is set in the relationship between the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 and the characteristic shift amount ΔTx, and is stored in the memory of the electronic control unit 60. As shown in the shift amount map, the characteristic shift amount ΔTx is set to a constant reference shift amount ΔT1 (> 0) when the actual charge capacity Jx is equal to or greater than the reference charge capacity J1, and the actual charge capacity Jx is the reference charge. When it falls below the capacity J1, it is set to increase as the actual charge capacity Jx decreases. The reference charge capacity J1 is set to a value smaller than a target charge capacity J * described later.

続いて、アシスト制御部61は、ステップS20において、特性シフト量ΔTxを使って、図3に示すアシストマップのアシスト特性(オリジナルアシスト特性)を異常時アシスト特性に切り替える。異常時アシスト特性は、図5のアシストマップに示すように、オリジナルアシスト特性に対して操舵トルクTxを増大側(矢印に示す方向)に特性シフト量ΔTxだけシフトさせた特性である。つまり、アシストマップにおける目標電流ias*に対する操舵トルクTxの値を増大側に特性シフト量ΔTxだけシフトさせた特性である。この場合、アシストマップの原点から操舵トルクTxをシフトさせた分だけ目標電流ias*がゼロに設定されるトルク領域も広がる。   Subsequently, in step S20, the assist control unit 61 uses the characteristic shift amount ΔTx to switch the assist characteristic (original assist characteristic) of the assist map shown in FIG. 3 to the abnormality assist characteristic. As shown in the assist map of FIG. 5, the abnormal assist characteristic is a characteristic obtained by shifting the steering torque Tx to the increase side (the direction indicated by the arrow) by the characteristic shift amount ΔTx with respect to the original assist characteristic. That is, the characteristic is obtained by shifting the value of the steering torque Tx with respect to the target current ias * in the assist map to the increase side by the characteristic shift amount ΔTx. In this case, the torque region in which the target current ias * is set to zero is widened by the shift of the steering torque Tx from the origin of the assist map.

尚、本実施形態のオリジナルアシスト特性は、車速Vxに応じて設定されるものであるため、この異常時アシスト特性も、車速Vxに応じて設定されるものである。従って、図5に示すアシストマップは、特定の車速Vxにおけるオリジナルアシスト特性と特性シフト量ΔTxに応じて変更される異常時アシスト特性とを重ねて表したものである。   In addition, since the original assist characteristic of this embodiment is set according to the vehicle speed Vx, this abnormal time assist characteristic is also set according to the vehicle speed Vx. Therefore, the assist map shown in FIG. 5 represents the original assist characteristic at a specific vehicle speed Vx and the abnormal assist characteristic that is changed according to the characteristic shift amount ΔTx.

続いて、アシスト制御部61は、ステップS21において、異常時アシスト特性から操舵トルクTxに対する目標電流ias*を計算する。この場合、操舵トルクTxに対する目標電流ias*は、主電源100の正常時に比べて、アシスト特性が変更された分だけ減少する。   Subsequently, in step S21, the assist control unit 61 calculates a target current ias * for the steering torque Tx from the abnormality assist characteristics. In this case, the target current ias * with respect to the steering torque Tx is reduced by an amount corresponding to the change in the assist characteristic, compared to when the main power supply 100 is normal.

続いて、アシスト制御部61は、ステップS22において、制限特性から下限電流値iasmin(以下、下限電流iasminと呼ぶ)を計算する。下限電流iasminは、図6に示す制限特性マップを用いて計算される。制限特性マップは、操舵トルクTxが基準操舵トルクT1より大きな操舵トルク領域(高操舵トルク領域)において、操舵トルクTxに対して設定される目標電流ias*の下限値を設定したもので、電子制御装置60のメモリ内に記憶されている。本実施形態において制限特性は、操舵トルクTxの増加に対して目標電流ias*の下限値が一次関数的に増加するように設定される。一方、アシスト特性は、操舵トルクTxの増加に対する目標電流ias*の増加率が、操舵トルクTxが大きくなるほど大きくなる特性である。この制限特性における操舵トルクTxの増加に対する目標電流ias*の下限値の増加率αは、アシスト特性の増加率よりも大きく設定されている。以下、図6の制限特性マップに表される直線を制限特性ラインLlimと呼ぶ。 Subsequently, in step S22, the assist control unit 61 calculates a lower limit current value iasmin (hereinafter referred to as a lower limit current iasmin) from the limiting characteristic. The lower limit current iasmin is calculated using a limit characteristic map shown in FIG. The limit characteristic map is obtained by setting a lower limit value of the target current ias * set with respect to the steering torque Tx in a steering torque region (high steering torque region) where the steering torque Tx is larger than the reference steering torque T1. It is stored in the memory of the device 60. In the present embodiment, the limiting characteristic is set such that the lower limit value of the target current ias * increases in a linear function as the steering torque Tx increases. On the other hand, the assist characteristic is a characteristic in which the increase rate of the target current ias * with respect to the increase in the steering torque Tx increases as the steering torque Tx increases. The increase rate α of the lower limit value of the target current ias * with respect to the increase of the steering torque Tx in the limit characteristic is set to be larger than the increase rate of the assist characteristic. Hereinafter, the straight line represented in the limiting characteristic map of FIG. 6 is referred to as a limiting characteristic line Llim.

この制限特性における増加率αは、電動パワーステアリング装置の操舵アシスト制御システムが振動(自励振動)しない範囲で、できるだけ大きな値、つまり、図6における制限特性ラインLlimの傾きを最大に設定する。また、制限特性マップにおける制限特性ラインLlimの位置は、制限特性ラインLlimと上限電流iasmaxを表す上限ラインLmaxとの交差するポイントP1の操舵トルクTxが、一般的な運転者が操舵ハンドル11を操舵する力の最大値(例えば、6〜7Nm(ニュートンメートル))となるように設定する。   The increase rate α in the limiting characteristic is set as large as possible within the range in which the steering assist control system of the electric power steering apparatus does not vibrate (self-excited vibration), that is, the inclination of the limiting characteristic line Llim in FIG. Further, the position of the limiting characteristic line Llim in the limiting characteristic map is such that the steering torque Tx at a point P1 where the limiting characteristic line Llim and the upper limit line Lmax representing the upper limit current iasmax intersect is a steering wheel 11 by a general driver. It sets so that it may become the maximum value (for example, 6-7 Nm (Newton meter)) to do.

