WO2017057586A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2017057586A1
WO2017057586A1 PCT/JP2016/078841 JP2016078841W WO2017057586A1 WO 2017057586 A1 WO2017057586 A1 WO 2017057586A1 JP 2016078841 W JP2016078841 W JP 2016078841W WO 2017057586 A1 WO2017057586 A1 WO 2017057586A1
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WO
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electric motor
booster circuit
angular acceleration
condition
steering
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/078841
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English (en)
French (fr)
Inventor
宏明 谷川
松橋　秀一
透 古澤
岩崎　保
Original Assignee
株式会社ミツバ
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0475—Controlling other elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering apparatus.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-192652 for which it applied on September 30, 2015, and uses the content here.
  • the duty ratio of the PWM signal is set in advance based on the deviation between the target current value set based on the steering torque and the detected value of the current flowing through the electric motor.
  • the measured value exceeds 100%
  • the battery voltage is boosted. Therefore, it may take time for the duty ratio of the PWM signal to exceed 100%. Therefore, in a scene where the driver suddenly turns the steering wheel, the duty ratio of the PWM signal may not reach the predetermined threshold even if the steering assist force is actually required. That is, in the electric power steering device described in Patent Document 1, the voltage of the battery cannot be boosted at a desired timing, and the driver feels uncomfortable with the steering feeling due to the time lag until the voltage is actually boosted. An event is assumed.
  • An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can reduce a driver's uncomfortable feeling even when the steering wheel is suddenly turned off.
  • One aspect of the present invention is an electric motor that is driven by electric power from a power source to apply an auxiliary force to a steering shaft, a booster circuit that is connected to the power source and supplies a boosted voltage to the electric motor, and an angular acceleration of the electric motor And a boost control unit that starts boosting of the booster circuit when the determined start condition is satisfied by determining a start condition for controlling the start of boosting of the booster circuit based on the electric power steering apparatus.
  • one aspect of the present invention is the above-described electric power steering apparatus, wherein the boost control unit determines the start condition based on an angular acceleration and a rotational speed of the electric motor.
  • one aspect of the present invention is the above-described electric power steering device, wherein the boost control unit determines the start condition based on an angular acceleration of the electric motor and a vehicle speed of the vehicle.
  • one aspect of the present invention is the above-described electric power steering device, wherein the boost control unit is configured based on an angular acceleration of the electric motor when the boost circuit boosts the voltage of the power source.
  • a stop condition for stopping the boost of the booster circuit is further determined, and the boost of the booster circuit is stopped when the determined stop condition is satisfied.
  • one aspect of the present invention is the above-described electric power steering apparatus, wherein the start condition and the stop condition have a hysteresis width.
  • the electric power steering device in the embodiment drives an electric motor by electric power supplied from a power source based on a detection value of a torque sensor that detects a steering torque of a steering wheel for steering a vehicle. Then, a steering assist force (assist force) is applied to the steering shaft. Then, the electric power steering apparatus according to the embodiment determines a boosting circuit that boosts the voltage of the power supply and a start condition for controlling the start of boosting of the booster circuit based on the angular acceleration of the electric motor, and the determined start condition is And a boost control unit that starts boosting of the booster circuit when established.
  • EPS system Electric Power Steering System
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an electric power steering apparatus 1 according to the first embodiment.
  • an electric power steering apparatus 1 includes a steering handle 9, a torque sensor 10, a steering shaft 11, a gear box 12, a steering mechanism 13, an electric motor 14, a control device (controller) 15, a battery 16, and a rotation.
  • An angle detector 17 and a vehicle speed sensor 50 are provided.
  • the steering handle 9 is connected to the steering shaft 11.
  • the steering shaft 11 has one end connected to the steering handle 9 and the other end connected to the gear box 12.
  • a steering torque F applied between the steering shaft 11 and the gear box 12 is generated when the steering handle 9 is operated by the driver.
  • the steering shaft 11 rotates with a steering torque F.
  • the torque sensor 10 is for detecting a steering torque F generated in the steering shaft 11, and is composed of, for example, a torsion bar type torsional force detection sensor.
  • the torque sensor 10 outputs the detected steering torque F to the control device 15.
  • the steering mechanism 13 is connected to the gear box 12.
  • the steering mechanism 13 steers the front wheels (not shown) of the vehicle according to the driver's steering handle operating force and the steering torque F transmitted through the gear box 12.
  • the electric motor 14 is connected to the gear box 12.
  • the electric motor 14 is electrically connected to the control device 15.
  • the electric motor 14 is driven by a drive signal from the control device 15.
  • the electric motor 14 assists the steering force with which the steering mechanism 13 steers the front wheels of the vehicle. That is, the rotation of the electric motor 14 is transmitted to the steering shaft 11 through the gear box 12. Thereby, the operation of the steering mechanism 13 is assisted, and the labor burden on the driver for steering is reduced.
  • the electric motor 14 is a three-phase (U, V, W) brushless motor
  • the rotation angle detector 17 is provided in the electric motor 14.
  • the rotation angle detector 17 detects the rotation angle of the rotor of the electric motor 14.
  • the rotation angle detector 17 is a magnetic rotary encoder provided with a resolver or Hall IC.
  • the rotation angle detector 17 outputs an output signal corresponding to the detected rotation angle to the control device 15.
  • the control device 15 includes a circuit (processor, CPU, circuit) and is electrically connected to a battery 16 (power source) mounted on the vehicle.
  • the control device 15 controls the drive of the electric motor 14 so that the current flowing through the electric motor 14 becomes a target value.
  • the control device 15 controls the drive of the electric motor 14 based on the steering torque F detected by the torque sensor 10, thereby applying a steering assist force that assists the steering force of the steering mechanism 13 to the steering shaft 11. To do.
  • the vehicle speed sensor 50 measures the vehicle speed E of the vehicle on which the electric power steering device 1 is mounted. The vehicle speed sensor 50 supplies the measured vehicle speed E to the control device 15.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the control device 15 according to the first embodiment.
  • the control device 15 includes a booster circuit 20, a motor drive unit 21, and a control unit 22 (circuit (processor, CPU, circuit)).
  • the booster circuit 20 is connected to the battery (power source) 16 and the motor drive unit 21 and is supplied with a voltage (hereinafter referred to as “battery voltage”) V b from the battery 16.
  • Battery voltage a voltage
  • Booster circuit 20 boosts the battery voltage V b on the basis of the boosting circuit driving signal supplied from the control unit 22, it boosted voltage (hereinafter, referred to as "boost voltage”.) Supplying V s to the motor driving unit 21 .
  • the step-up circuit 20 when the booster circuit drive signal from the control unit 22 is not supplied, does not boost the battery voltage V b. Therefore, the booster circuit 20 supplies the battery voltage Vb as it is to the motor drive unit 21 when the booster circuit drive signal from the control unit 22 is not supplied.
  • the motor drive unit 21 applies the voltage supplied from the booster circuit 20 to the electric motor 14 based on the drive signal supplied from the control unit 22.
  • the motor drive unit 21 is an inverter circuit including a plurality of switching elements. Based on the drive signal supplied from the control unit 22, the motor drive unit 21 drives a switching element (described later) by PWM (pulse width modulation), and applies a predetermined drive voltage to the electric motor 14. Drive.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the motor driving unit 21 according to the first embodiment.
  • the motor drive unit 21 converts the DC voltage supplied from the booster circuit 20 into an AC voltage and applies it to the electric motor 14.
  • the motor drive unit 21 includes six switching elements 121UH, 121UL, 121VH, 121VL, 121WH, and 121WL.
