(57)【要約】【課題】  配線損失を低減して高出力が得られる車載用モータ制御装置、これを使用したパワーステアリング装置及び電動ブレーキ装置を提供する。【解決手段】  バッテリ１の近傍に配設されたバッテリ電圧を昇圧する昇圧回路２と、車載用モータ３の近傍に配設された前記昇圧回路から出力される昇圧電圧に基づいて当該車載用モータ３を駆動制御するモータ駆動回路４と、前記昇圧回路２及び前記モータ駆動回路４間に配設された通信手段５とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの近傍に配設されたバッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、車載用モータの近傍に配設された前記昇圧手段から出力される昇圧電圧に基づいて当該車載用モータを駆動制御するモータ駆動手段と、前記昇圧手段及び前記モータ駆動手段間に配設された通信手段とを備えたことを特徴とする車載用モータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ駆動手段は、前記車載用モータの回転状態を検出するモータ回転状態検出手段と、該モータ回転状態検出手段で検出したモータ回転状態に基づいて前記昇圧手段に対する昇圧制御指令を決定する昇圧制御指令決定手段と、該昇圧制御指令決定手段で決定した昇圧制御指令を、前記通信手段を介して前記昇圧手段へ送信するデータ送信手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の車載用モータ制御装置。
【請求項３】
前記モータ回転状態検出手段は、前記車載用モータの回転速度を検出する回転速度検出手段で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車載用モータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ回転状態検出手段は、前記車載用モータの回転加速度を検出する回転加速度検出手段で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車載用モータ制御装置。
【請求項５】
前記昇圧手段は、前記モータ駆動手段のデータ送信手段から送信される昇圧制御指令に基づいて昇圧出力電圧を制御する昇圧制御手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の車載用モータ制御装置。
【請求項６】
前記昇圧手段は、昇圧出力電圧を検出する昇圧出力電圧検出手段と、該昇圧出力電圧検出手段で検出した昇圧出力電圧を、前記通信手段を介して前記モータ駆動手段へ送信するデータ送信手段とを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置。
【請求項７】
前記モータ駆動手段は、前記昇圧手段から入力される印加電圧を検出する印加電圧検出手段と、前記昇圧手段から送信される昇圧出力電圧と前記印加電圧検出手段で検出した印加電圧とに基づいて当該モータ駆動手段の電流異常を検出する電流異常検出手段とを備えていることを特徴とする請求項６記載の車載用モータ制御装置。
【請求項８】
前記モータ駆動手段は、前記昇圧制御指令決定手段で決定した昇圧制御指令に基づいて前記昇圧手段の昇圧出力推定電圧を算出する推定電圧算出手段と、該推定電圧算出手段で算出した昇圧出力推定電圧と前記昇圧手段から送信される昇圧出力電圧とに基づいて当該昇圧手段の異常を検出する昇圧異常検出手段とを備えていることを特徴とする請求項６記載の車載用モータ制御装置。
【請求項９】
前記通信手段はシリアルデータ通信を行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置。
【請求項１０】
前記通信手段は光データ通信を行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置。
【請求項１１】
前記請求項１乃至１０の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記請求項１乃至１０の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載したバッテリの電力で駆動される車載用モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び電動ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両には、バッテリを電源として車載用モータを通電制御する車載用モータ制御装置が多々使用されている。例えば電動パワーステアリング装置においては、従来から、運転者がステアリングホイールに加える操舵トルクをトルクセンサで検出して、これに応じてモータをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御して駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える。
【０００３】
近年、小型車だけではなく、中型車や大型車に対しても電動パワーステアリング装置を搭載することが望まれ、モータやその制御装置の大容量化が図られている。モータについてはブラシによる電流制約があるブラシ付モータに代えてブラシレスモータを採用することが、また、制御装置については昇圧機能を搭載してより高出力を得ることが提案されている。
【０００４】
昇圧機能を有する車載用モータ制御装置の従来例としては、例えば操舵トルクに基づいて定めたモータ電流指令値に従って、車載バッテリ電圧が印加される駆動回路により操舵補助用のモータを駆動し、モータ電流指令値が第１閾値より大きいか否かを判定する手段と、判定する手段が大きいと判定したときに、車載バッテリ電圧を昇圧するための昇圧指令を出力する手段と、その出力した昇圧指令により、車載バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路とを備えた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）。
【０００５】
また、他の従来例として、マイコンに供給される各種センサの検出値に基づいてモータに供給すべき目標電流値Ｉｔを算出し、目標電流値Ｉｔと電流検出値Ｉｓとの偏差を算出してフィードバック制御のための指令値Ｖを生成し、指令値Ｖに基づいて算出デューティ比Ｄｃを算出し、算出デューティ比Ｄｃが１００％等の閾値Ｄ０を超える場合、昇圧回路を起動して、算出デューティ比Ｄｃと昇圧前電圧Ｖｏｆｆと昇圧子電圧Ｖｏｎとに基づいて出力デューティ比Ｄｐ（＝Ｄｃ×Ｖｏｆｆ／Ｖｏｎ）を算出し、上記閾値Ｄ０以下の場合、昇圧回路を停止して、算出デューティ比Ｄｃを出力デューティ比Ｄｐとし、算出された出力デューティ比ＤｐをＰＷＭ信号生成回路に与えてモータを駆動制御す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２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６０９０７号公報（第１頁、図４）
【特許文献２】特開２００３−２００８３８号公報（第１頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載された従来例にあっては、電動パワーステアリング装置等の大容量化に対して、バッテリ出力の限界を考慮すると、モータの高効率化、制御装置の損失低減、配線損失の低減が必要となり、この内の配線損失の低減を目的に昇圧機能により電流値を減らすことが考えられているが、特許文献１及び２の両者は共に昇圧手段がモータ駆動手段と一体化されているので、以下に述べる未解決の課題がある。
【０００７】
すなわち、図１９に示すように、バッテリ１０１とモータ１０２との配線の抵抗を１本当たり２０ｍΩとして、モータ駆動回路と昇圧回路とを含む制御装置１０３をモータ１０２の近傍の９：１の位置に配置した場合について説明する。この場合には、バッテリ電流Ｉｂを直流１００Ａ、昇圧率１でのモータ定格電流Ｉｍを実効値で１２０Ａと仮定し、モータは昇圧率に伴って電圧仕様を最適化して設定されているものとしたときの、昇圧率αに対する配線損失の関係は図２０のようになる。ここで、バッテリ電流Ｉｂによる配線損失は、抵抗値×（バッテリ電流Ｉｂ）2 ×配線本数（２）で求め、モータ電流Ｉｍによる配線損失は、抵抗値×（モータ電流Ｉｍ／昇圧率α）2 ×配線本数（３）として求めている。この図１９から明らかなように、バッテリ電流Ｉｂによる配線損失が大部分を占めることから昇圧による配線損失低減効果が少ないという未解決の課題がある。
【０００８】
