JPH0776280A - Motor-driven power steering device equipped with power source voltage controller - Google Patents
Motor-driven power steering device equipped with power source voltage controllerInfo
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- JPH0776280A JPH0776280A JP22243193A JP22243193A JPH0776280A JP H0776280 A JPH0776280 A JP H0776280A JP 22243193 A JP22243193 A JP 22243193A JP 22243193 A JP22243193 A JP 22243193A JP H0776280 A JPH0776280 A JP H0776280A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車載バッテリーである
電源から操舵補助用のモーターへの給電を制御する電源
電圧制御装置を備えた車両用の電動パワーステアリング
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering system for a vehicle equipped with a power supply voltage control system for controlling power supply from a power source which is an on-vehicle battery to a steering assisting motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、操舵補助用のモーターを使用し
た電動パワーステアリング装置において、車載バッテリ
ーの電源電圧は、車両の運転状態に応じて電子制御回路
を介してモーターに供給される。具体的に、電子制御回
路は、検出された車速に応じた車速感応特性、及び検出
された操舵(操舵速度、操舵トルク)に応じた操舵感応
特性が付加された制御信号を出力し、それによって電動
パワーステアリング装置は、車速の増加に伴って操舵補
助力を減少させ、或いは操舵速度及び操舵トルクの増加
に伴って操舵補助力を増加させるように構成されてい
る。2. Description of the Related Art Generally, in an electric power steering apparatus using a steering assisting motor, a power supply voltage of an on-vehicle battery is supplied to the motor via an electronic control circuit according to a driving state of the vehicle. Specifically, the electronic control circuit outputs a control signal to which a vehicle speed response characteristic according to the detected vehicle speed and a steering response characteristic according to the detected steering (steering speed, steering torque) are added, and The electric power steering device is configured to decrease the steering assist force as the vehicle speed increases, or increase the steering assist force as the steering speed and the steering torque increase.
【0003】このような従来の電動ステアリング装置に
おいて、その操舵補助の最大負荷時(ドライパーキング
及び超低速走行時)に、例えば12ボルトの車載バッテ
リーに数10アンペアの電流が流れるために、その内部
抵抗による相当の電圧降下を生じ、従って、電子制御回
路に入力される電圧が減少する。更にこの入力電圧は電
子制御回路内の半導体素子(例えば、MOSFET)の
電圧降下、電子制御回路とモーターを接続するワイヤケ
ーブルの電圧降下も受けて、実際にモータに供給される
電圧が7ボルト程度にまで減少して通電効率が著しく低
下するという欠点がある。In such a conventional electric steering system, a current of several tens of amperes flows through a vehicle battery of, for example, 12 volts at the maximum load of the steering assist (during dry parking and running at an extremely low speed). There will be a considerable voltage drop due to the resistance, thus reducing the voltage input to the electronic control circuit. Furthermore, this input voltage also receives the voltage drop of the semiconductor element (for example, MOSFET) in the electronic control circuit and the voltage drop of the wire cable connecting the electronic control circuit and the motor, and the voltage actually supplied to the motor is about 7 volts. However, there is a drawback that the current-carrying efficiency is significantly reduced.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明によって解決し
ようとする問題点は、操舵補助の最大負荷時に、車載バ
ッテリーからモーターへの通電効率が著しく低下する点
にある。The problem to be solved by the present invention is that the energization efficiency from the on-vehicle battery to the motor is significantly reduced at the maximum load of steering assist.
【0005】また、従来の電動パワーステアリング装置
において、モーター巻線に比較的大きな電流が供給され
るために、励磁電流に起因する電磁波ノイズが発生され
る。Further, in the conventional electric power steering apparatus, since a relatively large current is supplied to the motor winding, electromagnetic noise caused by the exciting current is generated.
【0006】更に、従来の電動パワーステアリング装置
においては、最大操舵負荷時の大電流に耐え得るよう
に、適当な大電流容量の半導体素子の使用を余儀なくさ
れ、また、それに伴う電子制御回路部の大型化やコスト
高の問題もあった。Further, in the conventional electric power steering apparatus, it is inevitable to use a semiconductor element having an appropriate large current capacity so as to withstand a large current at the time of the maximum steering load, and the electronic control circuit section associated therewith is required. There were also problems of large size and high cost.
【0007】一般に、前述のような電圧降下及び電磁波
ノイズは、いずれも電流値の2乗に比例することは良く
知られている。従って、このような電流値の低減化が可
能であれば、極めて良好な結果が期待できる。Generally, it is well known that the voltage drop and the electromagnetic noise as described above are both proportional to the square of the current value. Therefore, if such a reduction in current value is possible, extremely good results can be expected.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、操舵補助時に
車速の減少に応じて、車載バッテリーの電源電圧を昇圧
する電源電圧制御装置を設けて電子制御回路及びモータ
ーを高電圧機器化することによって電気系統全体の抵抗
損失を低減することを実現した。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high-voltage electronic control circuit and a motor by providing a power supply voltage control device that boosts the power supply voltage of an on-vehicle battery in response to a decrease in vehicle speed during steering assistance. This has made it possible to reduce the resistance loss of the entire electric system.
【0009】更に、本発明は、操舵補助時に、車速の減
少及び舵速の増加に応じて、車載バッテリーの電源電圧
を昇圧する電源電圧制御装置を提供する。Further, the present invention provides a power supply voltage control device for boosting the power supply voltage of a vehicle-mounted battery in response to a decrease in vehicle speed and an increase in steering speed during steering assistance.
【0010】[0010]
【実施例】図1は、電源電圧制御装置が適用できる本発
明の電動パワーステアリング装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus of the present invention to which a power supply voltage control apparatus can be applied.