従って、ステップS22の処理は、図6の制限特性マップから、現在の操舵トルクTxに対する下限電流iasminを計算する処理である。続いて、アシスト制御部61は、ステップS23において、先のステップS21にて算出した目標電流ias*が、ステップS22にて算出した下限電流iasminより小さいか否かを判断する。目標電流ias*が下限電流iasminより小さい場合(S23:Yes)には、目標電流ias*を下限電流iasminとして設定する(ias*←iasmin)。一方、目標電流ias*が下限電流iasmin以上であれば(S23:No)、目標電流ias*を変更しない。つまり、ステップS21にて算出した目標電流ias*を最終的な目標電流とする。従って、図7に示すように、アシスト特性が操舵トルクTxの増加する方向にシフトしても、高操舵トルク領域においては、目標電流ias*が制限特性ラインLlimで下限制限される。   Therefore, the process of step S22 is a process of calculating the lower limit current iasmin with respect to the current steering torque Tx from the limit characteristic map of FIG. Subsequently, in step S23, the assist control unit 61 determines whether or not the target current ias * calculated in the previous step S21 is smaller than the lower limit current iasmin calculated in step S22. When the target current ias * is smaller than the lower limit current iasmin (S23: Yes), the target current ias * is set as the lower limit current iasmin (ias * ← iasmin). On the other hand, if the target current ias * is equal to or greater than the lower limit current iasmin (S23: No), the target current ias * is not changed. That is, the target current ias * calculated in step S21 is set as the final target current. Therefore, as shown in FIG. 7, even if the assist characteristic shifts in the direction in which the steering torque Tx increases, the target current ias * is limited by the limit characteristic line Llim in the high steering torque region.

こうして、目標電流iasが算出されると、アシスト制御部61は、上述したステップS15〜S17の処理により、モータ電流iuvwと目標電流ias*との偏差Δiに基づくPI制御により指令電圧v*を計算し、指令電圧v*に応じたPWM制御信号をモータ駆動回路30に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。   When the target current ias is calculated in this way, the assist control unit 61 calculates the command voltage v * by PI control based on the deviation Δi between the motor current iuvw and the target current ias * by the processes in steps S15 to S17 described above. Then, a PWM control signal corresponding to the command voltage v * is output to the motor drive circuit 30 and this control routine is temporarily terminated.

本制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。これにより、主電源100の電源供給異常が検出された直後においては、オリジナルアシスト特性が、そのときの副電源50の保有する実充電容量Jxに応じた異常時アシスト特性に切り替えられる。この場合、副電源50に充電されている実充電容量Jxが満充電(目標充電容量J*)に近い状態であっても、基準シフト量ΔT1だけアシスト特性が変更される(図5参照)。これにより、操舵トルクTxに対応する目標電流ias*が確実に低減される。従って、アシスト力が減少しハンドル操作が重くなる。同時に、副電源50からモータ駆動回路30に供給される電力も少なくなり、副電源50の電源供給可能期間の延長処理が開始される。   This control routine is repeated at a predetermined short cycle. Thereby, immediately after the power supply abnormality of the main power supply 100 is detected, the original assist characteristic is switched to the abnormality assist characteristic according to the actual charge capacity Jx possessed by the sub power supply 50 at that time. In this case, the assist characteristic is changed by the reference shift amount ΔT1 even when the actual charge capacity Jx charged in the sub power supply 50 is close to the full charge (target charge capacity J *) (see FIG. 5). This reliably reduces the target current ias * corresponding to the steering torque Tx. Accordingly, the assist force is reduced and the handle operation becomes heavy. At the same time, the power supplied from the sub power supply 50 to the motor drive circuit 30 is reduced, and the extension process of the power supply available period of the sub power supply 50 is started.

主電源100の電源供給異常が検出された直後におけるアシスト特性の切替は、短時間で行われる。従って、アシスト特性の切替時における特性シフト量ΔTxをあまり大きくしなくても、つまり、アシスト力の低減量をあまり大きくしなくても、運転者に対してアシスト特性の変化を効果的に感じさせることができる。これにより、運転者は、この時点で電動パワーステアリング装置の異常を認識することができる。また、この時点においては、アシスト力が弱くなるものの、後述する充放電制御により副電源50に充電されている実充電容量Jxが基準充電容量J1以上に維持されているため、操舵操作に大きな影響を与えるほどのアシスト力の低減とはならない。   The assist characteristic is switched in a short time immediately after the power supply abnormality of the main power supply 100 is detected. Therefore, even if the characteristic shift amount ΔTx at the time of switching the assist characteristic is not so large, that is, the assist characteristic is effectively felt to the driver even if the assist force reduction amount is not so large. be able to. Thereby, the driver can recognize the abnormality of the electric power steering apparatus at this time. At this time, although the assist force is weakened, the actual charge capacity Jx charged in the sub power source 50 by charge / discharge control described later is maintained at the reference charge capacity J1 or more, which greatly affects the steering operation. It does not reduce the assist power enough to give

この場合、図7に示すように、異常時アシスト特性は、制限特性ラインLlimにより目標電流ias*が下限制限される領域にまでシフトしていない。この状態においては、ハンドル操作が重くなるものの、通常時よりも強めの力でハンドル回動操作を行えば、最大アシスト力(上限電流iasmaxに相当)が得られる。   In this case, as shown in FIG. 7, the assist characteristic at the time of abnormality is not shifted to a region where the lower limit of the target current ias * is limited by the limit characteristic line Llim. In this state, although the steering wheel operation becomes heavy, the maximum assisting force (corresponding to the upper limit current iasmax) can be obtained if the steering wheel turning operation is performed with a stronger force than usual.

主電源100の電源供給異常が検出された場合には、電源制御部62による副電源50の充放電制御(後述する)が停止され昇圧回路40の昇圧作動が行われなくなる。従って、副電源50の保有する電力のみにて電動モータ20が駆動されることになる。このため、副電源50の保有する実充電容量Jxは次第に低下していく。異常時アシスト特性は、副電源50の実充電容量Jxの低下に合わせて目標電流ias*に対する操舵トルクTxの値を増大側にシフトする(図5参照)。これにより、操舵ハンドル11の回動操作に対して得られるアシスト力が低下していく。   When a power supply abnormality of the main power supply 100 is detected, charge / discharge control (described later) of the sub power supply 50 by the power supply control unit 62 is stopped, and the boosting operation of the booster circuit 40 is not performed. Accordingly, the electric motor 20 is driven only by the electric power held by the sub power supply 50. For this reason, the actual charge capacity Jx possessed by the sub power source 50 gradually decreases. In the abnormal assist characteristic, the value of the steering torque Tx with respect to the target current ias * is shifted to the increasing side in accordance with the decrease in the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 (see FIG. 5). Thereby, the assist force obtained with respect to the turning operation of the steering handle 11 decreases.

特性シフト量ΔTxが小さいうちは、運転者がある程度の強さで操舵ハンドル11の回動操作を行えば、最大アシスト力(上限電流iasmaxに相当)を得ることができる。しかし、副電源50の実充電容量Jxの低下にともなって特性シフト量ΔTxがさらに増大していくと、最大アシスト力を得るために必要となる操舵トルクTxも増大し、運転者の操舵力の限界(図7のポイントP1)を超えてしまう。この場合、例えば、車両の接触回避等のための緊急操舵操作を行っても最大アシスト力が得られなくなる。   As long as the characteristic shift amount ΔTx is small, the maximum assist force (corresponding to the upper limit current iasmax) can be obtained if the driver rotates the steering handle 11 with a certain degree of strength. However, as the characteristic shift amount ΔTx further increases as the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 decreases, the steering torque Tx required to obtain the maximum assist force also increases, and the driver's steering force is reduced. The limit (point P1 in FIG. 7) is exceeded. In this case, for example, even when an emergency steering operation for avoiding contact with the vehicle is performed, the maximum assist force cannot be obtained.

