JPH01115770A

JPH01115770A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH01115770A
Application number: JP62273017A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tawara; 田原　和雄; Toshimi Abukawa; 俊美虻川; Katsuji Marumoto; 丸本　勝二; Toshiyuki Koderazawa; 小寺沢　俊之; Mitsusachi Motobe; 本部　光幸; Tadashi Takahashi; 正高橋; Shuichi Takamatsu; 高松　秀一; Hisatsugu Ishikura; 石倉　久嗣; Hirohisa Yamamura; 山村　博久; Toru Tatsuzaki; 達崎　透
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-05-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車の操舵系に電動機による補助操舵力を
与える電動パワーステアリング装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の電動パ・ワーステアリング装置としては、転舵時
のハンドル軸の捩りトルクを検出するトルクセンサを設
け、該トルクセンサの出力信号に応じて電動機の回転方
向２回転トルクをバッテリから電力を得て制御装置によ
り制御するようにしたものが特公昭４５−４１２４６号
に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電動パワーステアリング装置に要求される特性として、
ハンドルの転舵速度が遅く、負荷トルクの大きい据切り
時には、モータ回転数は低くても負荷トルクに見合う高
トルクが出せれば良いが、高速走行中の急転舵時には、
トルクは小さくてもモータ回転数の立上がりが早くない
と、素早いハンドル操作に追従できない。上記従来技術
では、この点について配慮されておらず、高速走行時に
もパワーステアリング用電動機と制御装置にバッテリ電
圧がそのまま印加されているため、高速走行中の急転舵
時に十分な速溶性が得られないという問題があった。

本発明の目的は、高速走行中の急転舵にも十分に速溶で
き、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、バッテリと電動機
の入力を制御する制御装置との間に昇圧回路を設け、車
速に対応した電圧指令を出す電圧指令手段と、その電圧
指令に基づいて上記昇圧回路の出力電圧を制御する電圧
制御手段とにより。

ある車速以上の高速走行時には上記昇圧回路でバッテリ
電圧を昇圧して上記制御装置および電動機に印加するよ
うにしたことを特徴とする。

〔作用〕

高速走行時にはバッテリと電動機制御装置との間に設け
た昇圧回路が動作して、バッテリ電圧より高い電圧を出
力しており、ハンドル操作によりトルクセンサに検出信
号が発生すると、それを受けて電動機制御装置が動作し
、電動機に十分大きな電圧を印加してモータ回転数の立
上がりを早くするので、高速走行中の急転舵に速溶でき
、操舵フィーリングを向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図は全体のシステム構成を示す。１は操舵ハンドル
（以下、単にハンドルという）、２はハンドル軸、３は
トルクセンサ、４はピニオン、５はラック、６は転向用
車軸、７はパワーステアリング用電動機、８は減速機、
９はピニオン、１０は舵角センサ、１１は制御装置、１
２は昇圧回路、１３は電源用バッテリであり、バッテリ
１３は図示しないエンジン駆動の充電用発電機により充
電されるものとする。

本実施例の電動パワーステアリング装置は、いわゆるラ
ック・ピニオン方式のもので、運転者によってハンドル
１に与えられた操舵力は、ハンドル軸２からトルクセン
サ３を介してピニオン４に伝達される。トルクセンサ３
は、歪ゲージを用いて捩りトルクを検出するか、もしく
はハンドル軸２に捩れを発生させ、その捩れ量を可変抵
抗器等により電気量に変換してトルクを検出するもので
、トルクτの大きさを表わす信号を出力する。電動機７
は、歯車装置等からなる減速機８．ピニオン９゛を介し
て、タイロッド上のラック５に補助操舵力を与える電動
式アクチュエータとして動作する。

