JPH0752810A

JPH0752810A - 電動式パワーステアリング装置のコントローラ

Info

Publication number: JPH0752810A
Application number: JP20408893A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Maeda; 直之前田
Original assignee: T R W S S J KK
Current assignee: T R W S S J KK
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 1995-02-28

Abstract

(57)【要約】【目的】据切り等の様にアシスト操舵負荷が大きいと
きにも大電流とならないようにし、通電効率の低下を抑
制し、電磁波ノイズの発生を抑制する。【構成】コントローラ１５では、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ２１のＰＷＭ制御にてバッテリ電圧が昇圧される。昇
圧条件は、停車から約１０ｋｍ／ｈまでを最大電圧と
し、車速が増大するに従って徐々に低い電圧になるよう
に設定されている。こうして車速感応昇圧制御により、
特に、車速が低くて最大アシスト操舵負荷が生じ得る状
態において電圧を十分に昇圧して用いるので、ＭＯＳＦ
ＥＴ２５等には小さな電流しか流れない。このため、Ｍ
ＯＳＦＥＴ，モータ巻線，ケーブルワイヤ等でのＤＣ−
Ｒ損失を少なくし、通電効率を改善することができる。
また、励磁電流によるモータ巻線での電磁波ノイズの発
生も抑制することができる。加えて、パワー素子として
小電流のものを用いることも可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動式パワーステアリ
ング装置のコントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動式パワーステアリング装置で
は、バッテリ電源の電圧を直接コントローラに入力し、
車速，操舵トルク，操舵角，操舵速度等に感応させてモ
ータに通電してパワーアシストを行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バッテリ電圧の１２Ｖ
でモータを駆動する場合、最大アシスト操舵負荷時（ド
ライパーキングにおける据切り時や超低速走行中の操舵
時）には、数１０Ａという大電流がバッテリに流れる。
このため、内部抵抗により概ね２Ｖ程度の電圧降下を生
じる。従って、コントローラには１０Ｖ程度の電圧が入
力されることになる。この電圧は、さらに、コントロー
ラ内のＭＯＳＦＥＴにて約２Ｖの電圧降下を受け、さら
にＭＯＳＦＥＴとモータ巻線とを結ぶワイヤケーブルで
も約１Ｖの電圧降下を受ける。従って、モータ駆動電圧
は、最終的に７Ｖ程度になり、通電効率が悪い。

【０００４】また、モータ巻線に加わる電力も大電流と
なるため、励磁電流に起因した電磁波ノイズを生じさせ
る。これら電圧降下や電磁波ノイズは、いずれもＩ² に
比例して大きくなる。さらに、従来は、こうした最大ア
シスト操舵負荷時の大電流に耐えられる様なＭＯＳＦＥ
Ｔ等を使用する必要もあり、コントローラ部の大型化や
コストアップといった問題もあった。

【０００５】そこで、本発明は、アシスト操舵負荷が大
きいときにも大電流とならないようにし、通電効率の低
下を抑制し、電磁波ノイズの発生を抑制することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の電動式
パワーステアリング装置のコントローラは、電動機を駆
動することによって補助操舵力を与える電動式パワース
テアリング装置のコントローラであって、電源電圧を変
圧してから前記電動機に供給する変圧手段と、車速を検
出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した車速
に応じて前記変圧手段の変圧条件を決定し、少なくとも
低速時においては昇圧を行う車速感応式電圧制御手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００７】このコントローラによれば、車速に応じ
て、特に低速時においては昇圧された状態でアシスト駆
動用の電力が供給される。従って、流れる電流の値は小
さくなり、バッテリ内部での電圧降下はもちろん、コン
トローラ内での電圧降下等をも抑制することができ、電
動機における電磁波ノイズの発生も抑制することができ
る。

