(57)【要約】【課題】  操舵補助力が必要なタイミングを予測し、その前に昇圧回路を働かせて電源電圧を昇圧しておくことで、応答性よく操舵補助を行うことが可能な電動パワーステアリング装置の実現を課題とする。【解決手段】  自車両の位置情報と進行方向の道路情報を検知して報知するナビゲーション装置２３を有し、制御装置２２はこのナビゲーション装置２３が車両の進行方向にカーブを検出した場合に、昇圧回路２４によるバッテリ２５の電圧の昇圧を開始することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも操舵入力検出手段からの出力信号に基づいて目標電流を算出し、該目標電流によってモータを駆動する制御手段と、前記制御手段によって制御され、バッテリの出力電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧手段とを有する電動パワーステアリング装置において、
自車両の位置情報と進行方向の道路情報を検知する道路情報検知手段を有し、
前記制御手段は、この道路情報検知手段が出力する情報によって前記昇圧手段による昇圧を制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記道路情報検知手段が自車両の進行方向にカーブを検出した場合に前記昇圧手段による昇圧を開始する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。
【請求項３】
前記制御手段は、前記カーブの曲率が大きいほど前記昇圧手段による昇圧電圧を増加することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
自車両の車速を検出する車速検出手段を有し、前記制御手段はこの車速検出手段が検出する車速が速くなるにしたがって前記昇圧手段による昇圧電圧を減少することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、電源昇圧回路を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルを操舵する際にステアリング軸に発生する操舵トルクと車速とを検出し、この検出信号に基づいて大きな操舵力が必要なとき、モータを駆動して操舵補助力を発生させ、操向ハンドルの操舵力を軽減するように動作する。すなわち、操向ハンドルが操舵されているときに、その操舵トルクが大きい場合には大きな操舵力が必要とされるので大きな操舵補助力を供給するようにモータ電流の目標値を設定して、モータの実電流値をこの目標値と一致するようにフィードバック制御を行う。また、操舵トルクが小さい場合には大きな操舵力を必要としないので小さな操舵補助力を供給するようにモータ電流の目標値を設定する。
【０００３】
図４に従来の電動パワーステアリング装置１０の構成を示す。操向ハンドル１１を回転させると操向ハンドル１１に直結するステアリング軸１２は連結されたトルクセンサ２０を介してラックピニオン機構１５を構成するピニオンギヤ１３を回転する。これによってラック軸１４を移動させて、前輪１７の方向が変わり操舵される。このとき、トルクセンサ２０が検出したトルク信号Ｔと、車速センサ２１が検出した車速信号Ｖとに応じて、制御装置２２はバッテリ２５からモータ１９に電力を供給し目標のモータ電流を流すよう制御する。この供給電力によってモータ１９は動力伝達機構１８を介してピニオンギヤ１３を回転させ、操向ハンドル１１の操舵トルクを軽減するように動作する。
【０００４】
ところで、このようなシステムでは、モータ１９に常に電流が流れるわけではなく、操向ハンドル１１が操舵されない限りモータ１９に電流は流れない。しかし、モータ１９が電流を必要とする場合には、大電流を流す必要がある。最大の操舵補助力を必要とする据切りなどのとき、要求される電力は通常の２０００ｃｃクラスの車両で６００ワット〜８００ワット程度になり、電源を１２Ｖバッテリに求めるとモータ効率を考えて６０Ａ以上の電流が必要となることがある。
【０００５】
ところで、このような大きな電流を制御するためには大電流に対応した半導体スイッチング素子が必要になる。半導体スイッチング素子の大きさは、流しうる電流の大きさによって決まる。しかも、実際に大電流をチョッパ制御するためには、モータ１９に流す最大電流の１．５倍乃至２倍のピーク電流値を有する半導体スイッチング素子が必要になり、このため、回路が大型化し、高価になることが避けられない。さらに大きな電流を流すためには、回路周辺の配線も電流を流すに充分な太さが要求されることになり、配線の重量が問題になってくる。また、モータ１９の回転が速い状態では、モータ１９からの起電力が大きくなって電流が流れ難くなるという現象も知られている。
【０００６】
このような問題を解決するため、大きな操舵力を必要とする車速が低下し操舵速度が上昇した場合に、昇圧回路を介して車載バッテリからモータに供給される電源電圧を上げて、必要とする電力を得るための電流の値を小さくした例が報告されている（特許文献１参照。）。
しかし、車速や操舵速度が特定の閾値を超えることによって単純に電源電圧を昇圧すると、モータが特に高電圧を必要としない場合でも同じように昇圧するため、不要な電力を消費し電動パワーステアリング装置の省エネルギー効果を阻害するという問題がある。さらに、昇圧が必要な状況になっても、判定の遅れや電流容量の大きな昇圧回路自身の立ち上がり時間の影響で瞬時に応答できないことによるタイムラグがモータの応答性を損ねるという問題があった。
【０００７】
