(57)【要約】【課題】  電動パワーステアリング装置のモータを路面摩擦係数の大小に関わらずに効率良く駆動する。【解決手段】  バッテリ４３の１２Ｖの電圧を昇圧してモータＭに供給する昇圧回路５２の作動を路面摩擦係数検出回路４２で検出した路面摩擦係数に応じて制御するので、路面摩擦係数が大きいためにモータＭの負荷が増加するときに電源電圧を１４Ｖ〜１６Ｖに昇圧することで、モータＭを効率良く駆動しながら路面摩擦係数に応じた適切なトルクを発生させることができるだけでなく、路面摩擦係数が小さいためにモータＭの負荷が減少するときに不必要な昇圧が行われるのを防止し、昇圧回路５２の作動に伴うスイッチング損失を最小限に抑えることができる。また昇圧回路５２は所定車速未満のときに電源電圧を昇圧するので、低車速時の据え切りのようなモータＭの負荷が増加する場合に電源電圧を昇圧することができる。【選択図】        図４
2006021586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバーのステアリング操作をアシストするモータ（Ｍ）と、電源電圧を昇圧してモータ（Ｍ）に供給可能な昇圧回路（５２）と、昇圧回路（５２）の作動を制御する制御手段（Ｕ）とを備えた電動パワーステアリング装置において、
路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段（４１）を備え、制御手段（Ｕ）は路面摩擦係数検出手段（４１）で検出した路面摩擦係数に応じて昇圧回路（５２）の作動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】
昇圧回路（５２）は路面摩擦係数の増加に応じて電源電圧の昇圧量を増加させ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】
昇圧回路（５２）は所定車速未満のときに電源電圧を昇圧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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライバーのステアリング操作をアシストするモータと、電源電圧を昇圧してモータに供給可能な昇圧回路と、昇圧回路の作動を制御する制御手段とを備えた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を備えた車両を車庫入れする際にステアリングハンドルを据え切りしたような場合に、ドライバーのステアリング操作をアシストするモータに大きな負荷が作用して大電流が流れるため、車載の１２Ｖバッテリが電圧低下してモータに対する通電効率が著しく低下する問題がある。
【０００３】
そこで、電動パワーステアリング装置のモータに給電するバッテリの電圧を昇圧する昇圧回路を設け、モータの負荷が増加する低車速時に昇圧回路を作動させてバッテリの電圧を昇圧することで上記問題の解決を図った電動パワーステアリング装置が、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特許第３２０５６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ドライバーのステアリング操作をアシストするモータの負荷は車速の大小により変化するだけでなく、路面摩擦係数の大小によっても大きく変化する。具体的には、アスファルト路のような高摩擦係数の路面ではモータの負荷が増加し、雪路や氷結路のような低摩擦係数の路面ではモータの負荷が減少するため、車速に応じてバッテリの電圧を昇圧するだけでは電動パワーステアリング装置のモータを効率良く駆動することが困難であった。
【０００５】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、電動パワーステアリング装置のモータを路面摩擦係数の大小に関わらずに効率良く駆動することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ドライバーのステアリング操作をアシストするモータと、電源電圧を昇圧してモータに供給可能な昇圧回路と、昇圧回路の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を備え、制御手段は路面摩擦係数検出手段で検出した路面摩擦係数に応じて昇圧回路の作動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が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、昇圧回路は路面摩擦係数の増加に応じて電源電圧の昇圧量を増加させることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、昇圧回路は所定車速未満のときに電源電圧を昇圧することを特徴とする電動パワーステアリング装置が提案される。
【０００９】