【０００８】なお、アシスト操舵負荷の大きい状態を検
出するに当たっては、操舵トルクを参照するのが最も直
接的であるが、操舵トルクは急に大小の変化をする性質
を有するため、小さな値に急変したときにレスポンスよ
く平滑放電をすることができなくなり、トルク変化に降
圧が追いつかないこととなる。この点、車速は通常は急
に大きく変化するということがないので、かかるレスポ
ンスの問題はない。また、アシスト操舵負荷は車速が低
いときほど大きく必要となり、車速が高くなるとそれほ
どいらなくなる。従って、車速感応にて電源電圧を昇圧
等しておくことはレスポンス面できわめて有利であり、
予めアシスト操舵負荷の大きさに応じた電圧を準備して
おける点でも有利である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を適用した電動式パワーステア
リング装置の実施例について説明する。図１に実施例の
電動式パワーステアリング装置を示す。パワーステアリ
ング装置は、ギヤハウジング１内にラックアンドピニオ
ン機構を有し、ステアリングホイール３に加わった操舵
力をこのラックアンドピニオン機構を介して車輪５，５
に伝達する。そして、ラックに対してアシストの動力を
付与するステッピングモータ７と、このステッピングモ
ータ７に対して、車速センサ９やトルクセンサ１１から
の出力信号に応じてバッテリ１３からの電力を供給する
コントローラ１５とからなる電動式パワーアシスト機構
を備えている。

【００１０】コントローラ１５では、図２に示す様に、
周知のＤＣ−ＤＣコンバータ２１によるＰＷＭ制御（図
示省略のスイッチング素子，変成器，整流器及び平滑コ
ンデンサを用いる）にて、バッテリ電圧の昇圧及び電圧
制御を実行している。そして、昇圧した電圧が、ＣＰＵ
パワードライブ２３に与えられる。ＣＰＵパワードライ
ブ２３の下流には、周知の通りＭＯＳＦＥＴパワー出力
２５と、モータ７とが接続される。

【００１１】ＤＣ−ＤＣコンバータ２１における昇圧条
件は、昇圧条件設定部２７により与えられる。この昇圧
条件設定部２７は、車速センサ９からの車速信号にて図
３の如き昇圧条件マップを参照して、昇圧条件を算出す
る。昇圧条件は、停車から約１０ｋｍ／ｈまでを最大電
圧Ｈｉとし、車速が増大するに従って徐々に低い電圧に
なるように設定されている。なお、本実施例では図３の
如く時速約６０ｋｍ／ｈ以上では１２Ｖよりも降圧する
こととしたが、図示の曲線の勾配を小さくして、高速域
でも１２Ｖ以上に昇圧しておくこととしても構わない。
実施例の様に高速時には１２Ｖ以下にするような昇圧条
件は、特に、スポーツカーなどの様に高速走行を主体に
設計された車両に適し、高速域でも１２Ｖ以上に昇圧し
ておく条件は、主として軽自動車やファミリーカーなど
に適する。

【００１２】ＣＰＵパワードライブ２３は、アシスト力
決定部２９からの指示に従ってＭＯＳＦＥＴ２５へのス
イッチング信号を出力する。アシスト力決定部２９は、
トルクセンサ１１にて検出される操舵トルクに応じて、
その大きさ及び方向に対応したアシスト力を発生させる
べく指示を出す。これらを介してモータ７の巻線に励磁
電流が供給される。

【００１３】この様に、本実施例では、車速感応によ
り、特に、車速が低くて最大アシスト操舵負荷が生じ得
る状態においては、電圧を十分に昇圧して用いるので、
小さな電流しか流れない。このため、ＭＯＳＦＥＴ，モ
ータ巻線，ケーブルワイヤ等でのＤＣ−Ｒ損失を少なく
し、通電効率を改善することができる。また、励磁電流
によるモータ巻線での電磁波ノイズの発生も抑制するこ
とができる。また、モータ駆動電流が小さくなることに
より、パワー素子として小電流のものを用いることがで
きる。この結果、コントローラのパワー部分を小形化に
することも可能となる。