【0011】図1を参照して、電動パワーステアリング
装置の動作を説明する。ステアリングホイール1の操舵
は、ラック・ピニオン・ギャー2、ハウジング3内のラ
ックギャーを介してラック・ギャー両端のラック・バー
をその軸方向に移動させる。ラック・バーの軸方向の移
動は更にタイロッド4を介してホイール5に伝達され
る。ハウジング3内のラック・ギャーには操舵補助用の
モーター6が連結されており、モーター6の回動によっ
てラック・バーの軸方向の移動を補助するように構成さ
れている。車載バッテリー7の電源電圧は、電子制御回
路8を介してモーター6に供給される。電子制御回路8
は、車速センサ9で検出された車速信号、舵速センサ1
0で検出された舵速信号、操舵トルク・センサ11で検
出された操舵トルク信号をそれぞれ入力して、車速感応
特性及び操舵感応特性を示す制御信号を出力する。従っ
て、モーター6は、電子制御回路8から出力される制御
信号に応じて回転制御され、所望の操舵補助力を達成す
る。The operation of the electric power steering system will be described with reference to FIG. The steering of the steering wheel 1 moves the rack bars at both ends of the rack gear in the axial direction via the rack and pinion gear 2 and the rack gear in the housing 3. The axial movement of the rack bar is further transmitted to the wheel 5 via the tie rod 4. A motor 6 for steering assistance is connected to the rack gear in the housing 3, and the rotation of the motor 6 assists the axial movement of the rack bar. The power supply voltage of the vehicle-mounted battery 7 is supplied to the motor 6 via the electronic control circuit 8. Electronic control circuit 8
Is the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 9, the steering speed sensor 1
The steering speed signal detected at 0 and the steering torque signal detected by the steering torque sensor 11 are input, and a control signal indicating the vehicle speed sensitive characteristic and the steering sensitive characteristic is output. Therefore, the motor 6 is rotationally controlled according to the control signal output from the electronic control circuit 8 to achieve a desired steering assist force.
【0012】図2は本発明の電源電圧制御装置を備えた
電動パワーステアリング装置のブロック回路図であり、
車載バッテリー7、電源電圧制御装置20、車速センサ
9、操舵トルク・センサ11、パワー駆動回路21、パ
ワー出力回路22、三相モーター6で構成されている。FIG. 2 is a block circuit diagram of an electric power steering apparatus equipped with the power supply voltage control apparatus of the present invention.
It is composed of an on-vehicle battery 7, a power supply voltage control device 20, a vehicle speed sensor 9, a steering torque sensor 11, a power drive circuit 21, a power output circuit 22, and a three-phase motor 6.
【0013】電源電圧制御装置20は、図3に関して後
述するように、倍電圧回路を含み、また速度センサ9か
らの速度信号を受け、それにより速度感応昇圧特性、即
ち、速度の低下に従って電源電圧を昇圧するように構成
される。As will be described later with reference to FIG. 3, the power supply voltage control device 20 includes a voltage doubler circuit, and receives a speed signal from the speed sensor 9, and thereby a power supply voltage according to a speed-sensitive boost characteristic, that is, a decrease in speed. Is configured to boost.
【0014】パワー駆動回路21は、三相ステップ・パ
ルス信号発生回路であり、操舵トルク・センサ11で検
出された操舵信号に応じて、パワー出力回路22の点孤
制御を行う。即ち、パワー駆動回路21から出力される
三相ステップ信号は、ステアリング・ホイール1を回転
させた時の操舵トルクの大小に応じてON−OFFデュ
ーティー比を変えたパルス幅変調(PWM)制御され、
また、ステアリング。ホイール1を回転させた時の操舵
回転方向に応じて極性弁別された三相ステップ・パルス
信号である。従って、パワー駆動回路21は、操舵トル
ク感応特性を有し、操舵トルクの大小、及び極性に応じ
て三相ステップ・パルス信号を順次出力するように構成
される。The power drive circuit 21 is a three-phase step pulse signal generation circuit, and controls the firing of the power output circuit 22 according to the steering signal detected by the steering torque sensor 11. That is, the three-phase step signal output from the power drive circuit 21 is subjected to pulse width modulation (PWM) control in which the ON-OFF duty ratio is changed according to the magnitude of the steering torque when the steering wheel 1 is rotated,
Also steering. This is a three-phase step pulse signal with polarity discrimination according to the steering rotation direction when the wheel 1 is rotated. Therefore, the power drive circuit 21 has a steering torque sensitive characteristic and is configured to sequentially output the three-phase step pulse signals in accordance with the magnitude and polarity of the steering torque.
【0015】パワー出力回路22は、前述の如き速度感
応昇圧特性を有する電源電圧制御装置20からの制御電
源電圧を三相モータの各巻線に供給する。このとき、各
巻線への給電は、前述の如き操舵トルク感応特性を有す
るパワー駆動回路21からの三相ステップ・パルス信号
の点孤制御により順次行われる。The power output circuit 22 supplies the control power supply voltage from the power supply voltage control device 20 having the speed sensitive boosting characteristic as described above to each winding of the three-phase motor. At this time, power supply to each winding is sequentially performed by firing control of the three-phase step pulse signal from the power drive circuit 21 having the steering torque sensitive characteristic as described above.
【0016】図3は、図2のブロック回路図の詳細図で
あり、特に、電源電圧制御装置20の詳細が示されてい
る。FIG. 3 is a detailed view of the block circuit diagram of FIG. 2, and particularly shows details of the power supply voltage control device 20.