そこで、本実施形態においては、ステップS22〜24の処理により、操舵トルクTxが基準操舵トルクT1より大きくなる領域においては、制限特性を使って目標電流ias*に下限制限を加える。つまり、異常時アシスト特性から得られる目標電流ias*が制限特性から得られる下限電流iasminより小さな値となる場合(図7の破線であらわす部分)には、目標電流ias*を制限特性ラインLlim上の値に設定する。このため、副電源50の実充電容量Jxが少なくなっている場合であっても、運転者が操舵ハンドル11を強く回動操作すれば、目標電流ias*が操舵トルクTxの増加にしたがって制限特性ラインLlimにそって急激に増加し上限電流iasmaxに達する。この結果、運転者のハンドル操作可能な操舵力で最大アシスト力を得ることができる。このため、緊急操舵操作時等において適切なアシスト力が得られ安全性が向上する。   Therefore, in the present embodiment, a lower limit is applied to the target current ias * by using the limiting characteristic in the region where the steering torque Tx is larger than the reference steering torque T1 by the processing of steps S22 to S24. In other words, when the target current ias * obtained from the abnormal assist characteristic is smaller than the lower limit current iasmin obtained from the limiting characteristic (the portion represented by the broken line in FIG. 7), the target current ias * is set on the limiting characteristic line Llim. Set to the value of. For this reason, even when the actual charging capacity Jx of the auxiliary power supply 50 is small, if the driver strongly turns the steering handle 11, the target current ias * is limited as the steering torque Tx increases. It rapidly increases along the line Llim and reaches the upper limit current iasmax. As a result, the maximum assist force can be obtained with the steering force that allows the driver to operate the steering wheel. For this reason, an appropriate assist force is obtained at the time of emergency steering operation or the like, and safety is improved.

また、本実施形態では、主電源100の電源供給異常が検出された直後においては、瞬時にアシスト特性をオリジナルアシスト特性から異常時アシスト特性に切り替え、その後は、副電源50の実充電容量Jxに低下にあわせて操舵トルクTxに対するアシスト力がさらに低下するよう異常時アシスト特性を変更する。従って、運転者は、一旦弱くなったアシスト力が時間の経過とともにさらに弱くなっていくこと、つまり、ハンドル操作がさらに重くなっていくことを感じる。これにより、運転者は、電動パワーステアリング装置の異常が進行していることを予測することができる。従って、操舵アシストが完全に停止した場合でも運転者を驚かせることがなく安全性が高い。また、副電源50の電力消費が抑えられて電源供給可能期間の延長が図られるため、操舵アシスト可能な期間を長くすることができる。また、電動モータ20の駆動用に主電源100の電力を使用しないため、主電源100から他の車載電気負荷への電力供給を優先させることができる。   Further, in this embodiment, immediately after the power supply abnormality of the main power supply 100 is detected, the assist characteristic is instantaneously switched from the original assist characteristic to the abnormal assist characteristic, and thereafter, the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 is changed. The abnormality assist characteristic is changed so that the assist force with respect to the steering torque Tx further decreases in accordance with the decrease. Therefore, the driver feels that the assist force once weakened becomes weaker with time, that is, the steering operation becomes heavier. As a result, the driver can predict that the abnormality of the electric power steering apparatus is progressing. Therefore, even when the steering assist is completely stopped, the driver is not surprised and the safety is high. Further, since the power consumption of the auxiliary power supply 50 is suppressed and the power supply available period is extended, the period during which the steering assist can be performed can be extended. Moreover, since the electric power of the main power supply 100 is not used for driving the electric motor 20, the power supply from the main power supply 100 to other in-vehicle electric loads can be prioritized.

また、アシスト特性の切替および変更は、目標電流ias*に低減係数を乗じる構成ではなく、目標電流ias*に対する操舵トルクTxの値を増大側にシフトさせるものであるため、目標電流ias*がゼロになる操舵トルク領域が広がる。このため、運転者は、弱いハンドル操作時においてもアシスト特性が変化したことを良好に認識できる。   Further, the switching and changing of the assist characteristic is not a configuration in which the target current ias * is multiplied by a reduction coefficient, but the value of the steering torque Tx with respect to the target current ias * is shifted to the increase side, so that the target current ias * is zero. The steering torque range becomes wide. For this reason, the driver can recognize well that the assist characteristic has changed even during the weak steering operation.

また、主電源100の電源供給異常が検出された直後において、副電源50に充電されている実充電容量Jxが基準充電容量J1を下回っている場合には、基準シフト量ΔT1より大きな特性シフト量ΔTxが設定される。このため、副電源50の電源供給可能期間の延長を適切に行うことができる。   Further, immediately after the power supply abnormality of the main power supply 100 is detected, if the actual charge capacity Jx charged in the sub power supply 50 is lower than the reference charge capacity J1, the characteristic shift amount larger than the reference shift amount ΔT1. ΔTx is set. For this reason, it is possible to appropriately extend the power supply possible period of the sub power supply 50.

尚、この実施形態において、主電源100の電源供給異常時にアシスト特性をシフトさせる処理(S20)を行うアシスト制御部61の機能部が本発明のアシスト特性シフト手段に相当する。また、制限特性を用いて目標電流ias*の下限制限を行う処置(S22〜S24)を行うアシスト制御部61の機能部が本発明の下限制限手段に相当する。また、副電源50の実充電容量Jxに基づいて特性シフト量ΔTxの計算処理(S19)を行うアシスト制御部61の機能部が本発明のシフト量調整手段に相当する。   In this embodiment, the functional part of the assist control unit 61 that performs the process (S20) of shifting the assist characteristic when the power supply of the main power supply 100 is abnormal corresponds to the assist characteristic shifting means of the present invention. In addition, the function unit of the assist control unit 61 that performs the treatment (S22 to S24) for performing the lower limit restriction of the target current ias * using the restriction characteristic corresponds to the lower limit restriction means of the present invention. The function unit of the assist control unit 61 that performs the calculation process (S19) of the characteristic shift amount ΔTx based on the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 corresponds to the shift amount adjusting unit of the present invention.