これに対して、図２１に示すように、バッテリ１０１とモータ１０２との配線の抵抗を１本当たり２０ｍΩとして、モータ駆動回路と昇圧回路とを含む制御装置１０３をモータ１０２近傍の１：９の位置に配置した場合には、上記と同様にバッテリ電流Ｉｂ及びモータ電流Ｉｍを仮定したときの、昇圧率αに対する配線損失は図２２に示すようになる。この図２１から明らかなように、昇圧率αを十分に高くすれば、昇圧による配線損失低減効果を発揮することができる。しかしながら、制御装置１０３をバッテリ１０１近傍に配置することは、モータ１０２と制御装置１０３との間に必要な回転センサとしてノレゾルバ用の配線やトルクセンサ用の配線、モータ配線が長くなることにより、ノイズの影響や配線数増加によるコストアップ等が問題となるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、配線損失を低減して高出力が得られる車載用モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置及び電動ブレーキ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る車載用モータ制御装置は、バッテリの近傍に配設されたバッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、車載用モータの近傍に配設された前記昇圧手段から出力される昇圧電圧に基づいて当該車載用モータを駆動制御するモータ駆動手段と、前記昇圧手段及び前記モータ駆動手段間に配設された通信手段とを備えたことを特徴としている。
この請求項１に係る発明では、バッテリ近傍に昇圧手段を配設し、車載用モータの近傍にモータ駆動手段を配設することにより、昇圧手段で昇圧した昇圧電圧をモータ駆動手段へ供給して配線損失を低減させると共に、モータ駆動手段及び昇圧手段間の昇圧制御指令等のデータ通信を、通信手段を介して行う。
【００１０】
また、請求項２に係る車載用モータ制御装置は、請求項１の発明において、前記モータ駆動手段は、前記車載用モータの回転状態を検出するモータ回転状態検出手段と、該モータ回転状態検出手段で検出したモータ回転状態に基づいて前記昇圧手段に対する昇圧制御指令を決定する昇圧制御指令決定手段と、該昇圧制御指令決定手段で決定した昇圧制御指令を、前記通信手段を介して前記昇圧手段へ送信するデータ送信手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、車載用モータの回転状態をモータ回転状態検出手段で検出し、検出したモータ回転状態に基づいて昇圧制御指令決定手段で昇圧手段の昇圧制御指令を決定し、決定した昇圧制御指令をデータ送信手段で通信手段を介して昇圧手段へ送信することにより、昇圧手段から出力する昇圧電圧を制御する。
【００１１】
さらに、請求項３に係る車載用モータ制御装置は、請求項２の発明において、前記モータ回転状態検出手段は、前記車載用モータの回転速度を検出する回転速度検出手段で構成されていることを特徴としている。
この請求項３に係る発明では、車載用モータの回転状態を、モータ回転速度をレゾルバ等で構成される回転速度検出手段で検出することにより、回転状態の変化を正確に検出する。
【００１２】
さらにまた、請求項４に係る車載用モータの制御装置は、請求項２の発明において、前記モータ回転状態検出手段は、前記車載用モータの回転加速度を検出する回転加速度検出手段で構成されていることを特徴としている。
この請求項４に係る発明では、車載用モータの回転状態を、回転加速度検出手段でモータ回転加速度を検出することにより、回転状態の変化を正確に検出する。
【００１３】
なおさらに、請求項５に係る車載用モータ制御装置は、請求項２に係る発明において、前記昇圧手段は、前記モータ駆動手段のデータ送信手段から送信される昇圧制御指令に基づいて昇圧出力電圧を制御する昇圧制御手段を備えていることを特徴としている。
この請求項５に係る発明では、昇圧手段では、モータ駆動手段から通信手段を介して昇圧制御指令を受信すると、この昇圧制御指令に基づいて昇圧出力電圧を制御して、モータ駆動手段で必要とする昇圧出力電圧を出力する。
【００１４】
また、請求項６に係る車載用モータ制御装置は、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、前記昇圧手段は、昇圧出力電圧を検出する昇圧出力電圧検出手段と、該昇圧出力電圧検出手段で検出した昇圧出力電圧を、前記通信手段を介して前記モータ駆動手段へ送信するデータ送信手段とを有することを特徴としている。
この請求項６に係る発明では、昇圧出力電圧検出手段で、昇圧手段の昇圧出力電圧を検出し、検出した昇圧出力電圧をデータ送信手段によってモータ駆動手段へ通信手段を介して送信することにより、モータ駆動手段で、昇圧出力電圧に基づいて各種異常判断を行うことが可能となる。
【００１５】
さらに、請求項７に係る車載用モータの制御装置は、請求項６に係る発明において、前記モータ駆動手段は、前記昇圧手段から入力される印加電圧を検出する印加電圧検出手段と、前記昇圧手段から送信される昇圧出力電圧と前記印加電圧検出手段で検出した印加電圧とに基づいて当該モータ駆動手段の電流異常を検出する電流異常検出手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項７に係る発明では、印加電圧検出手段で検出した昇圧手段から入力される印加電圧と昇圧手段から送信される昇圧出力電圧とに基づいて電流異常検出手段で、モータ駆動手段の電流異常を検出する。
【００１６】
さらにまた、請求項８に係る車載用モータ制御装置は、請求項６に係る発明において、前記モータ駆動手段は、前記昇圧制御指令決定手段で決定した昇圧制御指令に基づいて前記昇圧手段の昇圧出力推定電圧を算出する推定電圧算出手段と、該推定電圧算出手段で算出した昇圧出力推定電圧と前記昇圧手段から送信される昇圧出力電圧とに基づいて当該昇圧手段の異常を検出する昇圧異常検出手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項８に係る発明では、推定電圧算出手段で、昇圧制御指令決定手段で決定した昇圧制御指令に基づいて昇圧手段の昇圧出力推定電圧を算出し、算出した昇圧出力推定電圧と昇圧手段から送信される昇圧出力電圧とに基づいて昇圧異常検出手段で昇圧手段の異常を検出する。
【００１７】
なおさらに、請求項９に係る車載用モータ制御装置は、請求項１乃至８の何れか１つの発明において、前記通信手段はシリアルデータ通信を行うように構成されていることを特徴としている。
この請求項９に係る発明では、昇圧手段及びモータ駆動手段間の通信をシリアルデータ通信で行って、デジタル通信によりノイズの影響を抑制する。
また、請求項１０に係る車載用モータ制御装置は、請求項１乃至８の何れか１つの発明において、前記通信手段は光データ通信を行うように構成されていることを特徴としている。
この請求項１０に係る発明では、昇圧手段及びモータ駆動手段間の通信を光データ通信で行って、光デジタル通信によりノイズの影響を抑制する。
【００１８】
さらに、請求項１１に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至１０の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置を搭載したことを特徴としている。
この請求項１１に係る発明では、配線損失を低減可能な高出力の電動パワーステアリング装置を提供することができる。
さらに、請求項１２に係る電動ブレーキ装置は、請求項１乃至１０の何れか１つに記載の車載用モータ制御装置を搭載したことを特徴としている。
この請求項１２に係る発明では、配線損失を低減可能な高出力の電動ブレーキ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、配線損失を最小化して高出力を得ることが可能な車載用モータ制御装置を提供することができるという効果が得られる。
また、請求項２に係る発明によれば、モータ駆動手段で、モータ回転状態から必要な昇圧電圧を求めて、昇圧手段の昇圧制御指令を決定し、これを昇圧手段へ通信手段を介して送信するので、昇圧手段の昇圧電圧を適正状態に制御することができるという効果が得られる。
【００２０】
さらに、請求項３に係る発明によれば、車載用モータの回転状態を、モータ回転速度をレゾルバ等で構成される回転速度検出手段で検出することにより、回転状態の変化を正確に検出することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、車載用モータの回転状態を、回転加速度検出手段でモータ回転加速度を検出することにより、回転状態の変化を正確に検出することができるという効果が得られる。
【００２１】
なおさらに、請求項５に係る発明によれば、昇圧手段で、モータ駆動手段から送信される昇圧制御指令に基づいて昇圧出力電圧を制御するので、モータ駆動手段で必要とする最適な昇圧出力電圧をモータ駆動手段に出力することができるという効果が得られる。
また、請求項６に係る発明によれば、昇圧出力電圧検出手段で、昇圧手段の昇圧出力電圧を検出し、検出した昇圧出力電圧をデータ送信手段によってモータ駆動手段へ通信手段を介して送信することにより、モータ駆動手段で、昇圧出力電圧に基づいて各種異常判断を行うことが可能となるという効果が得られる。
【００２２】
さらに、請求項７に係る発明によれば、印加電圧検出手段で検出した昇圧手段から入力される印加電圧と昇圧手段から送信される昇圧出力電圧とに基づいて電流異常検出手段で、モータ駆動手段の電流異常を検出することができ、モータ駆動手段に異常電流を検出するためのシャント抵抗を設ける必要がないという効果が得られる。