【0017】電源電圧制御装置20は、MOS形の電界
効果トランジスタT1 及びT2、逆流阻止ダイオード
D1及びD2、昇圧コンデンサC1及びC2、発振回路
OSC、フリップ・フロップFF、パルス幅変調回路P
WM1及びPWM2、電源駆動回路DV1及びDV2に
より構成される。かかる電源電圧制御回路20におい
て、トランジスタT1及びT2、ダイオードD1及びD
2、昇圧コンデンサC1及びC2は、D−D変換器とし
て機能する倍電圧回路を構成し、残りの回路素子は、倍
電圧回路の駆動回路を構成している。The power supply voltage controller 20 includes MOS field effect transistors T1 and T2, reverse current blocking diodes D1 and D2, boost capacitors C1 and C2, an oscillation circuit OSC, a flip-flop FF, and a pulse width modulation circuit P.
It is composed of WM1 and PWM2, and power supply drive circuits DV1 and DV2. In the power supply voltage control circuit 20, the transistors T1 and T2, the diodes D1 and D
2. The boost capacitors C1 and C2 form a voltage doubler circuit that functions as a D-D converter, and the remaining circuit elements form a drive circuit for the voltage doubler circuit.
【0018】図3の回路についての動作を以下に説明す
る。The operation of the circuit of FIG. 3 will be described below.
【0019】フリップ・フロップFFは、発振回路OS
Cの出力信号を受けて交番パルス信号をパルス幅変調回
路PWM1及びPWM2に順次与える。パルス幅変調回
路PWM1及びPWM2は、それぞれ、周波数−電圧変
換器F/Vの出力信号として車速センサ9で検出された
車速信号を入力して、フリップ・フロップFFからの交
番パルス信号のON−OFFデューティー比を変更す
る。従って、パルス幅変調回路PWM1及びPWM2か
ら出力される交番パルス信号には車速感応特性が付加さ
れ、車速の低下に伴い各パルスのON期間が増大する。
このような交番パルス信号は、電源駆動回路DV1及び
DV2をそれぞれ介して、倍電圧回路のトランジスタT
1及びT2のゲート信号としてその端子G1及びG2に
与えられる。The flip-flop FF is an oscillator circuit OS.
Upon receiving the output signal of C, the alternating pulse signal is sequentially given to the pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2. The pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2 respectively input the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 9 as an output signal of the frequency-voltage converter F / V, and turn on / off the alternating pulse signal from the flip-flop FF. Change the duty ratio. Therefore, a vehicle speed response characteristic is added to the alternating pulse signals output from the pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2, and the ON period of each pulse increases as the vehicle speed decreases.
Such an alternating pulse signal is transmitted through the power supply drive circuits DV1 and DV2 respectively to the transistor T of the voltage doubler circuit.
It is applied to its terminals G1 and G2 as gate signals of 1 and T2.
【0020】倍電圧回路は、ゲート信号としての交番パ
ルス信号に応答して車載バッテリー7の電源電圧を昇圧
する。即ち、パルス幅変調回路PWM1から出力される
第1の交番パルスがトランジスタT1を導通させると、
先ず、バッテリー7、トランジスタT1、コンデンサC
1、ダイオードD1、バッテリー7の閉回路が形成さ
れ、コンデンサC1は、最大で電源電圧まで充填され、
次いでパルス幅変調回路PWM2から出力される第2の
交番パルスがトランジスタT2を導通させると、パッテ
リー7、ダイオードD2、コンデンサC2、トランジス
タT2、バッテリー7の閉回路が形成され、コンデンサ
C2は、コンデンサC1と同一極性で最大で電源電圧ま
で充電される。従って結果として、直列に接続されたコ
ンデンサC1及びC2の両端で電源電圧の2倍の電圧が
得られる。The voltage doubler circuit boosts the power supply voltage of the vehicle battery 7 in response to the alternating pulse signal as the gate signal. That is, when the first alternating pulse output from the pulse width modulation circuit PWM1 makes the transistor T1 conductive,
First, battery 7, transistor T1, capacitor C
1, a closed circuit of the diode D1 and the battery 7 is formed, the capacitor C1 is filled up to the power supply voltage,
Then, when the second alternating pulse outputted from the pulse width modulation circuit PWM2 turns on the transistor T2, a closed circuit of the battery 7, the diode D2, the capacitor C2, the transistor T2 and the battery 7 is formed, and the capacitor C2 is connected to the capacitor C1. It is charged up to the power supply voltage with the same polarity as. Therefore, as a result, a voltage twice the power supply voltage is obtained across the capacitors C1 and C2 connected in series.
【0021】倍電圧回路の出力特性は、図4に示された
ように、車速感応特性により決定され、具体的には、低
速度、例えば、10km/H以下のときに、電源電圧の
2倍の最大電圧が得られるように決定され、それ以上の
車速の増加に伴って漸減するように決定される。The output characteristic of the voltage doubler circuit is determined by the vehicle speed response characteristic as shown in FIG. 4. Specifically, when the speed is low, for example, 10 km / H or less, it is twice the power supply voltage. Is determined so as to obtain the maximum voltage, and is gradually decreased with an increase in vehicle speed.
【0022】車速感応特性が付加された倍電圧回路、即
ち、電源電圧制御装置20の出力は、パワー出力回路2
2(図2)の制御のもとで三相モータ6の各巻線Lu、
Lv、Lwに順次供給される。三相モータ6の相回転制
御は、図2に関連して説明したように、操舵トルク特性
が付加されたパワー駆動回路21から出力された三相ス
テップ・パルス信号が、パワー出力回路22のMOS形
電界効果トランジスタTu、Tv及びTwの各ゲートG
u、Gv及びGwを順次トリガすることによって行われ
る。尚、操舵回転方向は、操舵トルク信号の極性弁別に
より、3相ステップ・パルス信号の相変換によって行わ
れる。The voltage doubler circuit to which the speed sensitive characteristic is added, that is, the output of the power supply voltage controller 20, is the power output circuit 2.