  • the motor drive unit 21 switches on and off the switching elements 121UH to 121WL to convert a DC voltage into an AC voltage.
  • the switching elements 121UH and 121UL connected in series, the switching elements 121VH and 121VL connected in series, and the switching elements 121WH and 121WL connected in series are respectively connected via current measuring units 30U, 30V, and 30W. It is connected in parallel with the ground potential.
  • the connection point of the switching elements 121UH and 121UL is connected to one end of the coil U.
  • the connection points of the switching elements 121VH and 121VL and the connection points of the switching elements 121WH and 121WL are connected to one end of the coil V and one end of the coil W, respectively.
  • Each of the switching elements 121UH to 121WL has a configuration in which, for example, an FET (Field-Effect-Transistor) or an IGBT (Insulated Gate-Bipolar-Transistor) and a free-wheeling diode are connected in parallel. ing. In this embodiment, the case where an FET is used is described, and a parasitic diode inside the FET has a function of a free wheel diode.
  • the switching elements 121UH to 121WL are switched on and off based on a drive signal input from the control unit 22.
  • the current measuring units 30U, 30V, and 30W are connected to the switching elements 121UH and 121UL, the switching elements 121VH and 121VL, and the switching elements 121WH and 121WL, respectively, between the ground levels in the motor driving unit 21.
  • the current measuring units 30U, 30V, and 30W are configured by shunt resistors.
  • Current measuring unit 30 U, 30 V, 30 W a current value flowing through the motor drive unit 21, i.e., to measure the current value I m, which is input to the electric motor 14.
  • the current measuring units 30U, 30V, and 30W output the measured current value Im to the control unit 22.
  • this embodiment demonstrates the case where the current measurement parts 30U, 30V, and 30W are shunt resistances, this invention is not limited to this.
  • the control unit 22 includes an angle acquisition unit 221, a target current acquisition unit 222, a difference calculation unit 223, a PI calculation unit 224, a drive signal acquisition unit 225, and a boost control unit 226.
  • the angle acquisition unit 221 acquires the angular acceleration A of the electric motor 14 based on the rotation angle supplied from the rotation angle detection unit 17. For example, the angle acquisition unit 221 acquires an output signal corresponding to the rotation angle supplied from the rotation angle detection unit 17. The angle acquisition unit 221 detects a change amount per unit time of the output signal indicating the rotation angle supplied from the rotation angle detection unit 17, and the number of rotations of the electric motor 14 (the rotor of the electric motor 14) from the detected change amount. N is calculated. From this rotational speed N, the angular velocity ⁇ of the electric motor 14 is obtained. The angle acquisition unit 221 calculates the angular acceleration A of the electric motor 14 based on the calculated change amount per unit time of the rotation speed N. The angle acquisition unit 221 supplies the calculated angular acceleration A to the boost control unit 226.
  • the target current acquisition unit 222 is based on the vehicle speed E measured by the vehicle speed sensor 50 and the steering torque F supplied from the torque sensor 10. that the value ".) to get the I t.
  • Target current acquisition unit 222 supplies the target current value I t acquired the difference calculation unit 223.
  • the target current acquisition unit 222 may acquire the target current value It based on, for example, a preset calculation formula or table. These calculations and tables, for example, based on the vehicle speed E and the steering torque F, so that the target current value I t of the electric motor 14 can be determined, it may be determined experimentally or theoretically.
  • the look-up table comprising a respective vehicle speed, and the steering torque F, and a target current value I t of the motor current associated with each combination of the vehicle speed E and the steering torque F May be stored in the storage unit (memory) 29 in advance. Then, the target current acquisition unit 222, a target current value I t corresponding to the steering torque F and the supply vehicle speed E from the torque sensor 10 acquired from the look-up table, the difference calculating a target current value I t obtained To the unit 223.
  • the PI calculation unit 224 executes P (Proportional) control processing and I (Integral) control processing (hereinafter referred to as “PI control”) on the difference value ⁇ I supplied from the difference calculation unit 223. Then, a command value V d that attempts to bring the difference value ⁇ I close to a predetermined value, for example, 0 is calculated.
  • the command value Vd is a voltage value applied to the electric motor 14.
  • the PI calculation unit 224 supplies the calculated command value Vd to the boost control unit 226 and the drive signal acquisition unit 225.
  • PID control may be sufficient and other feedback control may be sufficient.
  • Drive signal acquiring unit 225 the command value V d supplied from the PI calculation portion 224, a pulse width modulation the switching elements of the motor driving portion 21: each consisting of pulses for driving on and off by (PWM Pulse Width Modulation) It converts into a drive signal, ie, a pulse width modulation signal.
  • the drive signal acquisition unit 225 supplies the converted drive signal to the motor drive unit 21.
  • the step-up control unit 226 estimates the high-speed rotation of the electric motor 14 based on the increase in the angular acceleration A of the electric motor 14 and determines the timing for starting the operation of the step-up circuit 20. Further, the boost control unit 226 estimates the low speed rotation of the electric motor 14 based on the decrease in the angular acceleration A of the electric motor 14 and determines the timing for stopping the operation of the booster circuit 20. That is, the boost control unit 226 controls driving of the booster circuit 20 based on the angular acceleration A of the electric motor 14.
  • the case where the electric motor 14 rotates at a high speed is a case where the steering handle 9 is largely turned in a short time by the driver.
  • the case where the electric motor 14 rotates at a high speed is a case where the steering assist force is required immediately.
  • the boost control unit 226 immediately starts boosting of the booster circuit 20, thereby immediately steering.
  • a steering assist force can be applied to the shaft 11.
  • the boost control unit 226 acquires the value of the boost voltage V s supplied from the boost circuit 20 to the motor drive unit 21 and controls the boost circuit 20 so that the acquired boost voltage V s becomes a desired voltage.
  • the step-up control unit 226 determines a control condition for controlling the step-up of the step-up circuit 20 based on the angular acceleration A supplied from the angle acquisition unit 221.
  • the control condition includes a first start condition and a first stop condition.
  • the first start condition is a condition for controlling the timing at which the booster circuit 20 starts boosting the battery voltage Vb .
  • the first stop condition is a condition for controlling the timing at which the boosting of the battery voltage Vb by the booster circuit 20 is stopped. Therefore, the first start condition is a condition used when the booster circuit 20 does not boost the battery voltage Vb .
  • the first stop condition is a condition used when the booster circuit 20 boosts the battery voltage Vb .
  • the first start condition changes in real time according to the angular acceleration A supplied from the angle acquisition unit 221.
  • a first start map including the angular acceleration of each electric motor 14 and a first start condition associated with each angular acceleration is stored in advance in the storage unit 29 (or the external storage unit 29) in the boost control unit 226. It is remembered.
  • voltage rise control part 226 is determined by acquiring the 1st start condition corresponding to the angular acceleration A supplied from the angle acquisition part 221 from the said 1st start map.
  • a case where the command value V d corresponds to the first start condition referred to as a first starting condition is satisfied.
  • the first start condition is set such that the range of the condition is wider as the angular acceleration A is higher. That is, the first starting condition as the angular acceleration A is higher command value V d corresponding to the first starting condition is increased is higher value is set.
  • the command value V d that the angular acceleration A corresponds to the first starting condition as is the high value increases, the boosting of the booster circuit 20 is started earlier.
  • the first stop condition changes in real time according to the angular acceleration A supplied from the angle acquisition unit 221.
  • a first stop map including the angular acceleration of each electric motor 14 and a first stop condition associated with each angular acceleration is stored in advance in the storage unit 29 (or the external storage unit 29) in the boost control unit 226. It is remembered.