この応答性の問題を解決するため、昇圧回路の出力電流が増加するに応じて出力電圧を低減するようにした例が報告されている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−７６２８０号公報
【特許文献２】特開２００３−５４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２の例では、操向ハンドルの回転速度がある閾値を超えたときを昇圧の基準にしているため、予測されるハンドル操作に対して昇圧が行われるわけではなく、そのために電圧の上昇に遅れを生じモータの応答性を損ねるという問題が依然として残ってしまう。応答性を早めるために閾値を低く設定すると昇圧回路の起動と停止が頻繁に繰り返されることになり、半導体スイッチング素子の寿命に影響を生じたり、車両の電気系統に雑音を生じたりする虞がある。このように、操舵補助力をアシストするモータの電源となるバッテリの出力電圧を昇圧する昇圧回路を有する従来の電動ステアリング装置では、昇圧のタイミングに遅れを生じ易く、これを防ごうと前記閾値を低く設定すると効率が悪化したり、電気系統に雑音が発生し易くなったりするという問題があった。
本発明はこの点を解決して、操舵補助力が必要なタイミングを予測することで、応答性よく操舵補助を行うことが可能な電動パワーステアリング装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、少なくとも操舵入力検出手段からの出力信号に基づいて目標電流を算出し、該目標電流によってモータを駆動する制御手段と、前記制御手段によって制御され、バッテリの出力電圧を昇圧して前記モータに供給する昇圧手段とを有する電動パワーステアリング装置において、自車両の位置情報と進行方向の道路情報を検知する道路情報検知手段を有し、前記制御手段は、この道路情報検知手段が出力する情報によって前記昇圧手段による昇圧を制御することを特徴とする。これによれば、道路情報検知手段が出力する自車両の位置情報と進行方向の道路情報とに基づいて操舵補助力を出力するモータに加えられる電圧が制御される。これによれば、位置情報と道路情報とによって電源の昇圧が必要なタイミングを予測することができる。
【００１０】
前記の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記道路情報検知手段が自車両の進行方向にカーブを検出した場合に前記昇圧手段による昇圧を開始することを特徴とする。この構成によれば、自車両の進行方向にカーブを検出した場合に、モータに加えられる電圧を昇圧することができるので、応答性が良い操舵補助を行うことができる。
【００１１】
自車両の進行方向にカーブを検出した場合に前記昇圧手段による昇圧を開始する構成の電動パワーステアリング装置において、前記カーブの曲率が大きいほど前記昇圧手段による昇圧電圧を増加することを特徴とする。これにより、道路情報検知手段が検出したカーブの曲率が大きいほど操舵力が増加し、曲率が小さいほど操舵力が減少する。
【００１２】
前記の電動パワーステアリング装置において、自車両の車速を検出する車速検出手段を有し、前記制御手段はこの車速検出手段が検出する車速が速くなるにしたがって前記昇圧手段による昇圧電圧を減少することを特徴とする。これにより、車速が速くなるにしたがって操舵力が減少し、車速が遅くなるにしたがって操舵力が増加する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、昇圧が必要なタイミングを予測し、必要最小限の電力で応答性よく操舵補助を行うことが可能な電動パワーステアリング装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図であり、図２はこの電動パワーステアリング装置の動作フローチャートである。
図１において、符号１０は電動パワーステアリング装置であり、符号１１は操向ハンドル、符号１２はステアリング軸、符号１３はピニオンギヤ、符号１４はラック軸、符号１４ａはラックギヤ、符号１５はラックピニオン機構、符号１６はタイロッド、符号１７は前輪、符号１８は動力伝達機構、符号１９はモータ、符号２０はトルクセンサ(操舵入力検出手段)、符号２２は制御装置(制御手段)、符号２３はナビゲーション装置(道路情報検知手段)、符号２４は昇圧回路(昇圧手段)、符号２５はバッテリである。
【００１６】
車両に装備される電動パワーステアリング装置１０は、操向ハンドル１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端は操向ハンドル１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラックピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。ステアリング軸１２に対して動力伝達機構１８を介してモータ１９が設けられている。モータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、動力伝達機構１８を経由して、この回転力をステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２にはトルクセンサ２０が設けられている。トルクセンサ２０は、運転者が操向ハンドル１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、この操舵トルクを検出する。また、車速センサ２１（車速検出手段）は車両の車速を検出する。制御装置２２は、トルクセンサ２０から出力される操舵トルク信号Ｔと、車速センサ２１から出力される車速信号Ｖと、ナビゲーション装置２３からのナビゲーション情報Ｎとを取り入れ、これらの情報に基づいて、モータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号を出力すると共に、昇圧制御情報を出力して昇圧回路２４を制御しバッテリ２５の出力電圧を昇圧して、少ない電流で電動パワーステアリング装置１０を働かして操舵補助力を出力し操舵を助ける。