Each winding Lu of the three-phase motor 6 under the control of 2 (FIG. 2),
It is sequentially supplied to Lv and Lw. In the phase rotation control of the three-phase motor 6, as described with reference to FIG. 2, the three-phase step pulse signal output from the power drive circuit 21 to which the steering torque characteristic is added is the MOS of the power output circuit 22. -Shaped field effect transistors Tu, Tv and Tw each gate G
This is done by sequentially triggering u, Gv and Gw. The steering rotation direction is determined by the polarity discrimination of the steering torque signal and the phase conversion of the three-phase step pulse signal.
【0023】以上実施例の説明において、操舵補助の負
荷増大に対して電源電圧を昇圧するために、車速をモニ
ターして電源電圧制御装置20に車速感応特性を付加し
たが、操舵補助の負荷増大は、停車時或いは超低速走行
時に限らず、ステアリングホイールの操作速度の増大に
伴って生ずる。従って、車速をモニターすると共に舵速
をモニターすることも効果的である。In the above description of the embodiment, in order to boost the power supply voltage in response to an increase in the load of steering assistance, the vehicle speed is monitored and the power supply voltage control device 20 is provided with a vehicle speed response characteristic. Occurs not only when the vehicle is stopped or running at an extremely low speed, but also as the operation speed of the steering wheel increases. Therefore, it is effective to monitor the vehicle speed as well as the steering speed.
【0024】この場合、図3に破線で示されたように、
パルス幅変調回路PWM1及びPWM2に舵速センサ1
0で検出された舵速信号を入力して、交番パルス信号に
車速感応特性と共に舵速感応特性が付加される。舵速感
応特性を図5の電源電圧−車速特性曲線に反映すると、
破線と実線の相違として理解できる。In this case, as indicated by the broken line in FIG.
The steering speed sensor 1 is attached to the pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2.
The steering speed signal detected at 0 is input, and the steering speed response characteristic is added to the alternating pulse signal together with the vehicle speed response characteristic. When the steering speed response characteristic is reflected in the power supply voltage-vehicle speed characteristic curve of FIG.
It can be understood as the difference between the broken line and the solid line.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
DC−DC変換機能を利用して、操舵補助時に、車速の
減少に伴ってまた、車速の減少及び舵速の増加に伴っ
て、車載パッテリーの電源電圧を昇圧することにより、
負荷電流を実質的に減少させることから、電動パワース
テアリング装置の電気系統全体に亘って抵抗損失を減少
できる。従って、車載バッテリーから操舵補助用モータ
ーへの通電効率を改善することができる。As described above, according to the present invention,
By using the DC-DC conversion function, by boosting the power supply voltage of the vehicle-mounted battery at the time of assisting steering with a decrease in vehicle speed and with a decrease in vehicle speed and an increase in steering speed,
Since the load current is substantially reduced, resistance loss can be reduced throughout the electric system of the electric power steering system. Therefore, it is possible to improve the efficiency of energization from the vehicle-mounted battery to the steering assist motor.
【0026】また、本発明によれば、負荷電流の減少に
より電子制御回路を構成する半導体素子、更にモーター
自体を比較的小電流容量の高電圧機器で構成することが
でき、従って、電子制御回路、特にその電力部を小型化
できると共に、電子制御回路とモーターとを接続するワ
イヤーケーブルから漏れる電磁波ノイズを低減すること
ができる。Further, according to the present invention, the semiconductor element which constitutes the electronic control circuit due to the reduction of the load current, and further the motor itself can be constituted by a high voltage device having a relatively small current capacity, and therefore, the electronic control circuit. In particular, it is possible to reduce the size of the electric power unit and reduce electromagnetic wave noise leaking from the wire cable connecting the electronic control circuit and the motor.
【図1】電源電圧制御回路が適用できる本発明の電動パ
ワーステアリング装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus of the present invention to which a power supply voltage control circuit can be applied.
【図2】本発明の電源電圧制御装置を備えた電動パワー
ステアリング装置のブロック回路図である。FIG. 2 is a block circuit diagram of an electric power steering device including a power supply voltage control device of the present invention.
【図3】図2のブロック回路の詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of the block circuit of FIG.
【図4】本発明の動作特性曲線を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an operating characteristic curve of the present invention.
【符号の説明】 1 ステアリング・ホイール 2 ラック・ピニオン・ギャー 3 ハウジング 4 タイロッド 5 ホイール 6 (三相)モーター 7 車載バッテリー 8 電子制御回路 9 車速センサ 10 舵速センサ 11 操舵トルク・センサ 20 電源電圧制御装置 21 パワー駆動回路 22 パワー出力回路 T1,T2,Tu,Tv,Tw MOS形電界効果トラ
ンジスタ D1,D2 逆流阻止ダイオード C1,C2 昇圧コンデンサ OSC 発振回路 FF フリップフロップ PWM1,PWM2 パルス幅変調回路 DV1,DV2 電源駆動回路 F/V 周波数−電圧変換器[Explanation of symbols] 1 steering wheel 2 rack and pinion gear 3 housing 4 tie rod 5 wheel 6 (three-phase) motor 7 vehicle battery 8 electronic control circuit 9 vehicle speed sensor 10 steering speed sensor 11 steering torque sensor 20 power supply voltage control Device 21 Power drive circuit 22 Power output circuit T1, T2, Tu, Tv, Tw MOS type field effect transistor D1, D2 Backflow prevention diode C1, C2 Boost capacitor OSC Oscillation circuit FF flip-flop PWM1, PWM2 Pulse width modulation circuit DV1, DV2 Power supply drive circuit F / V frequency-voltage converter
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年11月30日[Submission date] November 30, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Name of item to be amended] Detailed explanation of the invention
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車載バッテリーである
電源から操舵補助用のモーターへの給電を制御する電源
電圧制御装置を備えた車両用の電動パワーステアリング
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering system for a vehicle equipped with a power supply voltage control system for controlling power supply from a power source which is an on-vehicle battery to a steering assisting motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、操舵補助用のモーターを使用し
た電動パワーステアリング装置において、車載バッテリ
ーの電源電圧は、車両の運転状態に応じて電子制御回路
を介してモーターに供給される。具体的に、電子制御回
路は、検出された車速に応じた車速感応特性、及び検出
された操舵(操舵速度、操舵トルク)に応じた操舵感応
特性が付加された制御信号を出力し、それによって電動
パワーステアリング装置は、車速の増加に伴って操舵補
助力を減少させ、或いは操舵速度及び操舵トルクの増加
に伴って操舵補助力を増加させるように構成されてい
る。2. Description of the Related Art Generally, in an electric power steering apparatus using a steering assisting motor, a power supply voltage of an on-vehicle battery is supplied to the motor via an electronic control circuit according to a driving state of the vehicle. Specifically, the electronic control circuit outputs a control signal to which a vehicle speed response characteristic according to the detected vehicle speed and a steering response characteristic according to the detected steering (steering speed, steering torque) are added, and The electric power steering device is configured to decrease the steering assist force as the vehicle speed increases, or increase the steering assist force as the steering speed and the steering torque increase.