  • voltage rise control part 226 is determined by acquiring the 1st stop condition corresponding to the angular acceleration A supplied from the angle acquisition part 221 from the said 1st stop map.
  • the command value V d corresponds to the first stop condition
  • the first stop condition is set to have a wider range of conditions as the angular acceleration A is lower. That is, the first stop condition as the angular acceleration A is higher command value V d corresponding to the first stop condition is increased is at a lower value is set.
  • the command value V d that the angular acceleration A corresponds to the first starting condition as is the lower value increases, the boosting of the booster circuit 20 is stopped earlier.
  • the electric power steering apparatus 1 determines the first start condition for controlling the start of boosting of the booster circuit 20 based on the angular acceleration of the electric motor 14, and determines the first start thus determined.
  • the condition is satisfied, boosting of the booster circuit 20 is started. Therefore, since the voltage of the battery can be boosted at a desired timing, it is possible to reduce the driver's uncomfortable feeling of steering feeling. That is, it is possible to perform pressure increase control without delay when assisting the steering force.
  • the electric power steering apparatus 1 in the first embodiment described above stops the boosting of the booster circuit 20 based on the angular acceleration of the electric motor 14 when the booster circuit 20 boosts the battery voltage Vb .
  • the first stop condition is further determined, and the boost of the booster circuit 20 is stopped when the determined first stop condition is satisfied. Therefore, since the boosting of the battery voltage can be stopped at a desired timing, it is possible to reduce the driver's uncomfortable feeling of steering feeling.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the electric power steering apparatus 1A according to the second embodiment.
  • the electric power steering apparatus 1A includes a steering handle 9, a torque sensor 10, a steering shaft 11, a gear box 12, a steering mechanism 13, an electric motor 14, a control device 15A, a battery 16, and a rotation angle detection unit. 17 and a vehicle speed sensor 50 are provided.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the control device 15A according to the second embodiment.
  • the control device 15A includes a booster circuit 20, a motor drive unit 21, and a control unit 22A.
  • the control unit 22A includes an angle acquisition unit 221A, a target current acquisition unit 222, a difference calculation unit 223, a PI calculation unit 224, a drive signal acquisition unit 225, and a boost control unit 226A.
  • the angle acquisition unit 221A acquires the rotation speed N and the angular acceleration A of the electric motor 14 based on the rotation angle supplied from the rotation angle detection unit 17. For example, the angle acquisition unit 221 ⁇ / b> A acquires an output signal corresponding to the rotation angle supplied from the rotation angle detection unit 17. The angle acquisition unit 221A detects the change amount per unit time of the output signal indicating the rotation angle supplied from the rotation angle detection unit 17, and the number of rotations of the electric motor 14 (the rotor of the electric motor 14) from the detected change amount. N is calculated. From this rotational speed N, the angular velocity ⁇ of the electric motor 14 is obtained.
  • the angle acquisition unit 221A calculates the angular acceleration A of the electric motor 14 based on the change amount of the calculated rotation speed N per unit time.
  • the angle acquisition unit 221A supplies the calculated rotation speed N and angular acceleration A to the boost control unit 226A.
  • the step-up control unit 226A estimates the high-speed rotation of the electric motor 14 based on the increase in the angular acceleration A and the rotation speed N of the electric motor 14, and determines the timing for starting the operation of the step-up circuit 20. Further, the boost control unit 226A estimates the low-speed rotation of the electric motor 14 based on the decrease in the angular acceleration A and the rotation speed N of the electric motor 14, and determines the timing for stopping the operation of the booster circuit 20. That is, the boost control unit 226 ⁇ / b> A controls driving of the booster circuit 20 based on the angular acceleration A and the rotation speed N of the electric motor 14.
  • the case where the electric motor 14 rotates at a high speed is a case where the steering handle 9 is largely turned in a short time by the driver. That is, the case where the electric motor 14 rotates at a high speed is a case where the steering assist force is required immediately. For example, a case where the steering handle is suddenly turned off by the driver in the traveling vehicle is assumed. Therefore, when it is estimated that the electric motor 14 is rotating at high speed based on the angular acceleration A and the rotation speed N of the electric motor 14, the boost control unit 226A immediately starts boosting the boost circuit 20. Thus, the steering assist force can be immediately applied to the steering shaft 11.
  • the boost control unit 226A acquires the value of the boost voltage V s supplied from the boost circuit 20 to the motor drive unit 21, and controls the boost circuit 20 so that the acquired boost voltage V s becomes a desired voltage.
  • the step-up control unit 226A determines a control condition for controlling the step-up of the step-up circuit 20 based on the angular acceleration A and the rotation speed N supplied from the angle acquisition unit 221A.
  • the control condition includes a second start condition and a second stop condition.
  • the second start condition changes in real time according to the angular acceleration A and the rotation speed N supplied from the angle acquisition unit 221A.
  • the second start map having the second start condition associated with each combination of the angular acceleration of each electric motor 14, the rotation speed of each electric motor 14, and the angular acceleration and rotation speed of the electric motor 14 is boosted.
  • the information is stored in advance in the storage unit 29 (or the external storage unit 29) in the unit 226A.
  • voltage rise control part 226A is determined by acquiring the 2nd start condition corresponding to the combination of the angular acceleration A and the rotation speed N supplied from the angle acquisition part 221A from the said 2nd start map.
  • Boost control unit 226A includes the command value V d supplied from the PI calculation portion 224 when corresponding to the second start condition, it supplies the boosting circuit driving signal to the booster circuit 20.
  • the second starting condition is satisfied.
  • the second start condition is set to have a wider range of conditions as the angular acceleration A and the rotational speed N are higher. That is, the second starting condition as the command value V d that the angular acceleration A and the rotational speed N corresponding to the second starting condition as is the high value increases is set. Therefore, since the command value corresponding to the second start condition increases as the angular acceleration A and the rotational speed N are higher, the boosting of the booster circuit 20 is started earlier.
  • the second stop condition changes in real time according to the angular acceleration A and the rotation speed N supplied from the angle acquisition unit 221A.
  • the second stop map including the angular acceleration of each electric motor 14, the rotation speed of each electric motor 14, and the second stop condition associated with each combination of the angular acceleration and rotation speed of the electric motor 14 is boosted. It is stored in advance in the storage unit 29 (or external storage unit 29) in the control unit 226A. And the pressure
  • Boost control unit 226A includes the command value V d supplied from the PI calculation portion 224 when corresponding to the second stop condition, it stops the supply of the booster circuit drive signal to the step-up circuit 20.
  • the command value V d corresponds to the second stop condition
  • the range of the condition for the second stop condition is set wider as the angular acceleration A and the rotation speed N are lower values. That is, the second stop condition as the command value V d that the angular acceleration A and the rotational speed N corresponds to the second stop condition as is the lower value increases is set.
  • the command value V d that the angular acceleration A and the rotational speed N corresponds to the second stop condition as is the lower value increases, the boosting of the booster circuit 20 is stopped earlier.
  • the electric power steering apparatus 1A determines the second start condition for controlling the start of boosting of the booster circuit 20 based on the angular acceleration of the electric motor 14, and determines the determined second start.
  • the condition is satisfied, boosting of the booster circuit 20 is started. Therefore, since the voltage of the battery can be boosted at a desired timing, it is possible to reduce the driver's uncomfortable feeling of steering. That is, it is possible to perform pressure increase control without delay when assisting the steering force.
  • the second start condition is determined based on the angular acceleration and the rotation speed of the electric motor 14. Therefore, the electric power steering apparatus 1A can estimate the high-speed rotation more accurately than in the first embodiment.
