JPH0194064A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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、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〕

上記従来技術では、電動パワーステアリング装置の駆動
モータへの電力供給をバッテリから直接行なっているた
め、バッテリ電圧が低下すると、モータの駆動トルクも
低下してしまう。特に、駆動モータが大きな電流を必要
とするのは自動車が走行していない状態でハンドル操作
を行なう据切り時であり、この時はエンジン回転数が低
く、したがって充電用発電機の発電電圧も低いため、モ
ータに流れる大電流によってバッテリ電圧が低下し、補
助操舵力としてのモータ駆動トルクが十分に得られない
という問題点があった。

本発明の目的は、据切り時でも駆動モータの所要電圧を
確保し、十分な補助操舵力を発生させることができる電
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、少なくとも据切り時には上記昇圧回
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〕

自動車が走行していない状態でハンドル操作を行なうと
き、バッテリと電動機制御装置との間に設けた昇圧回路
がすでに動作していて、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することができるので
、据切り時の補助操舵力として十分な駆動トルクを得る
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、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、車軸６の舵角を検出し、自動
車が直進状態、つまり車！１１４６が中立位置にあると
きの舵角をゼロとして舵角Ｏ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
、または誘導機であって、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。ここで、据切り時には負荷トル
クが大きいため、電動機７に大電流が流れて、バッテリ
１３の電圧降下が大きくなり、十分な印加電圧を電動機
に与えることができないので、バッテリ電圧Ｖａを昇圧
する昇圧回路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
回路には、車速Ｖｓに応じて出力電圧Ｖｃが変化する。

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基づき、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　ｔｉ−電圧制御器１
２７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、車速ゼロ近傍、すなわちハンド
ル振切り時には電圧指令値が最高（図示例では２４ｖ）
となり、車速の増加とともに電圧指令値が低減し、通常
走行時には通常のバッテリ電圧（１２Ｖ）となるように
設定されている。したがって、コンデンサ１２５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１１
６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Ｉｏとモータ回路に設けた電流検出器１１５の検出値
Ｉとを電流制御器１１７で比較し、モータ電流工が指令
値Ｉｏと一致するように電流制御器１１７からトランジ
スタチョッパ１１３，１１４のベースドライブ回路１１
８，１１９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、モータ負荷の大きい据切り時にも電動機の所要
電圧を確保できるので、電動パワーステアリング装置の
高性能化を図ることができる。

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、モータ負荷が大きく、かつ工ンジン回
転数が低い据切り時にも、昇圧回路によりバッテリ電圧
を昇圧してパワーステアリング用電動機に十分な電圧を
印加することができるので、据切り時の操舵フィーリン
グを常に同じに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昇圧
電圧値と連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・・電圧制御手段。

Claims (1)

1. 【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、少なくとも据
   切り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、車速の増加とともに昇圧回路
   の出力電圧を低減するように、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。