さらにまた、請求項８に係る発明によれば、推定電圧算出手段で、昇圧制御指令決定手段で決定した昇圧制御指令に基づいて昇圧手段の昇圧出力推定電圧を算出し、算出した昇圧出力推定電圧と昇圧手段から送信される昇圧出力電圧とに基づいて昇圧異常検出手段で昇圧手段の異常を検出することができるという効果が得られる。
【００２３】
なおさらに、請求項９に係る発明によれば、昇圧手段及びモータ駆動手段間の通信をシリアルデータ通信で行って、デジタル通信によりノイズの影響を抑制することができるという効果が得られる。
また、請求項１０に係る発明によれば、昇圧手段及びモータ駆動手段間の通信を光データ通信で行って、光デジタル通信によりノイズの影響を抑制することができるという効果が得られる。
【００２４】
さらに、請求項１１に係る発明によれば、配線損失を低減可能な高出力の電動パワーステアリング装置を提供することができ、緊急回避時等の急操舵時に、操舵補助力を発生させる車載用モータを高応答性で、迅速に駆動することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項１２に係る発明によれば、配線損失を低減可能な項出力の電動ブレーキ装置を提供することができ、緊急制動時等の急制動時に、電動ブレーキを作動させる車載用モータを高応答性で、迅速に駆動することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の第１の実施形態における概略構成を示すブロック図である。図中、１は通常の車両に搭載されている定格電圧が１２Ｖのバッテリであって、このバッテリ１から出力されるバッテリ電力がバッテリ１の近傍に配設された昇圧手段としての昇圧回路２に供給され、この昇圧回路２で昇圧された昇圧された昇圧出力が操舵補助力を発生する車載用モータ３の近傍に配設されたモータ駆動手段としてのモータ駆動回路４に入力されている。このモータ駆動回路４には、バッテリ１のバッテリ電力が制御用電力として供給されていると共に、モータ駆動回路４と昇圧回路２との間にデータ通信を行う通信手段としての通信回線５が配設されている。
【００２６】
ここで、車載用モータ３は、３相交流駆動されるブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助トルクを発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。この車載用モータ３は、ステアリングホイール６が接続されたステアリングシャフト７に減速機構８を介して連結され、このステアリングシャフト７がラックピニオン機構９に連結され、このピニオンラック機構９がタイロッド等の連結機構１０を介して左右の転舵輪１１に連結されている。
【００２７】
そして、ステアリングシャフト７には、ステアリングホイール６に入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１２が配設されていると共に、車載用モータ３にはモータ回転角を検出するレゾルバ１３が配設され、操舵トルクセンサ１２で検出した操舵トルク検出信号及びレゾルバ１３で検出したモータ回転角検出信号がモータ駆動回路４へ入力されている。
昇圧回路２は、図２に示すように、バッテリ１の正極側端子１ｐ及び負極側端子１ｎに接続された入力端子２０ｐ及び２０ｎと、これら入力端子２０ｐ及び２０ｎに正極ライン２１ｐ及び負極ライン２１ｎを介して接続された出力端子２２ｐ及び２２ｎとを有する。
【００２８】
正極ライン２１ｐには、リアクトル２３とスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ１のソース及びドレインが直列に接続されて介挿されている。電界効果トランジスタＦＥＴ１のソース及びドレイン間にはアノードをソースに、カソードをドレインに接続したダイオードＤ１が接続されている。さらに、リアクトル２３及び電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースとの接続点と負極ライン２１ｎとの間に、ドレインをリアクトル２３側とし、ソースを負極ライン２１ｎ側とするスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ２が介挿されている。そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２のゲートがゲートドライブ回路２４に接続され、このゲートドライブ回路２４にマイクロコンピュータ２５から出力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が入力されている。
【００２９】
また、入力端子２０ｐ及び２０ｎ間には、平滑用コンデンサＣ１が接続されていると共に、この平滑用コンデンサＣ１と並列に昇圧回路２を制御するマイクロコンピュータ２５に対する制御電源を生成する電源回路２６が接続されている。さらに、電源回路２６と並列に抵抗Ｒ１及びＲ２を直列に接続したバッテリ電圧Ｖｂを１／１０に分圧する分圧回路２７が接続され、この分圧回路２７の抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点から出力されるバッテリ検電圧検出信号Ｖｂｄがマイクロコンピュータ２５のＡ／Ｄ変換入力端子に入力されている。さらに、リアクトル２３の両端に、その両端電圧をレベルシフトして増幅する電流検出回路２８が接続され、この電流検出回路２８で検出した電流検出信号Ｉｖｄがマイクロコンピュータ２５のＡ／Ｄ変換入力端子に入力されている。
【００３０】
同様に、出力端子２２ｐ及び２２ｎ間には、平滑用コンデンサＣ２が接続されていると共に、この平滑用コンデンサＣ２と並列に抵抗Ｒ３及びＲ４を直列に接続した昇圧出力電圧ＤＣVOを１／１０に分圧する分圧回路２９が接続され、この分圧回路２９の抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点から出力される昇圧出力電圧検出信号がマイクロコンピュータ２５のＡ／Ｄ変換入力端子に入力されている。
【００３１】
さらに、マイクロコンピュータ２５には、モータ駆動回路４から通信回線５を介して後述する昇圧制御用デューティ比Ｄをシリアルデータ化したデジタルデータ信号として格納した送信パケットを受信すると共に、バッテリ電圧検出値Ｖｂ及び、昇圧出力電圧検出値ＤＣVOをシリアルデータ化したデジタルデータ信号として格納した送信パケットを、通信回線５を介してモータ駆動回路４の通信制御回路５１へ送信する通信制御回路３０が接続されている。
【００３２】
そして、マイクロコンピュータ２５は、図３に示す信号送信処理及び図４に示す昇圧制御処理を実行する。
信号送信処理は、図３に示すように、所定サンプリング周期毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、分圧回路２７から入力されるバッテリ電圧ＶｂをＡ／Ｄ変換して読込み、次いでステップＳ２に移行して、電流検出回路２８で検出したバッテリ電流ＩｂをＡ／Ｄ変換して読込み、次いでステップＳ３に移行して、分圧回路２９から入力される昇圧出力電圧ＤＣVOをＡ／Ｄ変換して読込み、次いでステップＳ４に移行して、読込んだデジタル値のバッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ及び昇圧出力電圧ＤＣVOをシリアルデータ化したデジタルデータ信号としてモータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４５を送信先とする送信パケットに格納し、通信制御回路３０に出力してからタイマ割込処理を終了して、所定のメインプログラムに復帰する。
【００３３】
また、昇圧制御処理は、図４に示すように、先ず、ステップＳ１１で、モータ駆動回路４から昇圧制御パルスのデューティ比Ｄを含むシリアルデータ化したデジタルデータ信号を格納した自己宛の送信パケットを受信したか否かを判定し、送信バケットを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、送信パケットを受信したときにはステップＳ１２に移行して、受信した送信パケットに格納された昇圧制御用デューティ比Ｄに対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成して、これをゲートドライブ回路２４へ出力してから前記ステップＳ１１に戻る。
ここで、図３及び図４の処理において、図３におけるステップＳ３の処理及び分圧回路２９が昇圧出力電圧検出手段に対応し、ステップＳ４の処理がデータ送信手段に対応し、図４の処理が昇圧制御手段に対応している。
【００３４】
また、モータ駆動回路４は、図５に示すように、昇圧回路２の出力端子２２ｐ及び２２ｎに接続される接続ライン３１ｐ及び３１ｎを介して接続される入力端子４０ｐ及び４０ｎと、バッテリ１の正極端子１ｐに接続されるバッテリ電圧入力端子４０ｂと、入力端子４０ｐとバッテリ電圧入力端子４０ｂとを選択する選択スイッチ４０ｃとを有し、バッテリ電圧入力端子４０ｂと入力端子４０ｎとの間に平滑用コンデンサＣ３が接続されていると共に、この平滑用コンデンサＣ３と並列に後述するインバータ回路を制御するマイクロコンピュータ４６に対する制御用電源を生成する電源回路４１が接続されている。さらに、選択スイッチ４０ｃの出力側及び入力端子４０ｎ間に抵抗Ｒ５及びＲ６を直列に接続した分圧回路４２が接続され、この分圧回路４２と並列に平滑用コンデンサＣ４が接続され、この平滑用コンデンサと並列にインバータ回路４３が接続されている。