  • the electric power steering apparatus 1A in the second embodiment described above stops the boosting of the booster circuit 20 based on the angular acceleration of the electric motor 14 when the booster circuit 20 boosts the battery voltage Vb .
  • the second stop condition is further determined, and the boosting of the booster circuit 20 is stopped when the determined second stop condition is satisfied. Therefore, since the boosting of the battery voltage can be stopped at a desired timing, it is possible to further reduce the driver's uncomfortable feeling of steering feeling.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an electric power steering apparatus 1B according to the third embodiment.
  • the electric power steering apparatus 1B includes a steering handle 9, a torque sensor 10, a steering shaft 11, a gear box 12, a steering mechanism 13, an electric motor 14, a control device 15B, a battery 16, and a rotation angle detection unit. 17 and a vehicle speed sensor 50 are provided.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the control device 15B according to the third embodiment.
  • the control device 15B includes a booster circuit 20, a motor drive unit 21, and a control unit 22B.
  • the control unit 22B includes an angle acquisition unit 221, a target current acquisition unit 222, a difference calculation unit 223, a PI calculation unit 224, a drive signal acquisition unit 225, and a boost control unit 226B.
  • the step-up control unit 226 ⁇ / b> B acquires the vehicle speed E measured by the vehicle speed sensor 50 and the angular acceleration A of the electric motor 14 acquired by the angle acquisition unit 221.
  • the step-up control unit 226B estimates high-speed rotation of the electric motor 14 based on the increase in the angular acceleration A and the vehicle speed E, and determines the timing for starting the operation of the step-up circuit 20.
  • the boost control unit 226B estimates the low speed rotation of the electric motor 14 based on the decrease in the angular acceleration A and the vehicle speed E, and determines the timing for stopping the operation of the boost circuit 20. That is, the boost control unit 226B controls driving of the booster circuit 20 based on the angular acceleration A and the vehicle speed E.
  • the case where the electric motor 14 rotates at a high speed is a case where the steering handle 9 is largely turned in a short time by the driver. That is, the case where the electric motor 14 rotates at a high speed is a case where the steering assist force is required immediately. For example, a case where the steering handle is suddenly turned off by the driver in the traveling vehicle is assumed. Therefore, when it is estimated that the electric motor 14 is rotating at a high speed based on the angular acceleration A and the vehicle speed E, the boost control unit 226B starts the boost of the booster circuit 20 to immediately start the steering shaft 11. A steering assist force can be applied to the.
  • the boost control unit 226B acquires the value of the boost voltage V s supplied from the boost circuit 20 to the motor drive unit 21, and controls the boost circuit 20 so that the acquired boost voltage V s becomes a desired voltage.
  • the boost control unit 226B determines a control condition for controlling the boost of the booster circuit 20 based on the angular acceleration A and the vehicle speed E supplied from the angle acquisition unit 221.
  • the control condition includes a third start condition and a third stop condition.
  • the third start condition changes in real time according to the angular acceleration A and the vehicle speed E supplied from the angle acquisition unit 221.
  • the boost control is performed on the third start map having the third start condition associated with each combination of the angular acceleration of each electric motor 14, the rotation speed of each electric motor 14, and the angular acceleration and rotation speed of the electric motor 14.
  • the information is stored in advance in the storage unit 29 (or the external storage unit 29) in the unit 226B.
  • voltage rise control part 226B is determined by acquiring the 3rd start condition corresponding to the combination of the angular acceleration A and the vehicle speed E which were supplied from the angle acquisition part 221 from the said 3rd start map.
  • Boost control unit 226B includes the command value V d supplied from the PI calculation unit 224 if applicable the third starting condition supplies a boosting circuit driving signal to the booster circuit 20.
  • a case where the command value V d corresponds to third starting condition referred to as a third starting condition is satisfied.
  • the third start condition is set such that the range of the condition is wider as the angular acceleration A and the vehicle speed E are higher values. That is, the third starting condition as the command value V d where the angular acceleration A and the vehicle speed E corresponding to the third starting condition as is the high value increases is set. Therefore, since the command value corresponding to the third start condition increases as the angular acceleration A and the vehicle speed E are higher, the boosting of the booster circuit 20 is started earlier.
  • the third stop condition changes in real time according to the angular acceleration A and the vehicle speed E supplied from the angle acquisition unit 221.
  • the third stop map including the angular acceleration of each electric motor 14, the rotation speed of each electric motor 14, and the third stop condition associated with each combination of the angular acceleration and rotation speed of the electric motor 14 is boosted. It is stored in advance in the storage unit 29 (or the external storage unit 29) in the control unit 226B. And the pressure
  • Boost control unit 226B includes the command value V d supplied from the PI calculation unit 224 if applicable the third stop condition, stops the supply of the booster circuit drive signal to the step-up circuit 20.
  • the third stop condition is set such that the range of the condition is wider as the angular acceleration A and the vehicle speed E are lower values. That is, the third stop condition such that the angular acceleration A and the vehicle speed E as the command value V d corresponding to the third stop condition is increased is at a lower value is set.
  • the command value V d where the angular acceleration A and the vehicle speed E corresponds to the third stop condition as is the lower value increases, the boosting of the booster circuit 20 is stopped earlier.
  • the electric power steering apparatus 1B determines the third start condition for controlling the start of boosting of the booster circuit 20 based on the angular acceleration of the electric motor 14, and determines the determined third start.
  • the condition is satisfied, boosting of the booster circuit 20 is started. Therefore, since the voltage of the battery can be boosted at a desired timing, it is possible to further reduce the driver's uncomfortable feeling of steering. That is, it is possible to perform pressure increase control without delay when assisting the steering force.
  • the third start condition is determined based on the angular acceleration of the electric motor 14 and the vehicle speed. Therefore, the electric power steering apparatus 1B can estimate the high-speed rotation more accurately than in the first embodiment.
  • the electric power steering apparatus 1B in the third embodiment described above stops the boosting of the booster circuit 20 based on the angular acceleration of the electric motor 14 when the booster circuit 20 boosts the battery voltage Vb .
  • the third stop condition is further determined, and the boost of the booster circuit 20 is stopped when the determined third stop condition is satisfied. Therefore, since the boosting of the battery voltage can be stopped at a desired timing, it is possible to further reduce the driver's uncomfortable feeling of steering feeling.
  • the start condition (first to third start condition) and the stop condition (first to third stop condition) may have a hysteresis width. That is, the range of the stop condition is made narrower than the start condition. Accordingly, it is possible to repeatedly between boost and non boost command value V d booster circuit 20 in between the short time can vary (chattering) is prevented from occurring, the driver's steering feeling The uncomfortable feeling can be further reduced.
  • the start condition and the stop condition may be the same condition.
  • the case where the start condition is not satisfied may be set as the condition where the stop condition is satisfied.
  • Each unit of the control unit 22 may be realized by hardware, or may be realized by a combination of hardware and software. Further, the computer may function as a part of the control unit 22 by executing the program.
  • the program may be stored in a computer-readable medium, or may be configured to be stored in a storage device connected to a network.
  • the boost control units 226, 226A, and 226B in the above-described embodiment may be realized by a computer.
  • a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system.
  • the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time.
  • the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. It may be realized using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).