舵角センサ１０は１例えばラック５に取付けたリニアエ
ンコーダからなっていて、車輪６の舵角を検出し、自動
車が直進状態、つまり車軸６が中立位置にあるときの舵
角をゼロとして舵角θの大きさと方向を表わす信号を出
力する。このパワーステアリング装置に用いられる電動
機７は、通常の直流機もしくはブラシレス直流機、また
は誘尊機であって、モータ電流が大きいときは回転数が
低くても高トルクを出し、モータ電流が小さいときは回
転数が高くても発生トルクは低い直巻特性を有している
ことが望ましい。しかし、単に直巻特性としただけでは
、高速走行中の急転舵に速溶できるような電動機の高速
化は困難である。そこで、本発明では、急転舵時のモー
タ回転数をさらに高めるために昇圧回路１２を設ける。

この場合、電動機７への印加電圧は昇圧した電圧値より
若干低目に設定する。昇圧回路１２は、車速Ｖｓに応じ
て昇圧電圧の最適化を図るように制御する。また、制御
装置１１は、車速Ｖｓ、トルクτ、舵角θに応じて電動
機７への印加電圧もしくは通電電流を制御できる構成と
している。

第２図はバッテリ１３．昇圧回路１２．制御装置１１お
よび電動機７の主回路構成と制御ブロックの概略を示す
。本図には昇圧回路１２の一例として昇圧チョッパ回路
を示してあり、バッテリ１３のプラス側端子にリアクタ
１２１を接続し、リアクタ１２１の出力側とバッテリ１
３のマイナス側端子との間に昇圧用スイッチ素子として
のトランジスタチョッパ１２２とフライホイールダイオ
ード１２３を接続し、かつその出力側にダイオード１２
４を介して平滑用コンデンサ１２５を接続した構成とし
ている。そして、上記コンデンサ１２５の両端に正転用
および逆転用の界磁巻線７２．７３を有する直流電動機
７の電機子７１を接続し、各界磁巻線７２．７３と直列
にトランジスタチョッパ１１３，１１４を接続し、かつ
電機子７１および界磁巻線７２．７３と並列にフライホ
イールダイオード１１１，１１２を接続して制御装置１
１の主回路部を構成している。昇圧回路のトランジスタ
チョッパ１２２に対しては、車速Ｖｓを検出する図示し
ない車速センサからの信号に法づき、電圧指令回路１２
６で車速Ｖｓに対応した電圧指令Ｖｏ　を作り、平滑用
コンデンサ１２５の端子間電圧Ｖｃを電圧制御器１２７
にフィードバックさせて電圧指令Ｖｏと比較し、端子間
電圧Ｖｃが電圧指令Ｖｏと一致するようにトランジスタ
チョッパ１２２のベースドライブ回路１２８に制御信号
を送り、チョッパ動作を行なわせる。ここで、電圧指令
回路１２６は第３図に示す例のように車速Ｖｓに対応し
て電圧指令Ｖｏが変化する関数発生器（または関数発生
テーブル）であり、ある車速（図示例では４５Ｋｍ／ｈ
）までは電圧指令値が通常のバッテリ電圧Ｖａと同じで
あるが、それ以上の車速では、車速の増加とともに電圧
指令値が大きくなるように設定されている（上限値ＶＢ
’　　は任意の値である）。したがって、コンデンサ１
２５の端子間電圧Ｖｃもこの電圧指令値Ｖｏとともに変
化する。一方、モータ電流を制御する制御装置１１の゛
トランジスタチョッパ１１３゜１１４に対しては、電流
指令回路１１６内に設けた関数発生器（または関数発生
テーブル）で、第４図に示す例のように車速Ｖｓをパラ
メータとしたトルクセンサ出力とモータ電流指令工０の
関係から、車速ＶＳおよびトルクセンサ３の出力に対応
したモータ電流指令Ｉｏを求め、また舵角についても、
第５図に示す例のように舵角θの大きさと方向に対応し
て電動機７に戻りトルク（復元力）を発生させるための
モータ電流指令Ｉｏ　を、同様に電流指令回路１１６内
の関数発生器で得る。そして、電流指令回路１１６から
のモータ電流指令１ｏ　とモータ回路に設けた電流検出
器１１５の検出値工とを電流制御器１１７で比較し、モ
ータ電流■が指令値Ｉｏと一致するように電流制御器１
１７からトランジスタチョッパ１１３，１１４のベース
ドライブ回路１１８，１１９に制御信号を送り、チョッ
パ動作を行なわせる。なお、ベースドライブ回路１１８
を正転用とすると、ベースドライブ回路１１９は逆転用
となるが、電流制御器１１７は、トルクセンサ３の検出
トルクの正・負に応じて、いずれか一方のベースドライ
ブ回路を選択的に動作させる構成となっている。