【0003】このような従来の電動ステアリング装置に
おいて、その操舵補助の最大負荷時(ドライパーキング
及び超低速走行時)に、例えば12ボルトの車載バッテ
リーに数10アンペアの電流が流れるために、その内部
抵抗による相当の電圧降下を生じ、従って、電子制御回
路に入力される電圧が減少する。更にこの入力電圧は電
子制御回路内の半導体素子(例えば、MOSFET)の
電圧降下、電子制御回路とモーターを接続するワイヤケ
ーブルの電圧降下も受けて、実際にモータに供給される
電圧が7ボルト程度にまで減少して通電効率が著しく低
下するという欠点がある。In such a conventional electric steering system, a current of several tens of amperes flows through a vehicle battery of, for example, 12 volts at the maximum load of the steering assist (during dry parking and running at an extremely low speed). There will be a considerable voltage drop due to the resistance, thus reducing the voltage input to the electronic control circuit. Furthermore, this input voltage also receives the voltage drop of the semiconductor element (for example, MOSFET) in the electronic control circuit and the voltage drop of the wire cable connecting the electronic control circuit and the motor, and the voltage actually supplied to the motor is about 7 volts. However, there is a drawback that the current-carrying efficiency is significantly reduced.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明によって解決し
ようとする問題点は、操舵補助の最大負荷時に、車載バ
ッテリーからモーターへの通電効率が著しく低下する点
にある。The problem to be solved by the present invention is that the energization efficiency from the on-vehicle battery to the motor is significantly reduced at the maximum load of steering assist.
【0005】また、従来の電動パワーステアリング装置
において、モーター巻線に比較的大きな電流が供給され
るために、励磁電流に起因する電磁波ノイズが発生され
る。Further, in the conventional electric power steering apparatus, since a relatively large current is supplied to the motor winding, electromagnetic noise caused by the exciting current is generated.
【0006】更に、従来の電動パワーステアリング装置
においては、最大操舵負荷時の大電流に耐え得るよう
に、適当な大電流容量の半導体素子の使用を余儀なくさ
れ、また、それに伴う電子制御回路部の大型化やコスト
高の問題もあった。Further, in the conventional electric power steering apparatus, it is inevitable to use a semiconductor element having an appropriate large current capacity so as to withstand a large current at the time of the maximum steering load, and the electronic control circuit section associated therewith is required. There were also problems of large size and high cost.
【0007】一般に、前述のような電圧降下及び電磁波
ノイズは、いずれも電流値の2乗に比例することは良く
知られている。従って、このような電流値の低減化が可
能であれば、極めて良好な結果が期待できる。Generally, it is well known that the voltage drop and the electromagnetic noise as described above are both proportional to the square of the current value. Therefore, if such a reduction in current value is possible, extremely good results can be expected.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、操舵補助時に
車速の減少に応じて、車載バッテリーの電源電圧を昇圧
する電源電圧制御装置を設けて電子制御回路及びモータ
ーを高電圧機器化することによって電気系統全体の抵抗
損失を低減することを実現した。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high-voltage electronic control circuit and a motor by providing a power supply voltage control device that boosts the power supply voltage of an on-vehicle battery in response to a decrease in vehicle speed during steering assistance. This has made it possible to reduce the resistance loss of the entire electric system.
【0009】更に、本発明は、操舵補助時に、車速の減
少及び舵速の増加に応じて、車載バッテリーの電源電圧
を昇圧する電源電圧制御装置を提供する。Further, the present invention provides a power supply voltage control device for boosting the power supply voltage of a vehicle-mounted battery in response to a decrease in vehicle speed and an increase in steering speed during steering assistance.
【0010】[0010]
【実施例】図1は、電源電圧制御装置が適用できる本発
明の電動パワーステアリング装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus of the present invention to which a power supply voltage control apparatus can be applied.