尚、実施例の路面摩擦係数検出回路４１は本発明の路面摩擦係数検出手段に対応し、実施例の電子制御ユニットＵは本発明の制御手段に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、電源電圧を昇圧して電動パワーステアリング装置のモータに供給する昇圧回路の作動を路面摩擦係数に応じて制御するので、路面摩擦係数が大きいためにモータの負荷が増加するときに電源電圧を昇圧することで、モータを効率良く駆動しながら路面摩擦係数に応じた適切なトルクを発生させることができるだけでなく、路面摩擦係数が小さいためにモータの負荷が減少するときに不必要な昇圧が行われるのを防止し、昇圧回路の作動に伴うスイッチング損失を最小限に抑えることができる。
【００１１】
請求項２の構成によれば、昇圧回路は路面摩擦係数の増加に応じて電源電圧の昇圧量を増加させるので、路面摩擦係数の増加に応じてモータの負荷が増加しても、電源電圧をきめ細かく昇圧することでモータを一層効率良く駆動することができる。
【００１２】
請求項３の構成によれば、昇圧回路は所定車速未満のときに電源電圧を昇圧するので、低車速時の据え切りのようなモータの負荷が増加する場合に電源電圧を昇圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は電動パワーステアリング装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４はモータの駆動回路を示す図、図５は車速および路面摩擦係数と昇圧回路の昇圧量との関係を示すグラフである。
【００１５】
図１に示すように、ステアリングハンドル１１と一体に回転する上部ステアリングシャフト１２は、上部ユニバーサルジョイント１３、下部ステアリングシャフト１４および下部ユニバーサルジョイント１５を介して、減速機１６から上方に突出するピニオンシャフト１７に接続される。減速機１６の下端に接続されたステアリングギヤボックス１８の左右両端から突出するタイロッド１９，１９が、左右の車輪ＷＬ，ＷＲの図示せぬナックルに接続される。減速機１６にはモータＭが支持されており、このモータＭの作動が、減速機１６の内部に収納した操舵トルクセンサＳａからの信号と、モータ駆動回路Ｃに設けた電流センサＳｂおよび電圧センサＳｃからの信号と、４輪の車輪速度を検出する４個の車輪速センサＳｄに接続された路面摩擦係数検出回路４１および車速検出回路４２からの信号とが入力される電子制御ユニットＵにより制御される。
【００１６】
路面摩擦係数検出回路４１は周知のもので、例えば駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速とを比較して駆動輪のスリップ率を算出し、そのスリップ率から路面摩擦係数を検出する。また車速検出回路４２も周知のもので、例えば左右の従動輪の車輪速の平均値として車速を検出する。
【００１７】
図２および図３に示すように、減速機１６はステアリングギヤボックス１８と一体の下部ケース２１と、その上面にボルト２２…で結合された中間ケース２３と、その上面にボルト２４…で結合された上部ケース２５とを備えており、ステアリングギヤボックス１８および上部ケース２５にボールベアリング２６，２７で前記ピニオンシャフト１７が回転自在に支持される。ピニオンシャフト１７の下端に設けられたピニオン２８が、ステアリングギヤボックス１８の内部に左右移動自在に支持したラックバー２９に設けられたラック３０に噛合する。ステアリングギヤボックス１８に形成した貫通孔１８ａに押圧部材３１が摺動自在に収納されており、貫通孔１８ａを閉塞するナット部材３２との間に配置したスプリング３３で押圧部材３１をラックバー２９の背面に向けて付勢することで、ラックバー２９の撓みが抑制される。
【００１８】
減速機１６の内部に延びるモータＭの回転軸３４は、一対のボールベアリング３５，３６で下部ケース２１に回転自在に支持されており、モータＭの回転軸３４に設けられたウオーム３７が、ピニオンシャフト１７に固定されたウオームホイール３８に噛合する。
【００１９】
従って、モータＭを駆動すると回転軸３４のトルクがウオーム３７およびウオームホイール３８を介してピニオンシャフト１７に伝達され、ドライバーのステアリング操作がモータＭによってアシストされる。
【００２０】
図４には、操舵トルクセンサＳａ、電流センサＳｂ、電圧センサＳｃ、路面摩擦係数検出回路４１および車速検出回路４２が接続された電子制御ユニットＵからの指令でモータＭを駆動するモータ駆動回路Ｃが示される。
【００２１】
車載の１２Ｖのバッテリ４３とモータＭとの間に配置されたモータ駆動回路Ｃは、メインリレー４４と、モータＭを駆動するＨブリッジ回路よりなるパワードライブユニット４５と、第１コンデンサ４６、コイル４７、第２コンデンサ４８、第１スイッチング素子４９、第２スイッチング素子５０およびスイッチング回路５１よりなる昇圧回路５２とで構成される。
【００２２】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【００２３】
操舵トルクセンサＳａで検出した操舵トルクと、車速検出回路４２で検出した車速とに基づいてモータＭの目標電流を算出した電子制御ユニットＵは、Ｈブリッジ回路よりなるパワードライブユニット４５の複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御してモータＭを駆動する。このとき、モータＭに流れる実電流を図示せぬモータ電流検出回路で検出し、この実電流が前記目標電流に一致するようにフィードバック制御が行われる。