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Abstract

電動パワーステアリング装置は、電源からの電力によって駆動されステアリングシャフトに補助力を付与する電動モータと、前記電源に接続され前記電動モータに昇圧電圧を供給する昇圧回路と、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し決定した前記開始条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、を備える。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
　本願は、２０１５年９月３０日に出願された特願２０１５－１９２６５２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、運転者等によって操舵用のステアリングハンドルに加わる操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルクに応じた操舵アシスト力をモータにより発生させてステアリングハンドルに付与する電動パワーステアリング装置が知られている。最近では、バッテリの電圧を昇圧回路で昇圧し、昇圧した電圧をモータ駆動回路に供給することで、より多くの操舵アシスト力を得ることができる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　このような装置において、操舵アシスト力が不足しないようにバッテリの電圧を高めるように、昇圧回路によって常時昇圧を実施すると、昇圧回路が大型化する。さらに、昇圧回路を構成するトランジスタのスイッチング動作に基づくスイッチングロスが常に発生する。その結果、昇圧回路におけるエネルギー損失が比較的大きいという課題がある。特許文献１には、モータ駆動回路のスイッチング素子をオン・オフさせるＰＷＭ（pulse width modulation）信号のデューティ比が所定の閾値（１００％）を超えた場合にのみ、昇圧回路でバッテリの電圧を昇圧する電動パワーステアリング装置が記載されている。
特開２００３－２００８４５号公報
　ここで、特許文献１に記載されている電動パワーステアリング装置では、操舵トルクに基づき設定される目標電流値と電動モータに流れる電流の検出値との偏差に基づきＰＷＭ信号のデューティ比が予め設定された値である１００％を超えた場合にバッテリ電圧の昇圧を実施する。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％を超えるには時間を要する場合がある。したがって、運転者が急にステアリングハンドルを切るような場面では、実際に操舵アシスト力が必要であってもＰＷＭ信号のデューティ比が所定の閾値に到達していない場合があった。すなわち、特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置では、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができず、実際に昇圧されるまでのタイムラグによって、運転者が操舵フィーリングに違和感を覚える事象が想定される。
　本発明の目的は、急にステアリングハンドルが切られるような場合でも、運転者の操舵フィーリングの違和感を軽減す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である。
　本発明の一態様は、電源からの電力によって駆動されステアリングシャフトに補助力を付与する電動モータと、前記電源に接続され前記電動モータに昇圧電圧を供給する昇圧回路と、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し決定した前記開始条件が成立した場合に前記昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、を備える電動パワーステアリング装置である。
　また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と回転数とに基づいて前記開始条件を決定する。
　また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と前記車両の車速とに基づいて前記開始条件を決定する。
　また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記昇圧制御部は、前記昇圧回路が前記電源の電圧を昇圧している場合に、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧を停止させる停止条件をさらに決定し、決定した前記停止条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を停止する。
　また、本発明の一態様は、上述の電動パワーステアリング装置であって、前記開始条件と前記停止条件とはヒステリシス幅を備える。
　以上説明したように、本発明によれば、急にステアリングハンドルが切られるような場合でも運転者の操舵フィーリングの違和感を軽減す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ができる。
第１の実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における制御装置の概略構成の一例を示す図である。 第１の実施形態におけるモータ駆動部の概略構成の一例を示す図である。 第２の実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成の一例を示す図である。 第２の実施形態における制御装置の概略構成の一例を示す図である。 第３の実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成の一例を示す図である。 第３の実施形態における制御装置の概略構成の一例を示す図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
　実施形態における電動パワーステアリング装置（ＥＰＳシステム：Electric Power Steering System）は、車両の操舵用のステアリングハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサの検出値に基づいて電源から供給される電力によって電動モータを駆動し、上記ステアリングシャフトに操舵補助力（補助力）を付与する。そして、実施形態における電動パワーステアリング装置は、電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、電動モータの角加速度に基づいて昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し、決定した前記開始条件が成立する場合に昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、を備える。以下、実施形態における電動パワーステアリング装置を、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングハンドル９、トルクセンサ１０、ステアリングシャフト１１、ギアボックス１２、舵取機構１３、電動モータ１４、制御装置（コントローラ）１５、バッテリ１６、回転角検出部１７及び車速センサ５０を備える。
　ステアリングハンドル９は、ステアリングシャフト１１に接続されている。ステアリングシャフト１１は、一端がステアリングハンドル９に接続され、他端がギアボックス１２に接続されている。ステアリングシャフト１１は、ステアリングハンドル９が運転者により操作されると、ギアボックス１２との間に加わる操舵トルクＦが発生する。ステアリングシャフト１１は、操舵トルクＦを伴って回転する。トルクセンサ１０は、ステアリングシャフト１１に発生する操舵トルクＦを検出するためのものであって、例えば、トーションバー式の捩れ力検出センサから構成されている。トルクセンサ１０は、検出した操舵トルクＦを制御装置１５に出力する。
　舵取機構１３は、ギアボックス１２と連結されている。舵取機構１３は、ギアボックス１２を介して伝達された運転者のステアリングハンドルの操作力と操舵トルクＦに応じて車両の前輪（不図示）を操舵する。
　電動モータ１４は、ギアボックス１２と連結されている。電動モータ１４は、制御装置１５に電気的に接続されている。電動モータ１４は、制御装置１５からの駆動信号により駆動される。電動モータ１４は、舵取機構１３が車両の前輪を操舵する操舵力をアシストする。すなわち、電動モータ１４の回転がギアボックス１２を介してステアリングシャフト１１に伝達される。これにより、舵取機構１３の動作が補助され、舵取りのための運転者の労力負担が軽減される。以下、本実施形態では、電動モータ１４が３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のブラシレスモータである場合について説明する。
　回転角検出部１７は、電動モータ１４に備えられている。回転角検出部１７は、電動モータ１４のロータの回転角度を検出する。例えば、回転角検出部１７は、レゾルバ又はホールＩＣを備えた磁気式のロータリエンコーダである。回転角検出部１７は、検出した回転角度に応じた出力信号を制御装置１５に出力する。
　制御装置１５は、回路（プロセッサ、ＣＰＵ、circuitry）を含み、車両に搭載されているバッテリ１６（電源）に電気的に接続されている。制御装置１５は、電動モータ１４に流れる電流が目標値になるように電動モータ１４の駆動を制御する。また、制御装置１５は、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクＦに基づいて電動モータ１４の駆動を制御することで、舵取機構１３の操舵力をアシストする操舵補助力をステアリングシャフト１１に付与する。
　車速センサ５０は、電動パワーステアリング装置１が搭載された車両の車速Ｅを測定する。車速センサ５０は、測定した車速Ｅを制御装置１５に供給する。
　図２は、第１の実施形態における制御装置１５の概略構成の一例を示す図である。図２に示すように、制御装置１５は、昇圧回路２０、モータ駆動部２１及び制御部２２（回路（プロセッサ、ＣＰＵ、circuitry））を備える。
　昇圧回路２０は、バッテリ（電源）１６及びモータ駆動部２１に接続され、バッテリ１６からの電圧（以下、「バッテリ電圧」という。）Ｖｂが供給される。昇圧回路２０は、制御部２２から供給される昇圧回路駆動信号に基づいてバッテリ電圧Ｖｂを昇圧し、昇圧した電圧（以下、「昇圧電圧」という。）Ｖｓをモータ駆動部２１に供給する。ただし、昇圧回路２０は、制御部２２からの昇圧回路駆動信号が供給されない場合には、バッテリ電圧Ｖｂを昇圧しない。したがって、昇圧回路２０は、制御部２２からの昇圧回路駆動信号が供給されない場合には、バッテリ電圧Ｖｂをそのままモータ駆動部２１に供給する。