【００３５】
インバータ回路４３は、平滑用コンデンサＣ４と並列に接続されたスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴｕ及びＦＥＴｕ′の直列回路、この直列回路と並列に接続された電界効果トランジスタＦＥＴｖ及びＦＥＴｖ′の直列回路及びこの直列回路と並列に接続された電界効果トランジスタＦＥＴｗ及びＦＥＴｗ′の直列回路とで３相ブリッジの構成を有する。そして、各直列回路の電界効果トランジスタＦＥＴｕ，ＦＥＴｕ′の接続点及び電界効果トランジスタＦＥＴｗ，ＦＥＴｗ′の接続点からシャント抵抗Ｒｓ１及びＲｓ２を介してモータ出力端子４４ｕ及び４４ｗが導出され、電界効果トランジスタＦＥＴｖ及びＦＥＴｖ′の接続点から直接モータ出力端子４４ｖが導出されている。また、インバータ回路４３を構成する各電界効果トランジスタＦＥＴｕ〜ＦＥＴｗ及びＦＥＴｕ′〜ＦＥＴｗ′のゲートにオン・オフ信号を供給するゲートドライブ回路４５が設けられ、このゲートドライブ回路４５にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するマイクロコンピュータ４６が設けられている。
【００３６】
このマイクロコンピュータ４６には、前述した分圧回路４２の抵抗Ｒ５及びＲ６の接続点から出力される入力端子４０ｐ及び４０ｎに入力される昇圧回路２の昇圧出力電圧を１／１０に分圧した印加電圧検出信号ＤＣVIがＡ／Ｄ変換入力端子に供給されると共に、シャント抵抗Ｒｓ１及びＲｓ２の両端に接続され、その両端電圧をマイクロコンピュータ４６に入力可能な例えば２．５Ｖ基準で、２０倍に増幅された電流検出信号Ｉｍｕ及びＩｍｗを出力する電流検出回路４７ｕ及び４７ｗの電流検出信号Ｉｍｕ及びＩｍｗがＡ／Ｄ変換入力端子に入力されている。さらに、マイクロコンピュータ４６には、操舵トルクセンサ１２で検出した操舵トルク信号が入力され、これに基づいて操舵トルクを検出するトルク検出回路４８からの操舵トルク検出信号ＴがＡ／Ｄ変換入力端子に入力されると共に、レゾルバ１３の出力信号が入力されたモータ回転角信号を出力するモータ回転角検出回路４９からのモータ回転角信号θM が入力端子に入力され、さらに車速を検出する車速センサ５０から出力される車速検出信号が入力されている。
【００３７】
ここで、モータ回転角検出回路４９は、励磁信号をレゾルバ１３に供給し、このレゾルバ１３から出力される余弦及び正弦波信号を受け、これらに基づいてモータ回転角を検出し、このモータ回転角をデジタル値に変換して、１２ビットのデジタル信号をマイクロコンピュータ４６の入力端子へ供給する。
また、マイクロコンピュータ４６は、後述する昇圧制御処理によって決定した昇圧回路２の昇圧制御指令としての昇圧制御用デューティ比Ｄをシリアルデータ化したデジタルデータ信号を格納した送信パケットを、通信回線５を介して昇圧回路２へ送信すると共に、昇圧回路２から送信されるシリアルデータ化したデジタルデータを格納した送信パケットを受信してマイクロコンピュータ４５へ入力する通信手段としての通信制御回路５１を備えている。
【００３８】
そして、マイクロコンピュータ４５では、図６に示す操舵補助制御処理、図７に示す昇圧制御処理及び図８に示す異常検出処理を実行する。
操舵補助制御処理は、図６に示すように、先ず、ステップＳ２１で電流検出回路４７ｕ及び４７ｗで検出した車載用モータ３へ出力する相電流Ｉｍｕ及びＩｍｗを読込み、次いでステップＳ２２に移行して、読込んだ相電流Ｉｍｕ及びＩｍｗに基づいて相電流Ｉｍｖを算出し、次いでステップＳ２３に移行して、トルク検出回路４８で検出された操舵トルクＴ及び車速センサ５０で検出した車速Ｖｓを読込んでからステップＳ４に移行する。
このステップＳ４では、読込んだ操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓをもとに図７に示す操舵補助指令値算出マップを参照してモータ指令電流値で表される操舵補助指令値ＩM*を算出する。
【００３９】
ここで、操舵補助指令値算出マップは、図７に示すように、横軸に操舵トルク検出値Ｔをとり、縦軸に操舵補助指令値ＩM*をとり、車速検出値Ｖｓをパラメータとした特性線図で構成され、操舵トルクＴｓが“０”から正方向に増加して第１の設定値Ｔｓ１に達するまでの間は車速検出値Ｖｓにかかわらず比較的緩い勾配で延長する直線部Ｌ１と、操舵トルクＴｓが第１の設定値Ｔｓ１より増加したときに、車速検出値Ｖｓが比較的速い状態では、比較的緩やかな勾配で延長する直線部Ｌ２及びＬ３と操舵トルク検出値Ｔｓが第１の設定値Ｔｓ１より大きい第２の設定値Ｔｓ２に近傍で横軸と平行となる直線部Ｌ４及びＬ５と、車速検出値Ｖｓが遅い状態では、比較的勾配の大きい直線部Ｌ６及びＬ７と、これら直線部Ｌ６及びＬ７より勾配の大きい直線部Ｌ８及びＬ９と、直線部Ｌ８より勾配の大きい直線部Ｌ１０と、直線部Ｌ９及びＬ１０の終端から横軸と平行に延長する直線部Ｌ１１及びＬ１２とで構成される４本の特性線が形成され、同様に操舵トルクＴｓが負方向に増加する場合には、上記と原点を挟んで点対象となる４本の特性線が形成された構成を有する。
【００４０】
次いで、ステップＳ２５に移行して、モータ回転角検出回路４９で検出したモータ回転角θM を読込み、次いでステップＳ２６に移行して、ステップＳ２４で算出した操舵補助指令値ＩM*とモータ回転角θM とに基づいて車載用モータ３のＵ相、Ｖ相及びＷ相の目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ* に変換する三相分相処理を行ってからステップＳ２７に移行する。
【００４１】
このステップＳ２７では、ステップＳ２１及びＳ２２で読込んだモータ相電流Ｉｍｕ及びＩｍｗとステップＳ２３で算出したモータそう電流Ｉｍｖと上記ステップＳ２６で変換した目標相電流値Ｉｍｕ* 、Ｉｍｖ* 及びＩｍｗ* とに基づいて両者の偏差にＰＩＤ処理を行って電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔを算出する電流フィードバック処理を行い、次いでステップＳ２８に移行して、算出した各相の電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに対応するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成し、これをゲートドライブ回路４５へ出力してから前記ステップＳ２１に戻る。
【００４２】
また、昇圧制御処理は、所定サンプリング周期毎のタイマ割込処理として実行され、図８に示すように、ステップＳ３１でモータ回転角検出回路４９で検出したモータ回転角θM を読込み、次いでステップＳ３２に移行して、モータ回転角θM を微分してモータ回転速度ＶM を算出し、次いでステップＳ３３に移行して、モータ回転速度ＶM を微分してモータ回転加速度αM を算出してからステップＳ３４に移行する。
【００４３】
このステップＳ３４では、ステップＳ３２で算出したモータ回転速度ＶM が予め設定したモータ回転速度設定値VMS以上であるか否かを判定し、VM ＜ＶMSであるときにはモータ回転速度が通常範囲であると判断してステップＳ３５に移行し、ステップＳ３３で算出したモータ回転加速度αM が予め設定したモータ回転加速度設定値αMS以上であるか否かを判定し、αM ＜αMSであるときにはモータ回転加速度αM が通常範囲内であるものと判断してステップＳ３６に移行し、昇圧回路２での昇圧率α（＝ＤＣVO／Ｖｂ）が“１”となるように昇圧制御用デューティ比Ｄを“０”％に設定してからステップＳ３９に移行する。
【００４４】
また、ステップＳ３５の判定結果がαM ≧αMSであるときには、緊急回避時等の急操舵状態であるものと判断してステップＳ３７に移行して、昇圧制御用デューティ比Ｄとして昇圧率αが“３”となる上限デューティ比ＤMAX を設定してからステップＳ３９に移行する。
一方、ステップＳ３４の判定結果がVM ≧ＶMSであるときには、ステップＳ３８に移行して、モータ回転速度ＶM をもとに図９に示すデューティ比算出用制御マップを参照して昇圧制御用デューティ比Ｄを算出する。ここで、デューティ比算出用制御マップは、図９に示すように、モータ回転速度ＶM が設定値ＶMSであるときに、昇圧制御用デューティ比Ｄが“０”％に設定され、モータ回転速度ＶM が設定値ＶMSより増加するとこれに比例して昇圧制御用デューティ比Ｄが増加し、昇圧制御用デューティ比Ｄが予め設定した例えば昇圧回路２から出力される昇圧制御電圧ＤＣVOがバッテリ電圧Ｖｄの３倍即ち昇圧率αが“３”となる上限デューティ比ＤMAX （例えば６６．６％）に達すると、これ以降はモータ回転速度ＶM の増加にかかわらず上限デューティ比ＤMAX を維持するように設定されている。
【００４５】
ステップＳ３９では、前回のサンプリング周期におけるステップＳ３６、Ｓ３７及びＳ３８の何れかで算出した前回の昇圧制御用デューティ比Ｄ(n-1) に基づく昇圧率αとバッテリ１の定格バッテリ電圧Ｖｂ*とに基づいてモータ駆動回路４で必要としている入力推定電圧ＤＣVIP を算出し、次いでステップＳ４０に移行して、昇圧回路２から入力される入力電圧ＤＣVIを読込み、次いでステップＳ４１に移行して、入力推定電圧DCVIP から入力電圧DCVOを減算して両者の偏差でなる電圧補正値ΔDCVI （＝ＤＣVIP −ＤＣVI）を算出してからステップＳ４２に移行する。