【００２４】
通常、モータＭを駆動する電圧は車載のバッテリ４３の１２Ｖであるが、路面摩擦係数検出回路４１で検出した路面摩擦係数および車速検出回路４２で検出した車速に応じてバッテリ４３の１２Ｖの電圧が昇圧回路５２により昇圧される。
【００２５】
即ち、図５に示すように、車速が所定値（実施例では１０ｋｍ／ｈ）以上の場合には、タイヤが路面から受ける摩擦力が小さくなってモータＭの負荷が低くなるため、路面摩擦係数の大小に関わらず、昇圧回路５２はバッテリ４３の１２Ｖの電圧を一律に１４Ｖに昇圧する。また車速が１０ｋｍ／ｈ未満の状態で例えば据え切りを行うような場合には、タイヤの摩擦力が大きくなってモータＭの負荷が高くなるため、昇圧回路５２はバッテリ４３の１２Ｖの電圧を１４Ｖよりも更に高く昇圧する。このとき、路面摩擦係数が大きいほどタイヤの摩擦力が大きくなるため、路面摩擦係数の増加に応じて昇圧回路５２はバッテリ４３の１２Ｖの電圧を下限値の１４Ｖから上限値の１６Ｖに収束するまで連続的に昇圧する。
【００２６】
昇圧回路５２による昇圧は、第１、第２スイッチング素子４９，５０を交互にＯＮ／ＯＦＦすることにより行われる。即ち、スイッチング回路５１からの指令で先ず第１スイッチング素子４９をＯＮすると、バッテリ４３および該バッテリ４３により蓄電された第１コンデンサ４６からコイル４７に電流が流れ、そのインダクタンス作用に基づいて電気エネルギーが蓄えられる。このとき第２スイッチング素子４９はＯＦＦ状態にあり、パワードライブユニット４５側に電流が流れることはない。
【００２７】
続いてスイッチング回路５１からの指令で第１スイッチング素子４９をＯＦＦするとコイル４７に流れる電流が遮断されるため、この遮断による磁束の変化を妨げるようにコイル４７に起電力が発生し、その結果、コイル４７の両端間に電圧が発生する。これと同時にスイッチング回路５１からの指令で第２スイッチング素子５０をＯＮすると、コイル４７から第２スイッチング素子５０を介してパワードライブユニット４５側に電流が流れる。
【００２８】
このとき、コイル４７の下流側に発生する電圧はバッテリ４３の電圧とコイル４７の両端間に発生した電圧との和になるため、コイル４７の両端間に発生した電圧の分だけバッテリ４３の電圧が昇圧されることになる。また第２コンデンサ４８は、印加された高電圧により蓄電され、第１、第２スイッチング素子４９，５０のＯＮ／ＯＦＦに伴う出力電圧の変動を平滑化する。
【００２９】
その間に、電子制御ユニットＵが算出したモータＭに供給すべき１４Ｖ〜１６Ｖの目標電圧（図５参照）と、電圧センサＳｃで検出したモータＭの実電圧との偏差がスイッチング回路５１に入力され、スイッチング回路５１は前記偏差が０に収束するように第１、第２スイッチング素子４９，５０のＰＷＭ制御によるフィードバック制御を行う。このとき、電子制御ユニットＵはバッテリ４３から昇圧回路５２に持ち出される電流を電流センサＳｂで監視しており、その電流が過大になって他の機器の作動に影響が及ぶと判断された場合には、モータＭの目標電圧を低下させてバッテリ４３の負荷を低減する。
【００３０】
以上のように、路面摩擦係数検出回路４１で検出した路面摩擦係数に応じて昇圧回路５２によるバッテリ電圧の昇圧量を制御するので、モータＭのトルクを路面摩擦係数の大小に応じて適切に制御することが可能になるだけでなく、路面摩擦係数が小さいためにタイヤと路面との間の摩擦力が小さくなってモータＭの負荷が減少するときに、不必要な昇圧が行われるのを防止して昇圧回路５２の作動に伴うスイッチング損失を最小限に抑えることができる。
【００３１】
しかも昇圧回路５２は路面摩擦係数の増加に応じてバッテリ４３の電圧の昇圧量を連続的に増加させるので、路面摩擦係数の増加に応じてモータＭの負荷が増加しても、バッテリ４３の電圧のをきめ細かく昇圧することでモータＭを一層効率良く駆動することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例ではバッテリ４３の電圧を最低でも１４Ｖに昇圧しているが、車速が高いときや路面摩擦係数が低いときに、昇圧回路５２の作動を停止して昇圧を行わなくても良い。
【００３４】
また路面摩擦係数の検出手法は実施例に限定されず、任意の手法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電動パワーステアリング装置の全体斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】モータの駆動回路を示す図
【図５】車速および路面摩擦係数と昇圧回路の昇圧量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
４１        路面摩擦係数検出回路（路面摩擦係数検出手段）
５２        昇圧回路
Ｍ          モータ
Ｕ          電子制御ユニット（制御手段）
【図１】
2006021586.tif 000003
【図２】
2006021586.tif 000004
【図３】
2006021586.tif 000005
【図４】
2006021586.tif 000006
【図５】
2006021586.tif 000007