【0011】図1を参照して、電動パワーステアリング
装置の動作を説明する。ステアリングホイール1の操舵
は、ラック・ピニオン・ギャー2、ハウジング3内のラ
ックギャーを介してラック・ギャー両端のラック・バー
をその軸方向に移動させる。ラック・バーの軸方向の移
動は更にタイロッド4を介してホイール5に伝達され
る。ハウジング3内のラック・ギャーには操舵補助用の
モーター6が連結されており、モーター6の回動によっ
てラック・バーの軸方向の移動を補助するように構成さ
れている。車載バッテリー7の電源電圧は、電子制御回
路8を介してモーター6に供給される。電子制御回路8
は、車速センサ9で検出された車速信号、舵速センサ1
0で検出された舵速信号、操舵トルク・センサ11で検
出された操舵トルク信号をそれぞれ入力して、車速感応
特性及び操舵感応特性を示す制御信号を出力する。従っ
て、モーター6は、電子制御回路8から出力される制御
信号に応じて回転制御され、所望の操舵補助力を達成す
る。The operation of the electric power steering system will be described with reference to FIG. The steering of the steering wheel 1 moves the rack bars at both ends of the rack gear in the axial direction via the rack and pinion gear 2 and the rack gear in the housing 3. The axial movement of the rack bar is further transmitted to the wheel 5 via the tie rod 4. A motor 6 for steering assistance is connected to the rack gear in the housing 3, and the rotation of the motor 6 assists the axial movement of the rack bar. The power supply voltage of the vehicle-mounted battery 7 is supplied to the motor 6 via the electronic control circuit 8. Electronic control circuit 8
Is the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 9, the steering speed sensor 1
The steering speed signal detected at 0 and the steering torque signal detected by the steering torque sensor 11 are input, and a control signal indicating the vehicle speed response characteristic and the steering response characteristic is output. Therefore, the motor 6 is rotationally controlled according to the control signal output from the electronic control circuit 8 to achieve a desired steering assist force.
【0012】図2は本発明の電源電圧制御装置を備えた
電動パワーステアリング装置のブロック回路図であり、
車載バッテリー7、電源電圧制御装置20、車速センサ
9、操舵トルク・センサ11、パワー駆動回路21、パ
ワー出力回路22、三相モーター6で構成されている。FIG. 2 is a block circuit diagram of an electric power steering apparatus equipped with the power supply voltage control apparatus of the present invention.
It is composed of an on-vehicle battery 7, a power supply voltage control device 20, a vehicle speed sensor 9, a steering torque sensor 11, a power drive circuit 21, a power output circuit 22, and a three-phase motor 6.
【0013】電源電圧制御装置20は、図3に関して後
述するように、倍電圧回路を含み、また速度センサ9か
らの速度信号を受け、それにより速度感応昇圧特性、即
ち、速度の低下に従って電源電圧を昇圧するように構成
される。As will be described later with reference to FIG. 3, the power supply voltage control device 20 includes a voltage doubler circuit, and receives a speed signal from the speed sensor 9, and thereby a power supply voltage according to a speed-sensitive boost characteristic, that is, a decrease in speed. Is configured to boost.
【0014】パワー駆動回路21は、三相ステップ・パ
ルス信号発生回路であり、操舵トルク・センサ11で検
出された操舵信号に応じて、パワー出力回路22の点孤
制御を行う。即ち、パワー駆動回路21から出力される
三相ステップ信号は、ステアリング・ホイール1を回転
させた時の操舵トルクの大小に応じてON−OFFデュ
ーティー比を変えたパルス幅変調(PWM)制御され、
また、ステアリング。ホイール1を回転させた時の操舵
回転方向に応じて極性弁別された三相ステップ・パルス
信号である。従って、パワー駆動回路21は、操舵トル
ク感応特性を有し、操舵トルクの大小、及び極性に応じ
て三相ステップ・パルス信号を順次出力するように構成
される。The power drive circuit 21 is a three-phase step pulse signal generation circuit, and controls the firing of the power output circuit 22 according to the steering signal detected by the steering torque sensor 11. That is, the three-phase step signal output from the power drive circuit 21 is subjected to pulse width modulation (PWM) control in which the ON-OFF duty ratio is changed according to the magnitude of the steering torque when the steering wheel 1 is rotated,
Also steering. This is a three-phase step pulse signal with polarity discrimination according to the steering rotation direction when the wheel 1 is rotated. Therefore, the power drive circuit 21 has a steering torque sensitive characteristic and is configured to sequentially output the three-phase step pulse signals in accordance with the magnitude and polarity of the steering torque.
【0015】パワー出力回路22は、前述の如き速度感
応昇圧特性を有する電源電圧制御装置20からの制御電
源電圧を三相モータの各巻線に供給する。このとき、各
巻線への給電は、前述の如き操舵トルク感応特性を有す
るパワー駆動回路21からの三相ステップ・パルス信号
の点孤制御により順次行われる。The power output circuit 22 supplies the control power supply voltage from the power supply voltage control device 20 having the speed sensitive boosting characteristic as described above to each winding of the three-phase motor. At this time, power supply to each winding is sequentially performed by firing control of the three-phase step pulse signal from the power drive circuit 21 having the steering torque sensitive characteristic as described above.
【0016】図3は、図2のブロック回路図の詳細図で
あり、特に、電源電圧制御装置20の詳細が示されてい
る。FIG. 3 is a detailed view of the block circuit diagram of FIG. 2, and particularly shows details of the power supply voltage control device 20.
【0017】電源電圧制御装置20は、MOS形の電界
効果トランジスタT1 及びT2、逆流阻止ダイオード
D1及びD2、昇圧コンデンサC1及びC2、発振回路
OSC、フリップ・フロップFF、パルス幅変調回路P
WM1及びPWM2、電源駆動回路DV1及びDV2に
より構成される。かかる電源電圧制御回路20におい
て、トランジスタT1及びT2、ダイオードD1及びD
2、昇圧コンデンサC1及びC2は、D−D変換器とし
て機能する倍電圧回路を構成し、残りの回路素子は、倍
電圧回路の駆動回路を構成している。The power supply voltage controller 20 includes MOS field effect transistors T1 and T2, reverse current blocking diodes D1 and D2, boost capacitors C1 and C2, an oscillation circuit OSC, a flip-flop FF, and a pulse width modulation circuit P.