次に、副電源50の充放電制御について説明する。本実施形態の電動パワーステアリング装置は、主電源100と副電源50とで電源装置を構成し、主電源100と副電源50との両方を使うことによりアシスト性能をフルに発揮できる。このため、本来のアシスト性能を確保するためには、副電源50の状態を良好に保つ必要がある。副電源50は、過剰に充電したり頻繁に充放電を繰り返したりすると、早く劣化してしまい寿命が短くなる。また、副電源50の充電容量が不足していている場合には、本来のアシスト性能を発揮できなくなる。そこで、本実施形態においては、以下に説明するように副電源50の充放電を制御する。尚、副電源50の充放電制御は、主電源100の異常が検出されていないときに行われるものである。   Next, charge / discharge control of the sub power supply 50 will be described. In the electric power steering apparatus according to the present embodiment, the main power supply 100 and the sub power supply 50 constitute a power supply apparatus, and the assist performance can be fully exhibited by using both the main power supply 100 and the sub power supply 50. For this reason, in order to ensure the original assist performance, it is necessary to keep the state of the sub power supply 50 favorable. If the sub power supply 50 is excessively charged or frequently charged and discharged, the sub power supply 50 deteriorates quickly and shortens its life. Moreover, when the charging capacity of the sub power supply 50 is insufficient, the original assist performance cannot be exhibited. Therefore, in the present embodiment, charging / discharging of the sub power supply 50 is controlled as described below. The charge / discharge control of the sub power supply 50 is performed when an abnormality of the main power supply 100 is not detected.

図8は、電源制御部62により実施される充放電制御ルーチンを表す。この充放電制御ルーチンは、電子制御装置60のROM内に制御プログラムとして記憶され、イグニッションスイッチ106の投入(オン)により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。   FIG. 8 shows a charge / discharge control routine executed by the power supply control unit 62. This charge / discharge control routine is stored as a control program in the ROM of the electronic control unit 60, is activated by turning on (turning on) the ignition switch 106, and is repeatedly executed at a predetermined short cycle.

本制御ルーチンが起動すると、電源制御部62は、まず、ステップS51において、副電源50に充電されている実充電容量Jxを表すデータを読み込む。この実充電容量Jxは、後述する実充電容量検出ルーチン(図9)により逐次算出されるものである。従って、このステップS51は、実充電容量検出ルーチンにより算出された最新の実充電容量Jxを表すデータの読み込み処理となる。   When this control routine is activated, the power supply control unit 62 first reads data representing the actual charge capacity Jx charged in the sub power supply 50 in step S51. The actual charge capacity Jx is sequentially calculated by an actual charge capacity detection routine (FIG. 9) described later. Accordingly, this step S51 is a process of reading data representing the latest actual charge capacity Jx calculated by the actual charge capacity detection routine.

続いて、電源制御部62は、ステップS52において、第2電圧センサ52にて検出された出力電圧v2、出力電流センサ54にて検出された出力電流i2、副電源電流センサ53にて検出された副電源電流isubを読み込む。続いて、ステップS53において、充電フラグFcが「0」に設定されているか否かについて判断する。充電フラグFcは、後述する処理からわかるように、副電源50の充電の要否を表すもので、Fc=0で充電不要を表し、Fc=1で充電要を表す。尚、本充放電制御ルーチンの起動時においては「0」に設定されている。   Subsequently, in step S52, the power control unit 62 detects the output voltage v2 detected by the second voltage sensor 52, the output current i2 detected by the output current sensor 54, and the sub power supply current sensor 53. Read the sub power supply current isub. Subsequently, in step S53, it is determined whether or not the charge flag Fc is set to “0”. The charge flag Fc indicates whether or not the sub power supply 50 needs to be charged, as will be understood from the processing described later. Fc = 0 indicates that charging is not necessary, and Fc = 1 indicates that charging is necessary. It should be noted that “0” is set when the charge / discharge control routine is started.

電源制御部62は、充電フラグFcが「0」の場合には(S53:YES)、その処理をステップS54に進めて、実充電容量Jxが目標充電容量J*未満であるか否かについて判断する。このステップS54は、副電源50の充電容量が不足したか否かを判断するもので、Jx<J*の場合には(S54:YES)、充電容量が不足していると判断して、ステップS55において、充電フラグFcを「1」に設定する。一方、Jx≧J*の場合には(S54:NO)、充電容量が不足していないと判断して充電フラグFcの設定変更を行わない。従って、充電フラグFcが「0」に維持される。   When the charge flag Fc is “0” (S53: YES), the power supply control unit 62 advances the process to step S54 to determine whether or not the actual charge capacity Jx is less than the target charge capacity J *. To do. In step S54, it is determined whether or not the charging capacity of the sub power source 50 is insufficient. If Jx <J * (S54: YES), it is determined that the charging capacity is insufficient. In S55, the charge flag Fc is set to “1”. On the other hand, when Jx ≧ J * (S54: NO), it is determined that the charging capacity is not insufficient and the setting of the charging flag Fc is not changed. Therefore, the charge flag Fc is maintained at “0”.

また、ステップS53において、充電フラグFcが「1」の場合には(S53:NO)、その処理をステップS56に進めて、実充電容量Jxが、目標充電容量J*に不感帯値A(正の値)を加算した充電容量(J*+A)にまで達したか否かについて判断する。このステップS56は、副電源50の充電不足が解消したか否かを判断するもので、Jx≧J*+Aの場合には(S56:YES)、充電不足が解消したと判断して、ステップS57において、充電フラグFcを「0」に設定する。一方、Jx<J*+Aの場合には(S56:NO)、充電容量が不足していると判断して、充電フラグFcの設定変更を行わない。従って、充電フラグFcが「1」に維持される。この不感帯値Aは、実充電容量Jxと目標充電容量J*との比較判定結果(充電の要否)が頻繁に変動しないように設定したものである。   If the charge flag Fc is “1” in step S53 (S53: NO), the process proceeds to step S56, where the actual charge capacity Jx is equal to the dead band value A (positive value) for the target charge capacity J *. It is determined whether or not the charging capacity (J * + A) obtained by adding (value) is reached. This step S56 determines whether or not the insufficient charging of the sub power supply 50 has been resolved. If Jx ≧ J * + A (S56: YES), it is determined that the insufficient charging has been resolved, and step S57. , The charge flag Fc is set to “0”. On the other hand, if Jx <J * + A (S56: NO), it is determined that the charging capacity is insufficient and the setting of the charging flag Fc is not changed. Therefore, the charge flag Fc is maintained at “1”. This dead band value A is set so that the comparison determination result (necessity of charging) between the actual charging capacity Jx and the target charging capacity J * does not fluctuate frequently.

尚、目標充電容量J*は、予め設定した一定値でもよいが、例えば、車速Vxの増加にしたがって低下するように設定してもよい。車速Vxが高いほど操舵アシスト制御に必要な電力が少なくなるからである。   The target charging capacity J * may be a predetermined constant value, but may be set to decrease as the vehicle speed Vx increases, for example. This is because the higher the vehicle speed Vx, the less electric power is required for steering assist control.