【００４６】
このステップＳ４２では、算出した電圧補正値ΔＤＣVIに対応する昇圧制御用デューティ比補正値ΔＤを算出し、次いでステップＳ４３に移行して、ステップＳ３６、Ｓ３７及びＳ３８の何れかで算出した昇圧制御用デューティ比Ｄ(n) に昇圧制御用デューティ比補正値ΔＤを加算した値を今回の昇圧用制御デューティ比Ｄ（＝Ｄ(n) ＋ΔＤ）として設定し、次いでステップＳ４４に移行して、昇圧制御用デューティ比Ｄをシリアルデータ化したデジタル信号に変換して送信先を昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５とする送信パケットに格納して、通信回線５へ送信してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００４７】
この図８の処理が昇圧制御指令決定手段に対応している。
さらに、異常検出処理は、図１０に示すように、先ず、ステップＳ５１で、昇圧回路２からシリアルデータ化したデジタルデータ信号を格納した送信パケットを受信したか否かを判定し、送信パケットを受信していないときにはこれを受信するまで待機し、送信パケットを受信したときにはステップＳ５２に移行して、送信パケットに含まれるバッテリ電圧Ｖｂが予め設定した下限値ＶBL及び上限値ＶBHの許容範囲内にあるか否かを判定し、Ｖｂ＜ＶBLであるか又はＶｂ＞ＶBHであるときにはバッテリ異常であると判断してステップＳ５３に移行し、異常状態発生回数を表す変数Nを“１”だけインクリメントし、次いでステップＳ５４に移行して、変数Nが設定値Nｓ以上となったか否かを判定し、N＜Ｎｓであるときにはそのまま処理を終了して前記ステップＳ５１に戻り、Ｎ≧Ｎｓであるときにはバッテリ異常を確定してステップＳ５５に移行して、モータ駆動回路４及び昇圧回路２の動作を停止させてから処理を終了する。
【００４８】
また、ステップＳ５２の判定結果がＶBL≦Ｖｂ≦ＶBHであるときにはステップＳ５６に移行して、送信パケットに含まれるバッテリ電流Ｉｂが所定の閾値電流Ｉｂｓ以上であるか否かを判定し、Ｉｂ≧Ｉｂｓであるときにはバッテリ電流異常であると判断してステップＳ５７に移行して、車載用モータ３に対する駆動電流を減少させるようにゲートドライバ回路４５に対するパルス幅変調信号のデューティ比を制限したり、昇圧制御用デューティ比Ｄを制限したりする過電流防止処理を実行してから前記ステップＳ５１に戻る。
【００４９】
また、ステップＳ５６の判定結果が、Ｉｂ＜Ｉｂｓであるときには、バッテリ電流が正常であると判断してステップＳ５８に移行する。このステップＳ５８では、分圧回路４２で検出した昇圧回路２から入力される入力電圧ＤＣVIを読込み、次いでステップＳ５９に移行して、送信パケットに含まれる昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOから入力電圧ＤＣVIを減算して、両者の偏差ΔDCVK（＝ＤＣVO−ＤＣVI）を算出してからステップＳ６０に移行する。
【００５０】
このステップＳ６０では、算出した偏差ΔＤＣVKを昇圧回路２及びモータ駆動回路４間の配線抵抗ＲL で除算して配線電流ＩCMを算出し、次いでステップＳ６１に移行して、算出した配線電流ＩCMが予め設定した設定値ＩCMS 以上であるか否かを判定し、ＩCM≧ＩCMS であるときには例えばインバータ４３の上アーム及びしたアームを構成する電界効果トランジスタが短絡するなどして起こるモータ駆動回路４の異常と判断してステップＳ６２に移行し、モータ駆動回路４及び昇圧回路２の動作を停止させるモータ駆動回路異常処理を実行してから前記ステップＳ５１に戻る。
【００５１】
さらに、ステップＳ６１の判定結果が、ＩCM＜ＩCMS であるときには配線電流が正常であり、モータ駆動回路４に異常が発生していないものと判断してステップＳ６３に移行し、前述した昇圧制御処理で算出した昇圧制御用デューティ比Ｄに基づいて昇圧回路２の出力推定電圧ＤＣVOP を算出し、次いでステップＳ６４に移行して、算出した出力推定電圧ＤＣVOP から昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOを減算して偏差ΔＤＣを算出し、次いでステップＳ６５に移行して、算出した偏差ΔＤＣの絶対値｜ΔＤＣ｜が予め設定した所定値ΔＤＣｓ以上であるか否かを判定し、｜ΔＤＣ｜＜ΔＤＣｓであるときには昇圧回路２が正常であると判断して前記ステップＳ５１に戻り、｜ΔＤＣ｜≧ΔＤＣｓであるときには昇圧回路２が異常であると判断してステップＳ６６に移行し、モータ駆動回路４に設けた入力端子４０ｐとバッテリ入力端子４０ｂとを切換える切換スイッチ４０ｃをバッテリ入力端子４０ｂ側へ切換えると共に、昇圧回路２に対して駆動停止指令を出力する昇圧回路異常処理を実行してから前記ステップＳ５１に戻る。
この図１０の処理において、ステップＳ５９〜Ｓ６１の処理が電流異常検出手段に対応し、ステップＳ６３〜Ｓ６５の処理が昇圧異常検出手段に対応している。また、通信回線５と、通信制御回路３０及び５１とで通信手段が構成されている。
【００５２】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車しているものとする。この停車状態でイグニッションスイッチをオン状態とすることにより、エンジンが始動されると共に、バッテリ１から昇圧回路２を介してモータ駆動回路４へ直流電力が供給され、昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５及びモータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４６に制御電源が投入されて、これらマイクロコンピュータ２５及び４６で所定の処理が実行開始される。
【００５３】
このとき、昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５では、電源投入時の初期化処理で昇圧率αが“１”となるように昇圧制御用デューティ比Ｄが“０”％に設定され、これによって電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ状態、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオン状態に制御されて、入力端子２０ｐ及び２０ｎに供給されるバッテリ電圧Ｖｂがそのまま出力端子２２ｐ及び２２ｎに出力され、これが配線を介してモータ駆動回路４へ供給される。
【００５４】
モータ駆動回路４では、ステアリングホイール６に操舵力が伝達されていないものとすると、操舵トルクセンサ１２で検出される操舵トルクＴｓが“０”であることから、モータ駆動回路４におけるマイクロコンピュータ４６で図６の操舵補助制御処理を実行したときに、図７の操舵補助電流値算出マップを参照して算出される操舵補助電流値ＩM*が“０”となることにより、車載用モータ３に対する電流指令値Ｉｕｔ，Ｉｖｔ及びＩｗｔも“０”となり、ゲートドライブ回路４５に出力するパルス幅変調信号もオフ状態となっており、インバータ４３を構成する各電界効果トランジスタＦＥＴｕ，ＦＥＴｕ′、ＦＥＴｖ，ＦＥＴｖ′及びＦＥＴｗ，ＦＥＴｗ′も全てオフ状態を維持し、モータ出力端子４４ｕ、４４ｖ及び４４ｗから出力されるモータ相電流Ｉｍｕ、Ｉｍｖ及びＩｍｗも“０”となって車載用モータ３が操舵補助力を発生してない停止状態に維持される。
【００５５】
この車載用モータ３の停止状態では、レゾルバ１３から出力される回転検出信号も変化せず、このためモータ回転角検出回路４９で検出されるモータ回転角θM も一定値となっており、マイクロコンピュータ４６で図８の昇圧制御処理を実行したときに、ステップＳ３２及びＳ３３で算出されるモータ回転速度ＶM 及びモータ回転加速度αM も“０”を維持する。
【００５６】
このため、図８の処理でステップＳ３４及びＳ３５を経てステップＳ３６に移行し、昇圧制御用デューティ比Ｄが昇圧回路２の昇圧率αを“１”とする“０”％に設定される。次いでステップＳ３９に移行して、前回の昇圧制御用デューティ比Ｄ(n-1)と昇圧回路２から送信されるバッテリ電圧Ｖｂとに基づいてモータ駆動回路４の入力推定電圧ＤＣVIP を算出する。ここで、マイクロコンピュータ４６で制御を実行開始する初期状態では、前回の昇圧制御用デューティ比Ｄ(n-1) として初期値“０”％が設定される。
【００５７】
したがって、モータ駆動回路４の入力推定電圧ＤＣVIP は、昇圧制御用デューティ比Dが“０”％で昇圧回路2の昇圧率αが“１”となっているので、バッテリ電圧Ｖｂと等しい値となる。この状態では、前述したようにモータ駆動回路４の入力端子４０ｐ及び４０ｎに昇圧回路２からバッテリ電圧Ｖｂがそのまま供給されているので、分圧回路４２で検出される入力電圧ＤＣVIがバッテリ電圧Ｖｂとなり、ステップＳ４１で算出される偏差ΔＤＣVIも“０”となり、ステップＳ４２で算出されるデューティ補正値ΔDも“０”となる。このため、ステップＳ３６で算出された“０”％の昇圧制御用デューティ比Ｄがそのままシリアルデータに変換され、このシリアルデータを含む送信パケットが形成されて、これが通信回線５を介して昇圧回路２へ送信される。