【００１４】次に、実施例の装置を、従来の昇圧をしな
い装置と数値的に比較した結果について説明する。実施
例の装置にてバッテリの電圧を例えば３倍に昇圧する
と、仮に昇圧回路の効率を９０％としても、内部抵抗で
電圧降下した後のバッテリ電圧は、最大負荷時を想定す
ると、１０Ｖ×３×０．０９＝２７Ｖとなる。このと
き、コントローラ内の素子及びワイヤケーブルの電圧降
下を考える。電圧が３倍になったことから電流は１／３
に下がる。従って、従来ならばこれら素子やワイヤケー
ブルにて３Ｖ程度の電圧降下が生じていたのが、その１
／３程度の約１Ｖの電圧降下に軽減できることになる。
この結果、最大負荷時における実質的なモータ電圧とし
ては２６Ｖをキープできる。また、昇圧なしでの電圧降
下率（１２−７）÷１２×１００＝４１．７％に対し、
実施例での電圧降下率（３６−２７）÷３６×１００＝
２５％となり、電圧降下率が大幅に小さくなる。

【００１５】次に、常に最大負荷時を想定して車速に関
係なくいつでも３６Ｖまで昇圧する場合と比較する。バ
ッテリ電圧が上昇する軽負荷の走行時（高速走行時な
ど）においてまで３６Ｖに昇圧しておくとすると、小さ
な昇圧変成器では飽和を起こしてしまう。このため、こ
れを防止するために昇圧変成器を大形にしなければなら
なくなる。これに対し、実施例の様に車速感応式とすれ
ば、３６Ｖに昇圧されるのは最大負荷が予想される停車
又は低速時にだけであるから、走行中の大部分において
はそれほど昇圧されてはおらず、昇圧変成器の飽和の問
題がなく、昇圧変成器の小形化が可能である。

【００１６】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない限り種々なる態様に変形することが可
能である。例えば、実施例では電動モータにてラック軸
を直接駆動して補助操舵力を与えるシステムについて説
明したが、電動モータで油圧ポンプを駆動し、油圧によ
り補助操舵力を加える様にした電動油圧式のパワーステ
アリング装置も、本発明にいう電動式パワーステアリン
グ装置に含まれ、本発明を適用することにより実施例同
様の効果を奏することはもちろんである。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アシスト操舵負荷が大きいときにも大電流とならないよ
うにし、通電効率の低下を抑制し、電磁波ノイズの発生
を抑制することができる。また、特に操舵負荷の大きく
なる低速時には昇圧によって電流を小さくしているの
で、パワー素子等を小電流用のものとすることができ、
小形化，低コスト化が可能となる。さらに、車速感応に
て電源電圧を変圧するので、常に最大負荷時に対応して
昇圧しておく場合と比較したときに、変圧手段自体の大
型化等といった新たな不具合の発生をも抑制することが
できる。

【００１８】これらの結果、コントローラ部分の低コス
ト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の電動式パワーステアリング装置の全
体を示す構成図である。

【図２】実施例のコントローラ部分の構成図である。

【図３】実施例における車速感応式の昇圧条件算出用
のマップである。

【符号の説明】

１・・・ギヤハウジング、３・・・ステアリングホイー
ル、５・・・車輪、７・・・ステッピングモータ、９・
・・車速センサ、１１・・・トルクセンサ、１３・・・
バッテリ、１５・・・コントローラ、２１・・・ＤＣ−
ＤＣコンバータ、２３・・・ＣＰＵパワードライブ、２
５・・・ＭＯＳＦＥＴパワー出力、２７・・・昇圧条件
設定部、２９・・・アシスト力決定部。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年９月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない限り種々なる態様に変形することが可
能である。例えば、本装置のコントローラは、ステッピ
ングモータに限らず、一般のＤＣモータ及びＡＣサーボ
モータ等にも実施することができる。また、実施例では
電動モータにてラック軸を直接駆動して補助操舵力を与
えるシステムについて説明したが、電動モータで油圧ポ
ンプを駆動し、油圧により補助操舵力を加える様にした
電動油圧式のパワーステアリング装置も、本発明にいう
電動式パワーステアリング装置に含まれ、本発明を適用
することにより実施例同様の効果を奏することはもちろ
んである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機を駆動することによって補助操舵
力を与える電動式パワーステアリング装置のコントロー
ラであって、電源電圧を変圧してから前記電動機に供給する変圧手段
と、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した車速に応じて前記変圧手段の
変圧条件を決定し、少なくとも低速時においては昇圧を
行う車速感応式電圧制御手段とを備えたことを特徴とす
る電動式パワーステアリング装置のコントローラ。