こうして充電フラグFcが設定されると、ステップS58において、その充電フラグFcの設定状況が確認される。充電フラグFcが「0」の場合(S58:NO)、つまり、副電源50の充電不要と判断される場合には、その処理をステップS59に進めて、目標充放電電流isub*をゼロ(isub*=0)に設定する。一方、充電フラグFcが「1」の場合(S58:YES)、つまり、副電源50の充電容量が不足していると判断される場合には、その処理をステップS60に進めて、目標充放電電流isub*を以下のように計算により求める。
isub*=(Wmax−Wx)/v2
When the charge flag Fc is set in this way, the setting status of the charge flag Fc is confirmed in step S58. If the charge flag Fc is “0” (S58: NO), that is, if it is determined that charging of the sub power supply 50 is not required, the process proceeds to step S59, and the target charge / discharge current isub * is set to zero (isub). * = 0). On the other hand, when the charging flag Fc is “1” (S58: YES), that is, when it is determined that the charging capacity of the sub power supply 50 is insufficient, the process proceeds to step S60, and the target charging / discharging is performed. The current isub * is obtained by calculation as follows.
isub * = (Wmax−Wx) / v2

ここで、Wmaxは昇圧回路40の出力許容電力、Wxはモータ駆動回路30の消費電力(電動モータ20の駆動により消費される電力)、v2は第2電圧センサ52により検出される出力電圧である。出力許容電力Wmaxは、昇圧回路40の規格に基づいて予め設定されている値である。また、モータ駆動回路30の消費電力Wxは、第2電圧センサ52にて検出される出力電圧v2と出力電流センサ54にて検出される出力電流i2との積により算出される。   Here, Wmax is the output allowable power of the booster circuit 40, Wx is the power consumption of the motor drive circuit 30 (power consumed by driving the electric motor 20), and v2 is the output voltage detected by the second voltage sensor 52. . The output allowable power Wmax is a value set in advance based on the standard of the booster circuit 40. The power consumption Wx of the motor drive circuit 30 is calculated by the product of the output voltage v2 detected by the second voltage sensor 52 and the output current i2 detected by the output current sensor 54.

続いて、電源制御部62は、ステップS61において、目標充放電電流isub*が正の値か否かを判断する。上述したように目標充放電電流isub*は、昇圧回路40の出力許容電力Wmaxからモータ駆動回路30の消費電力Wxを減算し、その減算値を出力電圧v2で除算したものである。従って、電動モータ20の消費電力Wxが昇圧回路40の出力許容電力Wmax範囲内であればisub*>0(S61:YES)となり、逆に、モータ駆動回路30の消費電力Wxが昇圧回路40の出力許容電力Wmax以上となっている場合にはisub*≦0(S61:NO)となる。   Subsequently, the power supply control unit 62 determines whether or not the target charge / discharge current isub * is a positive value in step S61. As described above, the target charge / discharge current isub * is obtained by subtracting the power consumption Wx of the motor drive circuit 30 from the output allowable power Wmax of the booster circuit 40 and dividing the subtracted value by the output voltage v2. Therefore, if the power consumption Wx of the electric motor 20 is within the output allowable power Wmax range of the booster circuit 40, isub *> 0 (S61: YES). Conversely, the power consumption Wx of the motor drive circuit 30 is equal to that of the booster circuit 40. When the output allowable power Wmax is not less than isub * ≦ 0 (S61: NO).

目標充放電電流isub*がゼロ以下(isub*≦0)の場合は、ステップS59において、目標充放電電流isub*を新たにゼロ(isub*=0)に設定する。一方、目標充放電電流isub*が正の値(isub*>0)の場合は、先のステップS60にて計算された目標充放電電流isub*を変更しない。   If the target charge / discharge current isub * is equal to or less than zero (isub * ≦ 0), the target charge / discharge current isub * is newly set to zero (isub * = 0) in step S59. On the other hand, when the target charge / discharge current isub * is a positive value (isub *> 0), the target charge / discharge current isub * calculated in the previous step S60 is not changed.

電源制御部62は、こうして目標充放電電流isub*を設定すると、その処理をステップS62に進める。ステップS62においては、目標充放電電流isub*と副電源電流isubとの偏差に基づいて昇圧回路40の昇圧電圧をフィードバック制御する。つまり、副電源電流センサ53により検出される副電源電流isubをフィードバックして、目標充放電電流isub*と副電源電流isubとの偏差(isub*−isub)が少なくなるように昇圧回路40の昇圧電圧を制御する。本実施形態においては、偏差(isub*−isub)に基づいたPID制御を行う。   When power supply control unit 62 sets target charge / discharge current isub * in this way, the process proceeds to step S62. In step S62, the boosted voltage of the booster circuit 40 is feedback controlled based on the deviation between the target charge / discharge current isub * and the sub power supply current isub. That is, the booster circuit 40 boosts the sub-power supply current isub detected by the sub-power-supply current sensor 53 so that the deviation (isub * −isub) between the target charge / discharge current isub * and the sub-power supply current isub is reduced. Control the voltage. In the present embodiment, PID control based on the deviation (isub * -isub) is performed.

電源制御部62は、昇圧回路40の第1,第2昇圧用スイッチング素子43,44のゲートに所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子43,44をオン・オフし、主電源100から供給された電力を昇圧する。この場合、このパルス信号のデューティ比を変更することにより昇圧電圧を制御する。   The power supply control unit 62 outputs a pulse signal having a predetermined cycle to the gates of the first and second boosting switching elements 43 and 44 of the boosting circuit 40 to turn on and off the switching elements 43 and 44. Boost the supplied power. In this case, the boosted voltage is controlled by changing the duty ratio of the pulse signal.

電源制御部62は、ステップS62の処理を行うと、充放電制御ルーチンを一旦終了する。充放電制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。尚、電源制御部62は、上述した操舵アシスト制御において主電源100の電源供給異常が検出されている場合には、充放電制御ルーチンを実施しない。従って、昇圧回路40の作動が停止され副電源50の充電が行われないようになる。   The power supply control part 62 will complete | finish a charging / discharging control routine once, if the process of step S62 is performed. The charge / discharge control routine is repeatedly executed at a predetermined short cycle. The power supply control unit 62 does not execute the charge / discharge control routine when the power supply abnormality of the main power supply 100 is detected in the steering assist control described above. Therefore, the operation of the booster circuit 40 is stopped and the sub power supply 50 is not charged.

この充放電制御ルーチンによれば、目標充放電電流isub*が正の値であれば(isub>0)、副電源50に充電方向に向かって電流が流れるように、また、その大きさが目標充放電電流isub*となるように昇圧制御される。従って、昇圧回路40から出力される昇圧電圧は、副電源50の電源電圧よりも高くなるように制御される。つまり、実充電容量Jxが目標充電容量J*に満たない状態で、かつ、モータ駆動回路30の消費電力(電動モータ20を駆動するために消費される電力)に対して昇圧回路40の出力に余裕が有る場合には、主電源100の電力が昇圧回路40を介して副電源50に充電される。しかも、モータ駆動回路30への電力供給分を確保した上で、昇圧回路40の電源供給能力をフルに使って充電するように目標充放電電流isub*が設定されるため、副電源50を迅速に充電することができる。   According to this charge / discharge control routine, if the target charge / discharge current isub * is a positive value (isub> 0), the current flows to the sub power supply 50 in the charge direction and the magnitude thereof is the target. Boost control is performed so that the charge / discharge current isub * is obtained. Accordingly, the boosted voltage output from the booster circuit 40 is controlled to be higher than the power supply voltage of the sub power supply 50. That is, when the actual charge capacity Jx is less than the target charge capacity J * and the power consumption of the motor drive circuit 30 (power consumed to drive the electric motor 20) is the output of the booster circuit 40. When there is a margin, the power of the main power supply 100 is charged to the sub power supply 50 via the booster circuit 40. In addition, since the target charge / discharge current isub * is set so that the power supply capability of the booster circuit 40 is fully used while securing the power supply to the motor drive circuit 30, the sub power supply 50 is quickly turned on. Can be charged.