【００５８】
このため、昇圧回路２では、図４の昇圧制御処理で、モータ駆動回路４から送信された送信パケットを受信すると、ステップＳ１２に移行して、受信した昇圧制御用デューティ比Ｄに対応するパルス幅変調信号に変換し、これをゲートドライブ回路２４へ出力することにより、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオン状態に、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ状態に制御される状態を継続して、昇圧率αが“１”に維持される。
【００５９】
このステアリングホイール６へ操舵力が伝達されていない状態から、運転者がステアリングホイール６を所望方向へ操舵する所謂据切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ１２からトルク検出信号が出力され、これに応じて操舵トルク検出回路４８から操舵トルクＴｓがマイクロコンピュータ４６に入力される。
このマイクロコンピュータ４６では、図６の操舵補助力制御処理において、操舵トルクＴｓに対応した操舵補助トルクを車載用モータ３で発生させる操舵補助電流値ＩM*を演算し、この操舵補助電流値ＩM*に基づいて車載用モータ３の各相の電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔを算出し、これら各相電流指令値Ｉｕｔ、Ｉｖｔ及びＩｗｔに基づいてインバータ４３の各制御素子を駆動制御する。
【００６０】
このため、図１１（ａ）の区間Ｔ１で示すように、車載用モータ３で必要とする大きな操舵補助トルクを発生させる。このときの車載用モータ３のモータ回転速度ＶM は図１１（ｂ）の区間Ｔ１で示すように比較的遅いものとなり、モータ回転速度ＶM が回転速度閾値ＶMS以上となることはないと共に、モータ回転加速度αM が設定値αMS以上となることもないので、図８の操舵補助制御処理でステップＳ３６に移行して、昇圧制御用デューティ比Ｄを“０”％に設定する状態を維持する。
【００６１】
この車両の停車状態から車両を発進させて走行状態とし、この状態でステアリングホイール６を操舵する通常操舵状態では、車速の増加に応じて必要とする操舵補助トルクが小さくなることから、ステアリングホイール６に伝達される操舵トルクも小さい値となり、これが操舵トルクセンサ１２で検出されてマイクロコンピュータ４６２に入力される。このため、操舵補助電流値ＩM*も小さい値となり、車載用モータ３で発生される操舵補助トルクは図１１（ａ）の区間Ｔ２で示すように、据切り時の操舵補助トルクに比較して小さくなると共に、モータ回転速度ＶM も図１１（ｂ）の区間Ｔ２で示すようにより小さい値となることによって、図８の処理でステップＳ３４及びＳ３５を経てステップＳ３６に移行して、昇圧制御用デューティ比Ｄを“０”％に維持する。
【００６２】
このように昇圧回路２の昇圧率αが“１”に設定されている状態即ち昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOがバッテリ電圧Ｖｂに設定されている状態では、両者間を流れる電流の増加に応じてモータ昇圧回路２及びモータ駆動回路４間の配線抵抗による電圧降下が生じる。
しかしながら、上記実施形態では、マイクロコンピュータ４６で実行する図８の昇圧制御処理において、前回の昇圧制御用デューティ比Ｄ(n-1) に基づいて昇圧回路２の昇圧率αを算出し、昇圧率αにバッテリ１の定格バッテリ電圧Ｖｂ* を乗算してモータ駆動回路４で必要とする必要入力電圧ＤＣVIP を算出し（ステップＳ３９）し、算出した必要入力電圧ＤＣVIP から現在のモータ駆動回路４の入力電圧ＶVIを減算して配線抵抗による電圧降下分に対応する電圧補正値ΔDCVIを算出する（ステップＳ４１）。
【００６３】
次いで、算出した電圧補正値ΔＤＣVIに対応するデューティ比補正値ΔＤを算出し（ステップＳ４２）、算出したデューティ比補正値ΔＤで、ステップＳ３６で算出した昇圧制御用デューティ比Ｄを補正した値を昇圧制御用デューティ比Ｄとして算出し（ステップＳ４３）、これを送信パケットに格納して昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５へ送信する。
【００６４】
このため、昇圧回路２で配線抵抗による電圧降下分を補正した昇圧率αとなるようにパルス幅変調信号が形成され、これがゲートドライブ回路２４に供給されて、電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ１のオン・オフ比が制御されることにより、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOが配線抵抗による電圧降下分増加され、モータ駆動回路４で必要とする入力電圧ＤＣVIが供給される。したがって、昇圧回路２とモータ駆動回路４との間の配線抵抗による電圧降下や、他の車載機器による電力消費によってモータ駆動回路４に印加される入力電圧ＤＣVIが低下することを確実に防止することができ、車載用モータ３を図１２で実線図示のように車載用モータ３をモータ最大特性で駆動制御することができる。このモータ最大特性は、横軸にモータ回転速度Ｖｍ〔ｍｉｎ-1〕をとり、縦軸に車載用モータ３の出力トルク〔Ｎ・ｍ〕をとって形成され、モータ回転速度ＶM が“０”から設定回転速度ＶMSに達するまでの間最大電流を出力して最大トルクＴｍａｘを出力することができる。
【００６５】
因みに、昇圧制御処理で電圧降下補償を行わない場合には、昇圧回路２とモータ駆動回路４との間の配線抵抗を２０ｍΩとしたとき、バッテリ１から流れる電流が増加することにより、図１３に示すように配線抵抗による電圧降下が発生し、電流値が８０Ａに達すると電圧降下は２Ｖとなり、モータ駆動回路４に印加される入力電圧ＤＣVIは１０Ｖにまで低下することになる。この電圧降下の影響により、車載用モータ３のモータ最大特性は、前述した図１２において破線図示のようにモータ回転速度ＶM の増加に伴って電流値が増加し電圧降下が大きくなることにより、出力トルクが徐々に低下することになり、図１2でハッチング図示の領域で、モータ最大特性を発揮することができなくなり、操舵補助制御特性が劣化することになる。
【００６６】
しかしながら、上記実施形態においては、前述したようにモータ駆動回路４におけるマイクロコンピュータ４６の昇圧制御処理で配線抵抗等によって生じるモータ駆動回路４の入力電圧ＤＣVIの電圧降下分を補償するので、常にモータ最大特性を発揮して、最適な操舵補助制御を行うことができる。
一方、走行状態で、他車線からの割込みや対向車線からの対向車のセンターラインを越えるはみ出し走行等によって例えば左切りの緊急回避操作を行うと、このときのステアリングホイール６に伝達される操舵トルクは、図１１（ａ）の区間Ｔ３で示すように、通常時の操舵トルクよりは大きく、据切り時よりは小さい値となるが、車載用モータ３のモータ回転速度ＶM は、図１１（ｂ）の区間Ｔ３で示すように、正方向に増加してモータ回転速度閾値ＶMS以上となる。
【００６７】
この緊急回避操作では、図１４（ｃ）に示すように、車載用モータ３のモータ回転速度ＶM が時点ｔ１で設定速度（回転速度閾値）ＶMS以上となると、図８の昇圧制御処理において、ステップＳ３４からステップＳ３８に移行して図９に示すデューティ比算出用制御マップを参照してモータ回転速度ＶM に応じた“０”％より大きい昇圧制御用デューティ比Ｄが算出される。このとき、前回の昇圧制御用デューティ比Ｄ(n-1) に基づいて算出した入力推定電圧ＤＣVIP とモータ駆動回路４の分圧回路４２で検出した入力電圧ＤＣVIとの偏差ΔＤＣVI が“０”であるものとすると、ステップＳ３８で算出された昇圧制御用デューティ比Ｄがシリアルデータに変換されてから送信パケットに格納されて通信回線５を介して昇圧回路２へ送信される。
【００６８】
このため、昇圧回路２では、モータ駆動回路４から送信された送信パケットを受信すると、この送信パケットに含まれる昇圧用デューティ比Ｄに応じたパルス幅変調信号をゲートドライブ回路２４へ出力することにより、パルス幅変調信号のデューティ比に応じて電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ１がオン・オフ制御されて、電界効果トランジスタＦＥＴ２がオン状態である区間でリアクトル２３にエネルギが蓄積され、この蓄積されたエネルギが、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオン状態となる区間で出力端子２２ｐに出力されることにより、昇圧回路２の昇圧率αが“１”より増加し、出力端子２２ｐから出力される出力電圧ＤＣVOが図１４（ａ）に示すように、モータ回転速度ＶM が設定速度ＶMSより増加するに応じて増加される。
【００６９】