　モータ駆動部２１は、制御部２２から供給される駆動信号に基づいて昇圧回路２０から供給される電圧を電動モータ１４に印加する。例えば、モータ駆動部２１は、複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路である。モータ駆動部２１は、制御部２２から供給される駆動信号に基づいて、後述するスイッチング素子をそれぞれＰＷＭ（パルス幅変調）駆動し、電動モータ１４に所定の駆動電圧を印加して、電動モータ１４を駆動する。
　図３は、第１の実施形態におけるモータ駆動部２１の概略構成の一例を示す図である。図３に示すように、モータ駆動部２１は、昇圧回路２０から供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動モータ１４に印加する。昇圧回路２０から供給される直流電圧とは、バッテリ電圧Ｖｂ又は昇圧電圧Ｖｓである。
　モータ駆動部２１は、６つのスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬ、１２１ＶＨ、１２１ＶＬ、１２１ＷＨ、１２１ＷＬを備えている。モータ駆動部２１は、スイッチング素子１２１ＵＨ～１２１ＷＬのオンとオフとを切り替えて直流電圧を交流電圧に変換する。
　直列に接続されたスイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬと、直列に接続されたスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬとは、それぞれ、電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗを介して接地電位との間に並列に接続されている。また、スイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬの接続点は、コイルＵの一端に接続されている。スイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬの接続点、及びスイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬの接続点は、それぞれがコイルＶの一端、コイルＷの一端に接続されている。
　各スイッチング素子１２１ＵＨ～１２１ＷＬは、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）、あるいはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などと、還流ダイオードとが並列に接続された構成を有している。なお、本実施形態においては、ＦＥＴを用いた場合を説明しており、ＦＥＴ内部の寄生ダイオードが還流ダイオードの機能を有している。また、各スイッチング素子１２１ＵＨ～１２１ＷＬは、制御部２２から入力される駆動信号に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。
　電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗは、モータ駆動部２１の内部において、スイッチング素子１２１ＵＨ、１２１ＵＬと、スイッチング素子１２１ＶＨ、１２１ＶＬと、スイッチング素子１２１ＷＨ、１２１ＷＬに、それぞれグラウンドレベルの間に接続されている。例えば、電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗはシャント抵抗により構成されている。電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗは、モータ駆動部２１に流れる電流値、すなわち電動モータ１４に入力される電流値Ｉｍを測定する。電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗは、測定した電流値Ｉｍを制御部２２に出力する。なお、本実施形態では、電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗがシャント抵抗である場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。
　図２に戻り、制御部２２は、角度取得部２２１、目標電流取得部２２２、差分演算部２２３、ＰＩ演算部２２４、駆動信号取得部２２５及び昇圧制御部２２６を備える。
　角度取得部２２１は、回転角検出部１７から供給された回転角度に基づいて電動モータ１４の角加速度Ａを取得する。例えば、角度取得部２２１は、回転角検出部１７から供給された回転角度に応じた出力信号を取得する。角度取得部２２１は、回転角検出部１７から供給される回転角を示す出力信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量から電動モータ１４（電動モータ１４のロータ）の回転数Ｎを算出する。この回転数Ｎより電動モータ１４の角速度ωが求められる。角度取得部２２１は、算出した回転数Ｎの単位時間あたりの変化量に基づいて電動モータ１４の角加速度Ａを算出する。角度取得部２２１は、算出した角加速度Ａを昇圧制御部２２６に供給する。
　目標電流取得部２２２は、車速センサ５０が測定した車両の車速Ｅとトルクセンサ１０から供給された操舵トルクＦとに基づいて、電動モータ１４に通電するモータ電流の目標値（以下、「目標電流値」という。）Ｉｔを取得する。目標電流取得部２２２は、取得した目標電流値Ｉｔを差分演算部２２３に供給する。目標電流取得部２２２は、例えば予め設定された計算式やテーブルに基づき目標電流値Ｉｔを取得してもよい。これら計算式やテーブルは、例えば車速Ｅと操舵トルクＦとに基づいて、電動モータ１４の目標電流値Ｉｔが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブルを用いる場合には、各車速と、各操舵トルクＦと、その車速Ｅと操舵トルクＦとの組み合わせ毎に関連付けられたモータ電流の目標電流値Ｉｔとを備えるルックアップテーブルを記憶部（メモリー）２９に予め記憶されていてもよい。そして、目標電流取得部２２２は、トルクセンサ１０から供給された車速Ｅと操舵トルクＦとに対応する目標電流値Ｉｔを上記ルックアップテーブルから取得し、取得した目標電流値Ｉｔを差分演算部２２３に供給する。
　差分演算部２２３は、目標電流取得部２２２から目標電流値Ｉｔを取得する。差分演算部２２３は、モータ駆動部２１の電流測定部３０Ｕ、３０Ｖ、３０Ｗが測定した電流値Ｉｍを取得する。差分演算部２２３は、目標電流取得部２２２から供給された目標電流値Ｉｔに対して、モータ駆動部２１から取得した電流値Ｉｍを減算することで差分値ΔＩ（＝目標電流値Ｉｔ－電流値Ｉｍ）を取得する。差分演算部２２３は、取得した差分値ΔＩをＰＩ演算部２２４に供給する。
　ＰＩ演算部２２４は、差分演算部２２３から供給された差分値ΔＩに対してＰ（Proportional：比例）制御処理及びＩ（Integral：積分）制御処理（以下、「ＰＩ制御」という。）を実行し、差分値ΔＩを所定値、例えば０に近づけようとする指令値Ｖｄを演算する。例えば、指令値Ｖｄは電動モータ１４に印加する電圧値である。ＰＩ演算部２２４は、演算した指令値Ｖｄを昇圧制御部２２６及び駆動信号取得部２２５に供給する。ただし、本実施形態では、ＰＩ制御に限定されず、ＰＩＤ制御でもよいし、その他のフィードバック制御でもよい。
　駆動信号取得部２２５は、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄを、モータ駆動部２１の各スイッチング素子をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）によりオン・オフ駆動させる各パルスからなる駆動信号、すなわちパルス幅変調信号に変換する。駆動信号取得部２２５は、変換した駆動信号をモータ駆動部２１に供給する。
　昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａの上昇により電動モータ１４の高速回転を推定し、昇圧回路２０の動作を開始するタイミングを決定する。また、昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａの低下により電動モータ１４の低速回転を推定し、昇圧回路２０を動作を停止させるタイミングを決定する。すなわち、昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａに基づいて昇圧回路２０の駆動を制御する。電動モータ１４が高速回転する場合とは、運転者によりステアリングハンドル９が短時間に大きく切られた場合である。すなわち、電動モータ１４が高速回転する場合とは、操舵補助力が早急に必要な場合であり、例えば、走行中の車両において運転者によって急にステアリングハンドルが切られるような場合が想定される。したがって、昇圧制御部２２６は、電動モータ１４の角加速度Ａに基づいて電動モータ１４が高速回転していると推定した場合には、即座に昇圧回路２０の昇圧を開始させることで、すぐにステアリングシャフト１１に対して操舵補助力を付与することができる。昇圧制御部２２６は、昇圧回路２０からモータ駆動部２１に供給される昇圧電圧Ｖｓの値を取得し、取得した昇圧電圧Ｖｓが所望の電圧になるように昇圧回路２０を制御する。
　以下に、第１の実施形態における昇圧制御部２２６の処理を、具体的に説明する。
　昇圧制御部２２６は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに基づいて、昇圧回路２０の昇圧を制御する制御条件を決定する。制御条件は、第１開始条件と第１停止条件とを備える。第１開始条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖｂの昇圧を開始するタイミングを制御する条件である。第１停止条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖｂの昇圧を停止するタイミングを制御する条件である。したがって、第１開始条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖｂの昇圧が行われていない場合に使用される条件である。一方、第１停止条件は、昇圧回路２０によるバッテリ電圧Ｖｂの昇圧が行われている場合に使用される条件である。