【００１７】
この構成で、電動パワーステアリング装置１０の動作を図２の動作フローチャートに添って説明する。車両の走行運転中では、制御装置２２はこの動作フローにしたがって操舵を補助するように制御を行う。
車の走行が開始されると、ステップ１で制御装置２２はナビゲーション装置２３から自車両の位置情報と道路情報などのナビゲーション情報を取得し、ステップ２で自車両の進行方向に所定の曲率以上のカーブがあるか否かを判定する。所定の曲率以上のカーブがある場合は（Ｓ２においてＹＥＳ）、ステップ３に進み、車速センサ２１から現在の車速を取り込む。次にステップ４では取り込んだ車速が所定の閾値よりも遅いか否かを判定し、車速が所定の値よりも遅いときは（Ｓ４においてＹＥＳ）、ステップ５に進む。なお、カーブの存在を予め検出する技術は、既に知られている（特開２００３−３０８６００号公報参照）。
【００１８】
ステップ５では昇圧回路２４が現在動作中であるか否かを判定し、動作中でない場合には（Ｓ５においてＮＯ）、ステップ６に進み、現在の車速でカーブに到達する時刻よりも所定時間前に昇圧回路２４を動作させ、その後ステップ７に進む。また、ステップ５で昇圧回路２４が動作中であった場合にも（Ｓ５においてＹＥＳ）、ステップ７に進む。ステップ７では制御装置２２はステップ２で判定したカーブの曲率が大きいほど、また、現在の車速が遅いほど、昇圧回路２４の昇圧電圧を上げるように調整する。
【００１９】
ステップ２で進行方向に所定の曲率以上のカーブが存在しなかった場合（Ｓ２においてＮＯ）あるいはステップ４で車速が閾値よりも速いと判定された場合は（Ｓ４においてＮＯ）、ステップ８に進み、昇圧回路２４が現在動作中であるか否かを判定し、動作中の場合には（Ｓ８においてＹＥＳ）、ステップ９に進んで昇圧回路２４の動作を停止する。
ステップ８で昇圧回路２４が現在動作中でなかった場合（Ｓ８においてＮＯ）、ステップ９で昇圧回路２４の動作を停止した場合、及び、ステップ７で昇圧回路２４の昇圧電圧を調整した後は、ステップ１０に進み、現在の電源電圧で操舵補助を行う。その後、ステップ１１で車の運転走行が継続されるか否かを判定し、継続される場合は（Ｓ１１においてＹＥＳ）、再びステップ１に戻る。継続されない場合は（Ｓ１１においてＮＯ）、処理が終了する。
図３は、昇圧の動作タイミングを示す説明図であり、カーブの始まる前のＡ点でカーブの検知が行われ、Ｂ点のカーブ開始時点で昇圧が開始される。そして、車両が直進状態に戻るＣ点で昇圧が終了する。
【００２０】
このような本実施形態の電動パワーステアリング装置１０によれば、電源電圧の昇圧が必要なタイミングを予測して、予め昇圧回路２４を働かせて所望の電圧をモータ１９に与えるようにしているので、応答性が問題になることがなく、必要最小限の電流で必要な操舵補助力を得ることができる。さらに昇圧回路２４の起動と停止とが頻繁に繰り返されるようなことがなく、半導体スイッチング素子の寿命に影響を与えたり、車両の電気系統に雑音を発生させたりすることがない。
【００２１】
また、本発明においてはカーブを検知して昇圧を行う構成としたが、例えば動物の飛び出しのおそれがあるエリアを検知した場合としてもよく、所定の直線を介してカーブが連続する場合には昇圧をキャンセルせずに連続して昇圧し続けるように制御してもよい。更に、本発明は、ステアリング系Ｓにおけるステアリングホイールと前輪とが機械的に切り離されたステアバイワイヤ（Steer＿By＿Wire）にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の電動パワーステアリング装置は、以上のように構成したのでナビゲーション装置を有する車両に用いて効果をあげることができるので、車両などの操舵補助に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態である電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態である電動パワーステアリング装置の動作フローチャートである。
【図３】昇圧の動作タイミングを示す説明図である。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    電動パワーステアリング装置
１１    操向ハンドル
１２    ステアリング軸
１３    ピニオンギヤ
１４    ラック軸
１４ａ  ラックギヤ
１５    ラックピニオン機構
１６    タイロッド
１７    前輪
１８    動力伝達機構
１９    モータ
２０    トルクセンサ（操蛇入力検出手段）
２１    車速センサ（車速検出手段）
２２    制御装置（制御手段）
２３    ナビゲーション装置（道路情報検知手段）
２４    昇圧回路（昇圧手段）
２５    バッテリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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