その後、時点ｔ２でモータ回転速度ＶM がさらに増加して、マイクロコンピュータ４６で算出される昇圧制御用デューティ比Ｄが上限デューティ比ＤMAX に達する設定速度ＶMSH に達すると、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOがバッテリ電圧Ｖｂの３倍の３６Ｖとなり、その後モータ回転速度ＶM が設定速度ＶMSH を超える状態となっても昇圧制御用デューティ比Ｄが上限デューティ比ＤMAX に制限されることにより、昇圧回路２の昇圧率αは“３”に維持されて出力電圧ＤＣVOはバッテリ電圧Ｖｂの３倍の状態を維持する。その後、時点ｔ３でモータ回転速度ＶM が設定速度ＶMSH を下回ると、モータ回転速度ＶMの低下に応じてマイクロコンピュータ４６で算出される昇圧制御用デューティ比Ｄが上限デューティ比ＤMAX より減少することにより、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOが減少し、時点ｔ４でモータ回転速度ＶM が設定速度ＶMSを下回ると、マイクロコンピュータ４６で実行する図８の処理でステップＳ３４からステップＳ３５を経てステップＳ３６に移行して、昇圧制御用デューティ比Ｄが“０”％に復帰され、これに応じて昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOがバッテリ電圧Ｖｂに復帰する。その後、左切り操舵状態での保舵状態となると、モータ回転速度ＶM が“０”となる。
【００７０】
その後、ガードレール等に接近することにより、時点ｔ５で、ステアリングホイール６を左切り操舵状態から操舵中立位置側に急操舵で切り戻す状態となると、モータ回転速度ＶM が負方向に増加し、時点ｔ６で設定速度ＶMSを超えると、昇圧用デューティ比Ｄが“０”％から増加し始めることにより、昇圧回路２の昇圧率αが“１”から増加して昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOが図１４（ａ）に示すようにバッテリ電圧Ｖｂから増加する。その後、時点ｔ７でモータ回転速度ＶM が設定回転速度ＶMSH に達すると昇圧制御用デューティ比Ｄが上限デューティ比ＤMAX に達すると、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOがバッテリ電圧Ｖｂの３倍となる。その後、時点ｔ７でモータ回転速度ＶM が設定回転速度ＶMSH を下回ると、モータ回転速度ＶM の減少に応じて昇圧制御用デューティ比Ｄが上限デューティ比ＤMAX より減少することにより、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOが減少し、時点ｔ８でモータ回転速度ＶM が設定回転速度ＶMSを下回ると、昇圧制御用デューティ比Ｄが“０”％に設定されて昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOがバッテリ電圧Ｖｂに復帰する。
【００７１】
このように、緊急回避操舵時には、モータ駆動回路４に供給される入力電圧ＤＣVIがバッテリ電圧Ｖｂの３倍までの範囲で上昇されるので、車載用モータ３の回転速度と出力トルクとの関係を示すモータ特性は、図１５で実線図示の１２Ｖのバッテリ電圧Ｖｂで制限される特性線に制限されている状態から点線図示の３６Ｖの充電電圧Ｖｃで制限される特性線に移行し、同一電流制約時に、より大きい出力（電流×電圧）を出すことができ、車載用モータ３が高い回転速度となっても、操舵補助トルクの不足を回避することができる。
【００７２】
さらに、上記実施形態においては、昇圧回路２がバッテリ１の近傍に配設され、モータ駆動回路４が車載用モータ３の近傍に配設されており、図１６に示すように、バッテリ１と車載用モータ３との間における配線の抵抗を１本当たり２０ｍΩとして、昇圧回路２をバッテリ１と車載用モータ３間の距離の１：９のバッテリ１近傍位置に配置し、モータ駆動回路４をバッテリ１と車載用モータ３間の距離の９：１の車載用モータ３近傍位置に配置した場合を例にとって配線損失の説明を行う。
【００７３】
ここで、昇圧回路２の電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ１のオン・オフ率即ち
昇圧制御用デューティ比Ｄによって変化する昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOとバッテリ電圧Ｖｂとの比を昇圧率α（＝ＤＣVO／Ｖｂ）とすると、バッテリ電流Ｉｂを例えば１００Ａｄｃ、昇圧率αを“１”としたときのモータ定格電流Ｉｍを１２０Ａｒｍｓと仮定し、車載用モータ３は昇圧率αに伴って電圧仕様を最適化して設定されるものとしたときの、昇圧率αに対する配線損失は図１７に示すようになる。
【００７４】
この図１７では、バッテリ電流Ｉｂによる配線損失は、配線抵抗値×（バッテリ電流Ｉｂ）2 ×配線本数（２本）で求め、昇圧回路２及びモータ駆動回路４間の直流部の直流電流Ｉｄｃによる配線損失は、配線抵抗値×（ＤＣ電流Ｉｄｃ／昇圧率α）2 ×配線本数（２本）で求め、さらに、モータ電流Ｉｍによる配線損失は、配線抵抗値×（モータ電流Ｉｍ／昇圧率α）2 ×配線本数（３本）として求めている。
【００７５】
この図１７から明らかなように、上記実施形態では、昇圧を前提としてブラシレスモータで構成される車載用モータ３を高電圧仕様で設計すると、昇圧率αに応じて直流電流Ｉｄｃ及びモータ電流Ｉｍｕ〜Ｉｍｗの低減が可能であり、本発明の構成で昇圧することにより、従来例に比較して大幅に配線損失を低減することができる。配線損失が低減できるということは、限られたバッテリ出力の中でブラシレスモータによって構成される車載用モータ３の出力を増加させることができることを意味している。
【００７６】
配線損失の低減効果は、前述した「発明が解決する課題」の項で説明した従来例の制御装置を車載用モータ近傍に配置した場合の図２０と比較して明らかに大きく、バッテリ近傍に制御装置配置した場合の図２２と比較しても、少ない昇圧率αで配線損失の低減効果を発揮することができる。
このように、昇圧回路２をバッテリ近傍に配置し、モータ駆動回路４を車載用モータ近傍に配置することにより、昇圧回路２及びモータ駆動回路４間の通信距離が長くなるが、両者間のデータ通信をシリアルデータ化したデジタル通信で行うので、ノイズの影響等を受けにくく、正確なデータ通信を行うことができる。また、モータ駆動回路４と車載用モータ３及び操舵トルクセンサ１２とは接近しているので、両者間の配線は短く、ノイズの影響を受けにくい。
【００７７】
また、モータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４６では、図１０に示す異常検出処理を実行しており、昇圧回路２からその入力電圧であるバッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ及び出力電圧ＤＣVOのシリアルデータを含む送信パケットを受信すると、先ず、バッテリ電圧Ｖｂが下限値ＶBL及び上限値ＶBHの正常範囲内であるか否かを判定し、バッテリ電圧Vｂが許容範囲を越えている場合には、バッテリ異常の可能性があると判断して変数Nをインクリメントし、変数Nが予め設定した設定値Nｓ以上となったときに、バッテリ異常であると判断してモータ駆動回路４及び昇圧回路２の駆動を停止させる駆動停止処理を行うことにより、バッテリ電圧低下異常時の消費電力を低減すると共に、バッテリ電圧増加異常時の回路損傷を防止することができる。
【００７８】
さらに、昇圧回路２から受信したバッテリ電流Ｉｂが設定電流Ｉｂｓ以上となると、バッテリ１が過電流状態であると判断してステップＳ５７に移行し、インバータ４３から車載用モータ３へ供給するにモータ相電流Ｉｍｕ〜Ｉｍｗを減少させるようにゲートドライブ回路４５に対するパルス幅変調信号のデューティ比を制限するか、又は昇圧制御用デューティ比Ｄを制限する過電流防止処理を実行する。
【００７９】
さらにまた、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOとモータ駆動回路４の入力電圧ＤＣVIとの偏差ΔＤＣVKを算出し、この偏差ΔＤＣVKを配線抵抗ＲL で除して配線電流ＩCMを算出し、算出した配線電流ＩCMが設定値ＩCMS 以上となったときにはインバータ４３の上アーム及び下アームを構成する電界効果トランジスタの短絡などによるモータ駆動回路４の異常状態であると判断してモータ駆動回路４及び昇圧回路２の駆動を停止させるモータ駆動回路異常処理を実行する。このモータ駆動回路異常検出処理では、昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOとモータ駆動回路４の入力電圧ＤＣVIとを検出するだけで、モータ駆動回路４に異常電流を検出するためのシャント抵抗を設けることなく、モータ駆動回路４の過電流異常を検出することができる。
【００８０】