It is composed of WM1 and PWM2, and power supply drive circuits DV1 and DV2. In the power supply voltage control circuit 20, the transistors T1 and T2, the diodes D1 and D
2. The boost capacitors C1 and C2 form a voltage doubler circuit that functions as a D-D converter, and the remaining circuit elements form a drive circuit for the voltage doubler circuit.
【0018】図3の回路についての動作を以下に説明す
る。The operation of the circuit of FIG. 3 will be described below.
【0019】フリップ・フロップFFは、発振回路OS
Cの出力信号を受けて交番パルス信号をパルス幅変調回
路PWM1及びPWM2に順次与える。パルス幅変調回
路PWM1及びPWM2は、それぞれ、周波数−電圧変
換器F/Vの出力信号として車速センサ9で検出された
車速信号を入力して、フリップ・フロップFFからの交
番パルス信号のON−OFFデューティー比を変更す
る。従って、パルス幅変調回路PWM1及びPWM2か
ら出力される交番パルス信号には車速感応特性が付加さ
れ、車速の低下に伴い各パルスのON期間が増大する。
このような交番パルス信号は、電源駆動回路DV1及び
DV2をそれぞれ介して、倍電圧回路のトランジスタT
1及びT2のゲート信号としてその端子G1及びG2に
与えられる。The flip-flop FF is an oscillator circuit OS.
Upon receiving the output signal of C, the alternating pulse signal is sequentially given to the pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2. The pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2 respectively input the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 9 as an output signal of the frequency-voltage converter F / V, and turn on / off the alternating pulse signal from the flip-flop FF. Change the duty ratio. Therefore, a vehicle speed response characteristic is added to the alternating pulse signals output from the pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2, and the ON period of each pulse increases as the vehicle speed decreases.
Such an alternating pulse signal is transmitted through the power supply drive circuits DV1 and DV2 respectively to the transistor T of the voltage doubler circuit.
It is applied to its terminals G1 and G2 as gate signals of 1 and T2.
【0020】倍電圧回路は、ゲート信号としての交番パ
ルス信号に応答して車載バッテリー7の電源電圧を昇圧
する。即ち、パルス幅変調回路PWM1から出力される
第1の交番パルスがトランジスタT1を導通させると、
先ず、バッテリー7、トランジスタT1、コンデンサC
1、ダイオードD1、バッテリー7の閉回路が形成さ
れ、コンデンサC1は、最大で電源電圧まで充填され、
次いでパルス幅変調回路PWM2から出力される第2の
交番パルスがトランジスタT2を導通させると、パッテ
リー7、ダイオードD2、コンデンサC2、トランジス
タT2、バッテリー7の閉回路が形成され、コンデンサ
C2は、コンデンサC1と同一極性で最大で電源電圧ま
で充電される。従って結果として、直列に接続されたコ
ンデンサC1及びC2の両端で電源電圧の2倍の電圧が
得られる。The voltage doubler circuit boosts the power supply voltage of the vehicle battery 7 in response to the alternating pulse signal as the gate signal. That is, when the first alternating pulse output from the pulse width modulation circuit PWM1 makes the transistor T1 conductive,
First, battery 7, transistor T1, capacitor C
1, a closed circuit of the diode D1 and the battery 7 is formed, the capacitor C1 is filled up to the power supply voltage,
Then, when the second alternating pulse outputted from the pulse width modulation circuit PWM2 turns on the transistor T2, a closed circuit of the battery 7, the diode D2, the capacitor C2, the transistor T2 and the battery 7 is formed, and the capacitor C2 is connected to the capacitor C1. It is charged up to the power supply voltage with the same polarity as. Therefore, as a result, a voltage twice the power supply voltage is obtained across the capacitors C1 and C2 connected in series.
【0021】倍電圧回路の出力特性は、図4に示された
ように、車速感応特性により決定され、具体的には、低
速度、例えば、10km/H以下のときに、電源電圧の
2倍の最大電圧が得られるように決定され、それ以上の
車速の増加に伴って漸減するように決定される。The output characteristic of the voltage doubler circuit is determined by the vehicle speed response characteristic as shown in FIG. 4. Specifically, when the speed is low, for example, 10 km / H or less, it is twice the power supply voltage. Is determined so as to obtain the maximum voltage, and is gradually decreased with an increase in vehicle speed.
【0022】車速感応特性が付加された倍電圧回路、即
ち、電源電圧制御装置20の出力は、パワー出力回路2
2(図2)の制御のもとで三相モータ6の各巻線Lu、
Lv、Lwに順次供給される。三相モータ6の相回転制
御は、図2に関連して説明したように、操舵トルク特性
が付加されたパワー駆動回路21から出力された三相ス
テップ・パルス信号が、パワー出力回路22のMOS形
電界効果トランジスタTu、Tv及びTwの各ゲートG
u、Gv及びGwを順次トリガすることによって行われ
る。尚、操舵回転方向は、操舵トルク信号の極性弁別に
より、3相ステップ・パルス信号の相変換によって行わ
れる。The voltage doubler circuit to which the speed sensitive characteristic is added, that is, the output of the power supply voltage controller 20, is the power output circuit 2.
Each winding Lu of the three-phase motor 6 under the control of 2 (FIG. 2),
It is sequentially supplied to Lv and Lw. In the phase rotation control of the three-phase motor 6, as described with reference to FIG. 2, the three-phase step pulse signal output from the power drive circuit 21 to which the steering torque characteristic is added is the MOS of the power output circuit 22. -Shaped field effect transistors Tu, Tv and Tw each gate G
This is done by sequentially triggering u, Gv and Gw. The steering rotation direction is determined by the polarity discrimination of the steering torque signal and the phase conversion of the three-phase step pulse signal.