一方、目標充放電電流isub*がゼロに設定されている場合には(isub*=0)、副電源50に充電電流も放電電流も流れないように昇圧回路40の昇圧電圧が制御される。従って、昇圧回路40の昇圧電圧は、副電源50の電源電圧と同じ電圧に制御されることになる。このため、副電源50は充電されない。また、モータ駆動回路30の消費電力が昇圧回路40の出力能力を超えない範囲内では、副電源50から放電電流が流れないように昇圧電圧が維持され、モータ駆動回路30は昇圧回路40の出力電力のみで作動する。そして、モータ駆動回路30の消費電力が昇圧回路40の出力能力限界を超える状態に達すると、昇圧制御にかかわらず副電源50の放電電流をゼロに維持することができず昇圧電圧が低下する。これにより、副電源50から不足電力分がモータ駆動回路30に供給される。つまり、モータ駆動回路30の消費電力が昇圧回路40の出力能力範囲内では副電源50の電力が使われず、出力能力を超える大電力が必要となったときのみ主電源100に加えて副電源50からモータ駆動回路30に電源供給される。   On the other hand, when the target charge / discharge current isub * is set to zero (isub * = 0), the boosted voltage of the booster circuit 40 is controlled so that neither the charging current nor the discharging current flows to the sub power supply 50. Therefore, the boosted voltage of the booster circuit 40 is controlled to the same voltage as the power supply voltage of the sub power supply 50. For this reason, the sub power supply 50 is not charged. Further, within the range where the power consumption of the motor drive circuit 30 does not exceed the output capability of the booster circuit 40, the boosted voltage is maintained so that the discharge current does not flow from the sub power supply 50, and the motor drive circuit 30 outputs the output of the booster circuit 40. Operates with electricity only. When the power consumption of the motor drive circuit 30 reaches a state where the output capacity limit of the booster circuit 40 is exceeded, the discharge current of the sub power supply 50 cannot be maintained at zero regardless of the boost control, and the boosted voltage decreases. As a result, the insufficient power is supplied from the sub power supply 50 to the motor drive circuit 30. That is, when the power consumption of the motor drive circuit 30 is within the output capability range of the booster circuit 40, the power of the sub power source 50 is not used, and only when the large power exceeding the output capability is required, the sub power source 50 is added to the main power source 100. Is supplied to the motor drive circuit 30.

次に、実充電容量検出処理について説明する。図9は、電源制御部62により実施される実充電容量検出ルーチンを表し、電子制御装置60のROM内に制御プログラムとして記憶される。実充電容量検出ルーチンは、イグニッションスイッチ106の投入(オン)により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。この実充電容量検出ルーチンにより検出された実充電容量は、操舵アシスト制御ルーチンにおけるステップS18、および、充放電制御ルーチンにおけるステップS51にて読み込まれる実充電容量Jxとなる。   Next, the actual charge capacity detection process will be described. FIG. 9 shows an actual charge capacity detection routine executed by the power supply control unit 62, and is stored as a control program in the ROM of the electronic control device 60. The actual charge capacity detection routine is started by turning on (turning on) the ignition switch 106, and is repeatedly executed at a predetermined short cycle. The actual charge capacity detected by this actual charge capacity detection routine is the actual charge capacity Jx read in step S18 in the steering assist control routine and in step S51 in the charge / discharge control routine.

実充電容量検出ルーチンが起動すると、電源制御部62は、ステップS71において、副電源電流センサ53により検出される副電源電流isubを読み込む。続いて、ステップS72において、現時点の実充電容量Jxを以下のように計算により求める。
Jx=Jxn-1+isub
ここで、Jxn-1は前回実充電容量である。前回実充電容量とは、所定周期で繰り返される本実充電容量検出ルーチンにおける1周期前での実充電容量Jxを表す。
When the actual charge capacity detection routine is activated, the power supply control unit 62 reads the sub power supply current isub detected by the sub power supply current sensor 53 in step S71. Subsequently, in step S72, the current actual charge capacity Jx is obtained by calculation as follows.
Jx = Jxn-1 + isub
Here, Jxn-1 is the previous actual charge capacity. The previous actual charge capacity represents the actual charge capacity Jx one cycle before in the actual charge capacity detection routine repeated at a predetermined period.

本実施形態においては、イグニッションスイッチ106のオフ操作時に副電源50に充電されている電荷を主バッテリ101に放電する。このため、本検出ルーチンの起動時においては、副電源50に充電されている実充電容量Jxは、ほぼ一定の低い値となっている。従って、前回実充電容量Jxn-1の初期値としては、予め設定した固定値(例えば、Jxn-1=0)が使われる。   In the present embodiment, the electric charge charged in the sub power source 50 when the ignition switch 106 is turned off is discharged to the main battery 101. For this reason, at the time of starting this detection routine, the actual charge capacity Jx charged in the sub power supply 50 is a substantially constant low value. Therefore, a preset fixed value (for example, Jxn-1 = 0) is used as the initial value of the previous actual charge capacity Jxn-1.

続いて、電源制御部62は、ステップS73において、現時点の実充電容量Jxを前回実充電容量Jxn-1としてRAMに記憶し、実充電容量検出ルーチンを一旦終了する。実充電容量検出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。従って、今回算出した実充電容量Jxが、次回(1周期後)のステップS72における前回実充電容量Jxn-1として使用される。   Subsequently, in step S73, the power supply control unit 62 stores the current actual charge capacity Jx in the RAM as the previous actual charge capacity Jxn-1, and once ends the actual charge capacity detection routine. The actual charge capacity detection routine is repeatedly executed at a predetermined short cycle. Accordingly, the actual charge capacity Jx calculated this time is used as the previous actual charge capacity Jxn−1 in the next step S72 (after one cycle).

電源制御部62は、イグニッションスイッチ106のオン期間中、こうした処理を繰り返すことにより、実充電容量Jxを副電源電流isubの積算値として求める。この場合、充電電流が流れている状態では副電源50の実充電容量Jxを増大させる側に、放電電流が流れている場合では副電源50の実充電容量Jxを減少させる側に積算する。従って、副電源50の保有する充電容量を適正に検出することができる。   The power supply control unit 62 obtains the actual charge capacity Jx as an integrated value of the sub power supply current isub by repeating such processing while the ignition switch 106 is on. In this case, when the charging current is flowing, integration is performed on the side where the actual charging capacity Jx of the sub power supply 50 is increased, and when the discharging current is flowing, integration is performed on the side where the actual charging capacity Jx of the sub power supply 50 is decreased. Therefore, it is possible to properly detect the charging capacity held by the sub power supply 50.