なおさらに、昇圧制御用デューティ比Ｄに基づいて昇圧回路２の出力推定電圧ＤＣVOP を算出し、算出した出力推定電圧ＤＣVOP から実際の昇圧回路２の出力電圧ＤＣVOを減算した偏差ΔＤＣの絶対値｜ΔＤＣ｜が設定値ΔＤＣｓ以上であるときに昇圧回路２に異常が発生したものと判断して昇圧回路２に対して駆動停止指令を出力して昇圧回路２の駆動を停止すると共に、選択スイッチ４０ｃを入力端子４０ｐ側からバッテリ端子４０ｂ側へ切換えることにより、バッテリ１のバッテリ電圧Ｖｂに基づいてモータ駆動回路４を動作させて、車載用モータ３で操舵補助力を発生することができ、昇圧回路を有さない通常の電動パワーステアリング装置と同等の操舵性能を確保することができ、操舵が困難となることを確実に回避することができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、モータ駆動回路４の電源回路４１をバッテリ１の正極側端子に接続されているバッテリ入力端子４０ｂに接続しているので、昇圧回路２が動作不能となった場合にもモータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４６は動作状態を維持し、図示しない通信手段により他の機器に電動パワーステアリングの異常を報知することができる。
【００８２】
なお、上記実施形態においては、モータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４６から昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５に対して昇圧制御用デューティ比Ｄを送信する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロコンピュータ４６で昇圧用デューティ比Ｄに応じたパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成し、この形成したパルス幅変調信号を直接昇圧回路２のゲートドライブ回路２４へ供給するようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態においては、モータ駆動回路４に設けたマイクロコンピュータ４６によって昇圧制御処理を行うことにより、昇圧制御用デューティ比Ｄを決定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ駆動回路４からモータ回転角θM 、モータ駆動回路４の入力電圧ＤＣVIをシリアルデータに変換して昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５へ送信し、このマイクロコンピュータ２５で図８の昇圧制御処理及び図４の昇圧制御処理を行うようにしてもよく、図１０の異常検出処理も昇圧回路２のマイクロコンピュータ２５で行うようにしてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態においては、モータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４６で操舵補助制御処理を実行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、別途操舵補助制御を行う操舵補助制御装置を設け、この操舵補助制御装置からモータ電流指令値をマイクロコンピュータ４６に供給してモータ駆動制御を行うようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、昇圧回路２及びモータ駆動回路４間のデータ通信がデジタル通信回線を使用して行われる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、光信号を利用した光通信手段を適用することもでき、この場合にはより一層ノイズに強い通信を行うことができる。
【００８５】
なおさらに、上記実施形態においては、昇圧回路２を構成する昇圧チョッパをリアクトル２３と２つの電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２で構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電界効果トランジスタＦＥＴ１に代えてダイオードを適用するようにしてもよく、また昇圧チョッパに代えてＤＣ−ＤＣコンバータ、スイッチドキャパシタ等の任意の昇圧回路を適用することができる。
また、上記実施形態においては、モータ回転角がレゾルバ１３を使用して検出される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロータリエンコーダやホール素子等を使用した回転角センサを適用するようにしてもよい。
【００８６】
さらに、上記実施形態においては、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動ブレーキ装置に本発明を適用するようにしてもよい。この電動ブレーキ装置としては、例えば図１８に示すように、ブレーキディスク６１の両面に対向する摩擦パッド６２，６３を有し、一方の摩擦パッド６３にボールねじ機構６４のボールねじ軸６５が連結され、ボールねじ機構６４のボールナット６６が例えば遊星歯車機構等の減速機構６７を介して車載用モータ３に連結されたキャリパ６８を備え、車載用モータ３が前述した昇圧回路２から昇圧電圧が印加されるモータ駆動回路４によって駆動制御される。ここで、モータ駆動回路４のマイクロコンピュータ４６では、前述した図６の操舵補助制御処理に代えてブレーキペダルの踏込量や、ヨーレート制御、トラクション制御等で必要とする制動量等に基づいて制動用電流値を算出するブレーキ制御処理を実行することを除いては図８及び図１０と同様の処理を実行する。この他、本発明は他の任意の車載用モータ制御装置に適用することができる。
【００８７】
さらにまた、上記実施形態においては、車載用モータ３としてブラシレスモータを適用し、このブラシレスモータを三相交流駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、５相以上の交流駆動するようにしてもよく、さらには直流モータを適用してＨブリッジ回路により直流モータを駆動するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用し得る昇圧回路の一例を示すブロック図である。
【図３】昇圧回路のマイクロコンピュータで実行する信号送信処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】昇圧回路のマイクロコンピュータで実行する昇圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明に適用し得るモータ駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図６】モータ駆動回路のマイクロコンピュータで実行する操舵補助制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】操舵補助電流値算出用制御マップを示す特性線図である。
【図８】モータ駆動回路のマイクロコンピュータで実行する昇圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】デューティ比算出用制御マップを示す特性線図である。
【図１０】モータ駆動回路のマイクロコンピュータで実行する異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】操舵制御動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１２】モータ回転速度と出力トルクとの関係を示す特性線図である。
【図１３】配線抵抗による電圧降下の説明に供する特性線図である。
【図１４】緊急回避操舵時における昇圧制御動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１５】昇圧制御における電動機特性を示す特性線図である。
【図１６】本発明における配線抵抗の説明に供する回路図である。
【図１７】本発明における昇圧率と配線損失との関係を示す特性図である。
【図１８】本発明を電動ブレーキ装置に適用した場合の実施形態を示す構成図である。
【図１９】制御装置を車載用モータの近傍に配置した従来例を示す回路図である。
【図２０】図１９の昇圧率と配線損失との関係を示す特性図である。
【図２１】制御装置をバッテリの近傍に配置した従来例を示す回路図である。
【図２２】図２１の昇圧率と配線損失との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…バッテリ、２…昇圧回路、３…車載用モータ、４…モータ駆動回路、５…通信回線６ステアリングホイール、７…ステアリングシャフト、１１…転舵輪、１２…操舵トルクセンサ、１３…レゾルバ、２３…リアクトル、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２…電界効果トランジスタ、２４…ゲートドライブ回路、２５…マイクロコンピュータ、３０…通信制御回路、４０ｃ…切換スイッチ、４３…インバータ、４５…ゲートドライブ回路、４６…マイクロコンピュータ、４７ｕ，４７ｗ…モータ電流検出回路、４８…操舵トルク検出回路、４９…モータ回転角検出回路、５０…車速センサ、５１…通信制御回路、６１…ブレーキディスク、６２，６３…摩擦パッド、６４…ボールねじ機構、６７…減速機構、６８…キャリパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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