　第１開始条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、その角加速度毎に関連付けられた第１開始条件とを備える第１開始マップを昇圧制御部２２６内の記憶部２９（又は外部の記憶部２９）に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに対応する第１開始条件を上記第１開始マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６は、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄが第１開始条件に該当する場合には、昇圧回路駆動信号を昇圧回路２０に供給する。なお、指令値Ｖｄが第１開始条件に該当する場合を、第１開始条件が成立するという。また、第１開始条件は、角加速度Ａが高い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａが高い値であるほど第１開始条件に該当する指令値Ｖｄが多くなるように第１開始条件が設定されている。したがって、角加速度Ａが高い値であるほど第１開始条件に該当する指令値Ｖｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く開始される。
　第１停止条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、その角加速度毎に関連付けられた第１停止条件とを備える第１停止マップを昇圧制御部２２６内の記憶部２９（又は外部の記憶部２９）に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａに対応する第１停止条件を上記第１停止マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６は、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄが第１停止条件に該当する場合には、昇圧回路２０に対する昇圧回路駆動信号の供給を停止する。なお、指令値Ｖｄが第１停止条件に該当する場合を、第１停止条件が成立するという。また、第１停止条件は、角加速度Ａが低い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａが低い値であるほど第１停止条件に該当する指令値Ｖｄが多くなるように第１停止条件が設定されている。したがって、角加速度Ａが低い値であるほど第１開始条件に該当する指令値Ｖｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く停止される。
　上述したように、第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１は、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する第１開始条件を決定し、決定した第１開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感を低減させることができる。すなわち、操舵力をアシストする際に遅れがない昇圧制御が可能となる。
　また、上述した第１の実施形態における電動パワーステアリング装置１は、昇圧回路２０がバッテリ電圧Ｖｂを昇圧している場合に、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧を停止させる第１停止条件をさらに決定し、決定した第１停止条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を停止する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧の昇圧を停止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感を低減することができる。
（第２の実施形態）
　図４は、第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。図４に示すように、電動パワーステアリング装置１Ａは、ステアリングハンドル９、トルクセンサ１０、ステアリングシャフト１１、ギアボックス１２、舵取機構１３、電動モータ１４、制御装置１５Ａ、バッテリ１６、回転角検出部１７及び車速センサ５０を備える。
　図５は、第２の実施形態における制御装置１５Ａの概略構成の一例を示す図である。制御装置１５Ａは、昇圧回路２０、モータ駆動部２１及び制御部２２Ａを備える。制御部２２Ａは、角度取得部２２１Ａ、目標電流取得部２２２、差分演算部２２３、ＰＩ演算部２２４、駆動信号取得部２２５及び昇圧制御部２２６Ａを備える。
　角度取得部２２１Ａは、回転角検出部１７から供給された回転角度に基づいて電動モータ１４の回転数Ｎ及び角加速度Ａを取得する。例えば、角度取得部２２１Ａは、回転角検出部１７から供給された回転角度に応じた出力信号を取得する。角度取得部２２１Ａは、回転角検出部１７から供給される回転角を示す出力信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量から電動モータ１４（電動モータ１４のロータ）の回転数Ｎを算出する。この回転数Ｎより電動モータ１４の角速度ωが求められる。角度取得部２２１Ａは、算出した回転数Ｎの単位時間あたりの変化量に基づいて電動モータ１４の角加速度Ａを算出する。角度取得部２２１Ａは、算出した回転数Ｎと角加速度Ａとを昇圧制御部２２６Ａに供給する。
　昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとの上昇により電動モータ１４の高速回転を推定し、昇圧回路２０の動作を開始するタイミングを決定する。また、昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとの低下により電動モータ１４の低速回転を推定し、昇圧回路２０を動作を停止させるタイミングを決定する。すなわち、昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとに基づいて昇圧回路２０の駆動を制御する。第２の実施形態において、電動モータ１４が高速回転する場合とは、運転者によりステアリングハンドル９が短時間に大きく切られた場合である。すなわち、電動モータ１４が高速回転する場合とは、操舵補助力が早急に必要な場合であり、例えば、走行中の車両において運転者によって急にステアリングハンドルが切られるような場合が想定される。したがって、昇圧制御部２２６Ａは、電動モータ１４の角加速度Ａと回転数Ｎとに基づいて電動モータ１４が高速回転していると推定した場合には、即座に昇圧回路２０の昇圧を開始させることで、すぐにステアリングシャフト１１に対して操舵補助力を付与することができる。昇圧制御部２２６Ａは、昇圧回路２０からモータ駆動部２１に供給される昇圧電圧Ｖｓの値を取得し、取得した昇圧電圧Ｖｓが所望の電圧になるように昇圧回路２０を制御する。
　以下に、第２の実施形態における昇圧制御部２２６Ａの処理を、具体的に説明する。
　昇圧制御部２２６Ａは、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとに基づいて、昇圧回路２０の昇圧を制御する制御条件を決定する。制御条件は、第２開始条件と第２停止条件とを備える。
　第２開始条件は、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第２開始条件を備える第２開始マップを昇圧制御部２２６Ａ内の記憶部２９（又は外部の記憶部２９）に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ａは、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとの組み合わせに対応する第２開始条件を上記第２開始マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ａは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄが第２開始条件に該当する場合には、昇圧回路駆動信号を昇圧回路２０に供給する。なお、指令値Ｖｄが第２開始条件に該当する場合を、第２開始条件が成立するという。また、第２開始条件は、角加速度Ａと回転数Ｎとが高い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと回転数Ｎとが高い値であるほど第２開始条件に該当する指令値Ｖｄが多くなるように第２開始条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと回転数Ｎとが高い値であるほど第２開始条件に該当する指令値が増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く開始される。
　第２停止条件は、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第２停止条件とを備える第２停止マップを昇圧制御部２２６Ａ内の記憶部２９（又は外部の記憶部２９）に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ａは、角度取得部２２１Ａから供給された角加速度Ａと回転数Ｎとの組み合わせに対応する第２停止条件を上記第２停止マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ａは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄが第２停止条件に該当する場合には、昇圧回路２０に対する昇圧回路駆動信号の供給を停止する。なお、指令値Ｖｄが第２停止条件に該当する場合を、第２停止条件が成立するという。また、第２停止条件は、角加速度Ａと回転数Ｎとが低い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと回転数Ｎとが低い値であるほど第２停止条件に該当する指令値Ｖｄが多くなるように第２停止条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと回転数Ｎとが低い値であるほど第２停止条件に該当する指令値Ｖｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く停止される。
　上述したように、第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａは、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する第２開始条件を決定し、決定した第２開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感を低減することができる。すなわち、操舵力をアシストする際に遅れがない昇圧制御が可能となる。また、第２開始条件は、電動モータ１４の角加速度と回転数とに基づいて決定される。したがって、電動パワーステアリング装置１Ａは、第１の実施形態と比較して、さらに高速回転を正確に推定することができる。