次に、副電源50に充電された電荷の放電制御について説明する。副電源50としてキャパシタを用いたケースでは、長期間使用しない場合には電荷を放出した方が寿命が長くなる。また、上述したように副電源電流isubの積算値に基づいて副電源50の実充電容量Jxを検出する場合、車両起動時における充電容量初期値の推定が難しい。そこで本実施形態においては、イグニッションスイッチ106がオフしたときに、副電源50に充電されている電荷を昇圧回路40を経由して主バッテリ101に放電させる。以下、その制御処理について図10を用いて説明する。   Next, discharge control of the charge charged in the sub power supply 50 will be described. In the case where a capacitor is used as the sub power supply 50, the lifetime is longer when the charge is released when the capacitor is not used for a long time. Further, as described above, when the actual charge capacity Jx of the sub power supply 50 is detected based on the integrated value of the sub power supply current isub, it is difficult to estimate the charge capacity initial value when the vehicle is started. Therefore, in the present embodiment, when the ignition switch 106 is turned off, the charge charged in the sub power supply 50 is discharged to the main battery 101 via the booster circuit 40. Hereinafter, the control process will be described with reference to FIG.

図10は、電源制御部62により実施される終了時放電制御ルーチンを表し、電子制御装置60のROM内に制御プログラムとして記憶される。終了時放電制御ルーチンは、イグニッションスイッチ106のオフ操作を検出したときに起動する。本制御ルーチンが起動すると、電源制御部62は、ステップS81において、昇圧回路40の第2昇圧用スイッチング素子44のゲートに所定周期のパルス信号を出力して、第2昇圧用スイッチング素子44を所定のデューティ比でオンオフさせる。イグニッションスイッチ106がオフしている期間は操舵アシスト制御も終了しているため、モータ駆動回路30の各スイッチング素子31〜36はオフ状態に維持されている。従って、副電源50の電荷は、主バッテリ101に向かって放電される。この場合、第2昇圧用スイッチング素子44のデューティ比を適宜設定することで、副電源50から主バッテリ101に流れる放電電流の大きさを制限することができる。尚、第1昇圧用スイッチング素子43はオフ状態に維持される。   FIG. 10 shows an end-time discharge control routine executed by the power supply control unit 62, and is stored as a control program in the ROM of the electronic control unit 60. The end-time discharge control routine is started when the turning-off operation of the ignition switch 106 is detected. When this control routine is started, in step S81, the power supply control unit 62 outputs a pulse signal having a predetermined cycle to the gate of the second boosting switching element 44 of the boosting circuit 40, thereby setting the second boosting switching element 44 to a predetermined value. Turn on / off at a duty ratio of. Since the steering assist control is also completed while the ignition switch 106 is off, the switching elements 31 to 36 of the motor drive circuit 30 are maintained in the off state. Therefore, the charge of the sub power supply 50 is discharged toward the main battery 101. In this case, the magnitude of the discharge current flowing from the sub power supply 50 to the main battery 101 can be limited by appropriately setting the duty ratio of the second boost switching element 44. The first step-up switching element 43 is maintained in the off state.

続いて、電源制御部62は、ステップS82において、副電源電流センサ53により測定された副電源電流isub(放電方向の電流値)を読み込み、ステップS83において、副電源電流isubが放電停止判定電流isubend以下にまで低下したか否かについて判断する。この放電停止判定電流isubendとしては、例えば、0アンペアが設定される。   Subsequently, the power supply control unit 62 reads the sub power supply current isub (current value in the discharge direction) measured by the sub power supply current sensor 53 in step S82, and in step S83, the sub power supply current isub is converted to the discharge stop determination current isubend. Judgment is made as to whether or not the following has decreased. For example, 0 ampere is set as the discharge stop determination current isubend.

副電源電流isubが放電停止判定電流isubend以下にまで低下しない間は、こうしたステップS81〜S83の処理が繰り返される。この間は、副電源50から主バッテリ101への放電が継続される。そして、副電源電流isubが放電停止判定電流isubend以下にまで低下すると(例えば、放電電流が流れなくなると)、ステップS84において第2昇圧用スイッチング素子44をオフして終了時放電制御ルーチンを終了する。   While the sub power supply current isub does not drop below the discharge stop determination current isubend, the processes in steps S81 to S83 are repeated. During this time, discharge from the sub power supply 50 to the main battery 101 is continued. When the sub power supply current isub falls below the discharge stop determination current isubend (for example, when the discharge current stops flowing), the second boost switching element 44 is turned off in step S84 and the end-time discharge control routine is ended. .

従って、終了時放電制御ルーチンによれば、副電源50の寿命を延ばすことができる。また、イグニッションスイッチ106がオンしてからの実充電容量の検出を精度良く行うことができる。つまり、実充電容量の検出にあたっては、副電源50に流れる充放電電流を積算して算出するが、スタート時における初期充電容量の推定が難しい。そこで、副電源50の電荷を放電させておいてから実充電容量検出処理を行うことにより、初期充電容量のばらつきによる検出誤差を抑えることができる。また、昇圧回路40を兼用して主バッテリ101への放電電流の大きさを制御することができるため、特別に放電用の回路を設ける必要がなくコストアップを招かない。   Therefore, according to the end-time discharge control routine, the life of the sub power supply 50 can be extended. In addition, the actual charge capacity can be accurately detected after the ignition switch 106 is turned on. That is, in detecting the actual charge capacity, the charge / discharge current flowing through the sub power supply 50 is integrated and calculated, but it is difficult to estimate the initial charge capacity at the start. Therefore, the detection error due to the variation in the initial charge capacity can be suppressed by performing the actual charge capacity detection process after discharging the charge of the sub power supply 50. In addition, since the magnitude of the discharge current to the main battery 101 can be controlled by using the booster circuit 40 as well, it is not necessary to provide a special discharge circuit, and the cost is not increased.

以上、本発明の実施形態としての電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   As mentioned above, although the electric power steering apparatus as an embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、本実施形態においては、操舵トルクTxと目標電流ias*との関係を設定したアシストマップをアシスト特性として記憶しているが、操舵トルクTxから目標電流ias*を導く関数などをアシスト特性として記憶するようにしてもよい。また、実充電容量Jxから特性シフト量ΔTxを算出するシフト量マップに関しても、関数など他の関係付け情報を用いるようにすることもできる。また、操舵トルクTxと下限電流iasminとの関係を設定した制限特性マップに関しても、関数など他の関係付け情報を用いるようにすることもできる。   For example, in the present embodiment, an assist map in which the relationship between the steering torque Tx and the target current ias * is set is stored as an assist characteristic. However, a function that derives the target current ias * from the steering torque Tx is used as the assist characteristic. You may make it memorize | store. Also, regarding the shift amount map for calculating the characteristic shift amount ΔTx from the actual charge capacity Jx, other association information such as a function can be used. In addition, regarding the limit characteristic map in which the relationship between the steering torque Tx and the lower limit current iasmin is set, other association information such as a function can be used.