第６図は、電動機７としてブラシレス直流機または誘導
機を用いた場合の回路構成を示し、制御装置１１にトラ
ンジスタインバータ１１０を使用し、これをベースドラ
イブ回路１１８により駆動して、昇圧回路１２の出力電
圧Ｖｃを三相交流に変換し電動機７に供給する構成とし
ている。この場合も、第３図に示した車速Ｖｓに対応す
る電圧指令Ｖｏに基づき、昇圧回路の出力電圧Ｖｃを制
御する。

上記各実施例のように、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回
路を設け、その出力電圧を車速に対応して制御すること
により、高速走行中の急転舵時に電動機への印加電圧を
大きくすることができるので、モータ回転数の立上りが
早く、ハンドル操作に速溶して電動パワーステアリング
装置を追従動作させることができる。

なお、実施例には昇圧回路として昇圧チョッパ回路を示
したが、他の昇圧方式を用いてもよいことは言うまでも
ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷トルクの小さい高速走行−時にバ
ッテリ電圧を昇圧してパワーステアリング用電動機に印
加することにより、モータ回転数の立上がりをさらに早
くすることができるので、ハンドルを急転舵したときの
電動パワーステアリング装置の追従性を良くし、操舵フ
ィーリングを向上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動パワーステアリング装置の一
実施例のシステム構成図、第２図はバッテリ、昇圧回路
、制御装置および電動機の主回路構成と制御ブロックの
概略を示す回路図、第３図は実施例中の昇圧回路の電圧
指令値と車速の関係の一例を示す特性図、第４図は実施
例中のトルクセンサ出力とモータ電流指令の関係の一例
を示す特性図、第５図は実施例中の舵角とモータ戻りト
ルクの関係の一例を示す特性図、第６図は電動機として
ブラシレス直流機または誘導機を用いた本発明の他の実
施例の回路図である。２・・・ハンドル軸、３・・・トルクセンサ、７・・・
電動機、１１・・・制御装置、１２・・・昇圧回路、１
３・・・バッテリ、１２２・・・昇圧用スイッチ素子、
１２５・・・平滑用コンデンサ、１２６・・・電圧指令
手段、１２７・・・第　１　口２　−　７、　シ・ト°°ル　肩−− ｊ　−・・　ト＋ｂ７ｔｙｆ今・・・　ビ＞不ン１３・・・　バ°・ｌテフ第２　口Ｎ４　　・・・　ｉεタム田トランシ“ス１１乎１ツ八
１／／４−ｔｖｔｎ４ｃ３ｇ− 第３霞車　ｇ　　Ｖｓ　　（”ｈ）第斗口

Claims

【特許請求の範囲】１、ステアリング装置の駆動を補助する電動機と、該電
動機の入力をハンドル軸に設けたトルクセンサの検出値
に応じて制御する制御装置と、該制御装置を介して電動
機へ電力を供給するバッテリとを備えた電動パワーステ
アリング装置において、バッテリと上記制御装置との間
に昇圧回路を設け、車速に対応した電圧指令を出す電圧
指令手段と、その電圧指令に基づいて上記昇圧回路の出
力電圧を制御する電圧制御手段とにより、ある車速以上
の高速走行時には上記昇圧回路でバッテリ電圧を昇圧し
て上記制御装置および電動機に印加するようにしたこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。２、上記電圧指令手段は、ある車速以上では昇圧回路の
出力電圧が通常のバッテリ電圧より高くなるように、車
速に対応した電圧指令を出す関数発生手段よりなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動パワース
テアリング装置。３、上記電圧制御手段は、昇圧回路の出力側に設けた平
滑用コンデンサの電圧を電圧指令と比較し、電圧指令値
と一致するように昇圧用スイッチ素子をスイッチング動
作させる回路よりなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の電動パワーステアリング装置。