　また、上述した第２の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ａは、昇圧回路２０がバッテリ電圧Ｖｂを昇圧している場合に、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧を停止させる第２停止条件をさらに決定し、決定した第２停止条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を停止する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧の昇圧を停止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。
（第３の実施形態）
　図６は、第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。図６に示すように、電動パワーステアリング装置１Ｂは、ステアリングハンドル９、トルクセンサ１０、ステアリングシャフト１１、ギアボックス１２、舵取機構１３、電動モータ１４、制御装置１５Ｂ、バッテリ１６、回転角検出部１７及び車速センサ５０を備える。
　図７は、第３の実施形態における制御装置１５Ｂの概略構成の一例を示す図である。制御装置１５Ｂは、昇圧回路２０、モータ駆動部２１及び制御部２２Ｂを備える。制御部２２Ｂは、角度取得部２２１、目標電流取得部２２２、差分演算部２２３、ＰＩ演算部２２４、駆動信号取得部２２５及び昇圧制御部２２６Ｂを備える。
　昇圧制御部２２６Ｂは、車速センサ５０が測定した車速Ｅと、角度取得部２２１で取得された電動モータ１４の角加速度Ａとを取得する。昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとの上昇により電動モータ１４の高速回転を推定し、昇圧回路２０の動作を開始するタイミングを決定する。また、昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとの低下により電動モータ１４の低速回転を推定し、昇圧回路２０を動作を停止させるタイミングを決定する。すなわち、昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとに基づいて昇圧回路２０の駆動を制御する。第３の実施形態において、電動モータ１４が高速回転する場合とは、運転者によりステアリングハンドル９が短時間に大きく切られた場合である。すなわち、電動モータ１４が高速回転する場合とは、操舵補助力が早急に必要な場合であり、例えば、走行中の車両において運転者によって急にステアリングハンドルが切られるような場合が想定される。したがって、昇圧制御部２２６Ｂは、角加速度Ａと車速Ｅとに基づいて電動モータ１４が高速回転していると推定した場合には、昇圧回路２０の昇圧を開始させることで、すぐにステアリングシャフト１１に対して操舵補助力を付与することができる。昇圧制御部２２６Ｂは、昇圧回路２０からモータ駆動部２１に供給される昇圧電圧Ｖｓの値を取得し、取得した昇圧電圧Ｖｓが所望の電圧になるように昇圧回路２０を制御する。
　以下に、第３の実施形態における昇圧制御部２２６Ｂの処理を、具体的に説明する。
　昇圧制御部２２６Ｂは、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとに基づいて、昇圧回路２０の昇圧を制御する制御条件を決定する。制御条件は、第３開始条件と第３停止条件を備える。
　第３開始条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第３開始条件を備える第３開始マップを昇圧制御部２２６Ｂ内の記憶部２９（又は外部の記憶部２９）に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ｂは、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとの組み合わせに対応する第３開始条件を上記第３開始マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ｂは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄが第３開始条件に該当する場合には、昇圧回路駆動信号を昇圧回路２０に供給する。なお、指令値Ｖｄが第３開始条件に該当する場合を、第３開始条件が成立するという。また、第３開始条件は、角加速度Ａと車速Ｅとが高い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと車速Ｅとが高い値であるほど第３開始条件に該当する指令値Ｖｄが多くなるように第３開始条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと車速Ｅとが高い値であるほど第３開始条件に該当する指令値が増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く開始される。
　第３停止条件は、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとに応じてリアルタイムに変化する。例えば、各電動モータ１４の角加速度と、各電動モータ１４の回転数と、電動モータ１４の角加速度と回転数との組み合わせ毎に関連付けられた第３停止条件とを備える第３停止マップを昇圧制御部２２６Ｂ内の記憶部２９（又は外部の記憶部２９）に予め記憶されている。そして、昇圧制御部２２６Ｂは、角度取得部２２１から供給された角加速度Ａと車速Ｅとの組み合わせに対応する第３停止条件を上記第３停止マップから取得することで決定する。昇圧制御部２２６Ｂは、ＰＩ演算部２２４から供給された指令値Ｖｄが第３停止条件に該当する場合には、昇圧回路２０に対する昇圧回路駆動信号の供給を停止する。なお、指令値Ｖｄが第３停止条件に該当する場合を、第３停止条件が成立するという。また、第３停止条件は、角加速度Ａと車速Ｅとが低い値であるほど条件の範囲が広く設定されている。すなわち、角加速度Ａと車速Ｅとが低い値であるほど第３停止条件に該当する指令値Ｖｄが多くなるように第３停止条件が設定されている。したがって、角加速度Ａと車速Ｅとが低い値であるほど第３停止条件に該当する指令値Ｖｄが増えるため、昇圧回路２０の昇圧がより早く停止される。
　上述したように、第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂは、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧の開始を制御する第３開始条件を決定し、決定した第３開始条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を開始する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧を昇圧することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。すなわち、操舵力をアシストする際に遅れがない昇圧制御が可能となる。また、第３開始条件は、電動モータ１４の角加速度と車速とに基づいて決定される。したがって、電動パワーステアリング装置１Ｂは、第１の実施形態と比較して、さらに高速回転を正確に推定することができる。
　また、上述した第３の実施形態における電動パワーステアリング装置１Ｂは、昇圧回路２０がバッテリ電圧Ｖｂを昇圧している場合に、電動モータ１４の角加速度に基づいて昇圧回路２０の昇圧を停止させる第３停止条件をさらに決定し、決定した第３停止条件が成立する場合に昇圧回路２０の昇圧を停止する。したがって、所望のタイミングでバッテリの電圧の昇圧を停止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。
　上述の実施形態において、開始条件（第１～第３開始条件）と停止条件（第１～第３停止条件）とはヒステリシス幅を備えてもよい。すなわち、停止条件の範囲を開始条件と比較して狭くする。これにより、指令値Ｖｄが変動することで短時間の間に昇圧回路２０の昇圧と非昇圧との繰り返し（チャタリング）が発生することを防止することができるため、運転者の操舵フィーリングの違和感をさらに低減することができる。
　また、上述の実施形態において、開始条件と停止条件とを同じ条件としてもよい。すなわち、開始条件が成立しない場合を停止条件が成立する条件としてもよい。
　制御部２２の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、制御部２２の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶するように構成することも可能である。
　上述した実施形態における昇圧制御部２２６、２２６Ａ及び２２６Ｂをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
　特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１　電動パワーステアリング装置
９　ステアリングハンドル
１０　トルクセンサ
１１　ステアリングシャフト
１２　ギアボックス
１３　舵取機構
１４　電動モータ
１５　制御装置
１６　バッテリ
２０　昇圧回路
２１　モータ駆動部
２２　制御部
５０　車速センサ
２２１　角度取得部
２２２　目標電流取得部
２２３　差分演算部
２２４　ＰＩ演算部
２２５　駆動信号取得部
２２６　昇圧制御部

Claims (5)

  1. 　電源からの電力によって駆動され、ステアリングシャフトに補助力を付与する電動モータと、
    　前記電源に接続され、前記電動モータに昇圧電圧を供給する昇圧回路と、
    　前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧の開始を制御する開始条件を決定し、決定した前記開始条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を開始する昇圧制御部と、
    　を備える電動パワーステアリング装置。
  2. 　前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と回転数とに基づいて前記開始条件を決定する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 　前記昇圧制御部は、前記電動モータの角加速度と前記車両の車速とに基づいて前記開始条件を決定する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 　前記昇圧制御部は、前記昇圧回路が前記電源の電圧を昇圧している場合に、前記電動モータの角加速度に基づいて前記昇圧回路の昇圧を停止させる停止条件をさらに決定し、決定した前記停止条件が成立する場合に前記昇圧回路の昇圧を停止する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 　前記開始条件と前記停止条件とはヒステリシス幅を備える請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
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