【0023】以上実施例の説明において、操舵補助の負
荷増大に対して電源電圧を昇圧するために、車速をモニ
ターして電源電圧制御装置20に車速感応特性を付加し
たが、操舵補助の負荷増大は、停車時或いは超低速走行
時に限らず、ステアリングホイールの操作速度の増大に
伴って生ずる。従って、車速をモニターすると共に舵速
をモニターすることも効果的である。In the above description of the embodiment, in order to boost the power supply voltage in response to an increase in the load of steering assistance, the vehicle speed is monitored and the power supply voltage control device 20 is provided with a vehicle speed response characteristic. Occurs not only when the vehicle is stopped or running at an extremely low speed, but also as the operation speed of the steering wheel increases. Therefore, it is effective to monitor the vehicle speed as well as the steering speed.
【0024】この場合、図3に破線で示されたように、
パルス幅変調回路PWM1及びPWM2に舵速センサ1
0で検出された舵速信号を入力して、交番パルス信号に
車速感応特性と共に舵速感応特性が付加される。舵速感
応特性を図5の電源電圧−車速特性曲線に反映すると、
破線と実線の相違として理解できる。In this case, as indicated by the broken line in FIG.
The steering speed sensor 1 is attached to the pulse width modulation circuits PWM1 and PWM2.
The steering speed signal detected at 0 is input, and the steering speed response characteristic is added to the alternating pulse signal together with the vehicle speed response characteristic. When the steering speed response characteristic is reflected in the power supply voltage-vehicle speed characteristic curve of FIG.
It can be understood as the difference between the broken line and the solid line.
【0025】更に、以上実施例の説明において、操舵補
助用の電動モーターとして、三相モーターが例示されて
いるが、三相又は四相の如き多相ステップ・モーター、
一般のDCモーター、ACサーボ・モーター等を使用す
ることも可能である。Further, in the above description of the embodiments, a three-phase motor is exemplified as an electric motor for assisting steering, but a multi-phase stepping motor such as a three-phase or four-phase motor,
It is also possible to use a general DC motor, AC servo motor, or the like.
【0026】また、実施例の説明において、電動モータ
ーによりラック軸を直接駆動して操舵補助力を加える形
式の電動パワーステアリング装置が例示されているが、
電動パワーステアリング装置として、電動モーターで油
圧ポンプを駆動し、油圧により操舵補助力を加える油圧
式のものも含まれることは勿論である。Further, in the description of the embodiments, an electric power steering device of the type in which a rack shaft is directly driven by an electric motor to apply a steering assist force is exemplified.
It goes without saying that the electric power steering device includes a hydraulic type device in which a hydraulic pump is driven by an electric motor and a steering assist force is hydraulically applied.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
DC−DC変換機能を利用して、操舵補助時に、車速の
減少に伴ってまた、車速の減少及び舵速の増加に伴っ
て、車載パッテリーの電源電圧を昇圧することにより、
負荷電流を実質的に減少させることから、電動パワース
テアリング装置の電気系統全体に亘って抵抗損失を減少
できる。従って、車載バッテリーから操舵補助用モータ
ーへの通電効率を改善することができる。As described above, according to the present invention,
By using the DC-DC conversion function, by boosting the power supply voltage of the vehicle-mounted battery at the time of assisting steering with a decrease in vehicle speed and with a decrease in vehicle speed and an increase in steering speed,
Since the load current is substantially reduced, resistance loss can be reduced throughout the electric system of the electric power steering system. Therefore, it is possible to improve the efficiency of energization from the vehicle-mounted battery to the steering assist motor.
【0028】また、本発明によれば、負荷電流の減少に
より電子制御回路を構成する半導体素子、更にモーター
自体を比較的小電流容量の高電圧機器で構成することが
でき、従って、電子制御回路、特にその電力部を小型化
できると共に、電子制御回路とモーターとを接続するワ
イヤーケーブルから漏れる電磁波ノイズを低減すること
ができる。Further, according to the present invention, the semiconductor element which constitutes the electronic control circuit by reducing the load current, and further the motor itself can be constituted by a high voltage device having a relatively small current capacity. In particular, it is possible to reduce the size of the electric power unit and reduce electromagnetic wave noise leaking from the wire cable connecting the electronic control circuit and the motor.
Claims (3)
に応答して、車速感応特性が付加された制御信号を出力
する電子制御回路を備え、操舵補助用のモーターに供給
される車載バッテリーの電源電圧が前記制御信号に応じ
て制御されるように構成された電動パワーステアリング
装置において、前記電子制御回路が、車速の減少に応じ
て、前記車載バッテリーの電源電圧を昇圧する電源電圧
制御装置を含むように構成されたことを特徴とする電動
パワーステアリング装置。1. A power supply voltage of an on-vehicle battery supplied to a steering assisting motor, comprising an electronic control circuit for outputting a control signal to which a vehicle speed sensitive characteristic is added in response to a vehicle speed signal detected by a vehicle speed sensor. In the electric power steering device configured to be controlled according to the control signal, the electronic control circuit includes a power supply voltage control device that boosts the power supply voltage of the vehicle-mounted battery in response to a decrease in vehicle speed. An electric power steering device comprising:
よって検出された舵速信号に応答し、舵速の増加に応じ
て、前記車載バッテリーの電源電圧を更に昇圧するよう
に構成されたことを特徴とする請求項1に記載の電動パ
ワーステアリング装置。2. The power supply voltage control device is configured to respond to a steering speed signal detected by a steering speed sensor, and further increase the power supply voltage of the vehicle-mounted battery according to an increase in the steering speed. The electric power steering device according to claim 1, wherein:
下のときに、最大で前記車載バッテリーの電源電圧のほ
ぼ2倍の電圧まで昇圧するように構成されたことを特徴
とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング
装置。3. The power supply voltage control device is configured to boost up to a voltage approximately twice as high as a power supply voltage of the vehicle-mounted battery at maximum when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined speed. Alternatively, the electric power steering device according to item 2.
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