また、電動モータ20は単相モータであってもよく、モータ駆動回路30もHブリッジ回路等を用いることもできる。また、本実施形態においては、昇圧回路40の昇圧電圧制御により副電源50の充放電を制御するが、例えば、スイッチング回路により副電源50の充電と放電とを切換制御するようにしてもよい。   The electric motor 20 may be a single-phase motor, and the motor drive circuit 30 may be an H bridge circuit. In the present embodiment, charging / discharging of the sub power supply 50 is controlled by controlling the boost voltage of the boosting circuit 40. For example, switching and charging of the sub power supply 50 may be controlled by a switching circuit.

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略システム構成図である。1 is a schematic system configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係る操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the steering assist control routine which concerns on embodiment. 実施形態に係るアシストマップを表す特性図である。It is a characteristic view showing the assist map which concerns on embodiment. 実施形態に係るシフト量マップを表す特性図である。It is a characteristic view showing the shift amount map which concerns on embodiment. 実施形態に係るアシスト特性のシフトを示す特性図である。It is a characteristic view showing a shift of the assist characteristic according to the embodiment. 実施形態に係る制限特性マップを表す特性図である。It is a characteristic view showing the restriction | limiting characteristic map which concerns on embodiment. 実施形態に係る下限制限されたアシスト特性を表す特性図である。It is a characteristic view showing the assist characteristic limited in the lower limit according to the embodiment. 実施形態に係る充放電制御ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the charging / discharging control routine which concerns on embodiment. 実施形態に係る実充電容量検出ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the actual charge capacity detection routine which concerns on embodiment. 実施形態に係る終了時放電制御ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the end time discharge control routine which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…ステアリング機構、11…操舵ハンドル、12…ステアリングシャフト、20…電動モータ、21…操舵トルクセンサ、23…車速センサ、30…モータ駆動回路、38…モータ電流センサ、40…昇圧回路、50…副電源、51…第1電圧センサ、52…第2電圧センサ、53…副電源電流センサ、54…出力電流センサ、60…電子制御装置、61…アシスト制御部、62…電源制御部、100…主電源、101…主バッテリ、102…オルタネータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering mechanism, 11 ... Steering handle, 12 ... Steering shaft, 20 ... Electric motor, 21 ... Steering torque sensor, 23 ... Vehicle speed sensor, 30 ... Motor drive circuit, 38 ... Motor current sensor, 40 ... Booster circuit, 50 ... Sub power supply 51... First voltage sensor 52. Second voltage sensor 53. Sub power current sensor 54. Output current sensor 60. Electronic control device 61. Assist control unit 62 62 Power control unit 100. Main power source, 101 ... main battery, 102 ... alternator.

Claims (3)

操舵ハンドルの操舵操作により車輪を操舵する操舵機構と、
電源装置から電源供給され操舵ハンドルの操舵操作をアシストするアシスト力を発生する電動モータと、
運転者が操舵ハンドルに入力した操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
少なくとも前記操舵トルクの増加にしたがって前記電動モータを駆動するための目標電流値が増加する特性を有するように前記操舵トルクと前記目標電流値との関係を設定したアシスト特性に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と
を備えた車両のステアリング装置において、
前記電源装置の電源供給能力の低下を検出する電源能力低下検出手段と、
前記電源装置の電源供給能力の低下が検出された場合、前記アシスト特性における前記目標電流値に対する前記操舵トルクの値を増大側にシフトさせるアシスト特性シフト手段と、
前記アシスト特性における前記操舵トルクの増加に対する前記目標電流値の増加率よりも高い増加率にて前記操舵トルクの増加に対して前記目標電流値の下限値が増加する前記操舵トルクと前記目標電流値の下限値との関係を高操舵トルク領域において設定した制限特性を用いて、前記シフトしたアシスト特性における操舵トルクに対する目標電流値が、前記制限特性から求められる前記操舵トルクに対する目標電流値の下限値よりも下回らないように前記目標電流値に下限制限を加える下限制限手段と
を備えたことを特徴とする車両のステアリング装置。
A steering mechanism for steering the wheel by steering operation of the steering handle;
An electric motor which is supplied with power from a power supply device and generates an assist force for assisting a steering operation of the steering wheel;
Steering torque detection means for detecting the steering torque input by the driver to the steering wheel;
The electric motor is controlled based on an assist characteristic in which a relationship between the steering torque and the target current value is set so that the target current value for driving the electric motor increases at least as the steering torque increases. In a vehicle steering apparatus comprising: motor control means for driving control;
A power supply capability decrease detecting means for detecting a decrease in power supply capability of the power supply device;
Assist characteristic shift means for shifting the value of the steering torque with respect to the target current value in the assist characteristic to an increase side when a decrease in power supply capability of the power supply device is detected;
The steering torque and the target current value in which the lower limit value of the target current value increases with respect to the increase of the steering torque at an increase rate higher than the increase rate of the target current value with respect to the increase of the steering torque in the assist characteristic. The target current value for the steering torque in the shifted assist characteristic is a lower limit value of the target current value for the steering torque obtained from the limit characteristic using the limit characteristic set in the high steering torque region. And a lower limit limiting means for applying a lower limit to the target current value so as not to fall below the target current value.
前記電源装置は、
前記電動モータを含めた車両内の複数の電気負荷に電源供給する主電源と、
前記主電源と前記電動モータとの間に並列に接続され、主電源の出力する電力を充電し、充電した電力を使って前記電動モータへの電源供給を補助する副電源とを備えており、
前記電源供給能力検出手段は、前記主電源の電源供給異常を検出することにより前記電源装置の電源供給能力の低下を検出することを特徴とする請求項1記載の車両のステアリング装置。
The power supply device
A main power source for supplying power to a plurality of electric loads in the vehicle including the electric motor;
A sub-power source connected in parallel between the main power source and the electric motor, charging power output from the main power source, and assisting power supply to the electric motor using the charged power; and
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the power supply capability detection means detects a decrease in power supply capability of the power supply device by detecting a power supply abnormality of the main power supply.
前記副電源に充電されている充電容量を検出する充電容量検出手段と、
前記副電源の充電容量の低下にしたがって、前記アシスト特性における前記目標電流値に対する前記操舵トルクの値を増大側にシフトさせるシフト量を増加させるシフト量調整手段と
を備えたことを特徴とする請求項2記載の車両のステアリング装置。
Charging capacity detection means for detecting a charging capacity charged in the sub-power supply;
Shift amount adjusting means for increasing a shift amount for shifting the value of the steering torque with respect to the target current value in the assist characteristic to an increase side as the charging capacity of the sub power source decreases. Item 3. The vehicle steering device according to Item 2.
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