(57)【要約】【課題】  エンジン始動時のバッテリ電圧低下により、電子制御ユニット３０のマイクロコンピュータがリセットしてアシスト制御を停止してしまわないようにする。【解決手段】  電源装置５０から電子制御ユニット３０の演算回路３１への第１電源供給ライン５４に昇圧回路４０を設ける。昇圧回路４０の昇圧出力電圧は、演算回路３１およびセンサ類（操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、電流センサ３３）の最低作動電圧以上の一定値に設定される。また、昇圧回路４０の最低作動電圧値は、エンジン始動時の電圧低下を考慮した始動時予測バッテリ電圧より低く設定される。これにより、バッテリ電圧低下にかかわらず、演算回路３１とセンサ類に適正電圧電源が供給されて、正常にアシスト制御を行うことができる。【選択図】  図２
2008018761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構と、
上記転舵機構に設けられ、上記操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、
操舵ハンドルの操舵操作に応じて上記電動モータの制御量を演算する演算回路と、
上記演算回路にて演算された制御量に応じて上記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路とを備え、
車両エンジンの始動用電力を供給する車載バッテリから電源供給される車両の電動パワーステアリング装置において、
上記車載バッテリから上記演算回路への電源供給ラインに、上記車載バッテリからの電源供給電圧を上記演算回路の最低作動電圧以上の一定の所定電圧にまで昇圧する昇圧回路を設け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２】
操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構と、
上記転舵機構に設けられ、上記操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、
操舵ハンドルの操舵操作に応じて上記電動モータの制御量を演算する演算回路と、
上記演算回路にて演算された制御量に応じて上記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路とを備え、
車両エンジンの始動用電力を供給する車載バッテリから電源供給される車両の電動パワーステアリング装置において、
上記演算回路は、上記操舵ハンドルの操舵操作状態および上記電動モータの制御状態を検出する複数のセンサからの検出情報を入力して上記電動モータの制御量を演算し、
上記車載バッテリから上記少なくとも１つのセンサへの電源供給ラインに、上記車載バッテリからの電源供給電圧を上記センサの最低作動電圧以上の一定の所定電圧にまで昇圧する昇圧回路を設け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３】
上記昇圧回路は、上記車載バッテリから、上記演算回路と上記少なくとも１つのセンサへの共通の電源供給ラインに設けられ、上記車載バッテリからの電源供給電圧を上記演算回路の最低作動電圧以上かつ上記センサの最低作動電圧以上の一定の所定電圧にまで昇圧することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
上記昇圧回路を介して電源供給されるセンサは、上記操舵ハンドルに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサであることを特徴とする請求項２または請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
上記昇圧回路を介して電源供給されるセンサは、上記電動モータに流れる電流を検出する電流センサであることを特徴とする請求項２または請求項３記載の電動パワーステアリング。
【請求項６】
上記昇圧回路を介して電源供給されるセンサは、上記電動モータの回転角を検出する回転角センサであることを特徴とする請求項２または請求項３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、操舵ハンドルの操作に応じて操舵アシストトルクを付与する電動モータ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】
従来から、この種の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、この電動モータの通電を制御する電子制御ユニットとを備える。電子制御ユニットは、主要部をマイクロコンピュータにより構成して電動モータの制御量を演算する演算回路と、この演算回路からの指令信号に応じて電動モータに通電するモータ駆動回路としてのインバータとを備える。
【０００３】
演算回路は、例えば、操舵トルクセンサにより検出した操舵ハンドルに働く操舵トルクと、車速センサにより検出した車速とに基づいて目標アシストトルク値を演算し、この目標アシストトルク値に対応する目標電流値と、電流センサにより検出した実際に電動モータに流れる実電流値との偏差に応じて電動モータに印加すべき電圧指令値を演算しインバータに出力する。そして、インバータは、演算回路からの電圧指令値に応じたデューティ比でスイッチング回路をオン／オフして、電圧指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。
こうして電動モータにより発生した操舵アシストトルクと、運転者により操舵ハンドルに加えられた操舵トルクとに和により転舵輪の向きが変えられる。
以下、こうした電子制御ユニットの行う制御をアシスト制御と呼ぶ。
【０００４】
こうした電動パワーステアリング装置は、車載バッテリから電源供給される。車載バッテリ（以下、単にバッテリと呼ぶ）には、電動パワーステアリング装置だけでなく、エンジン制御装置など複数の電気制御システムが接続され、それぞれのシステムで必要とされる電力がバッテリから随時引き出される。
【０００５】
一般に、車載バッテリには、オルタネータ等の発電機が接続されるため、各電気負荷への電源供給電圧の変動は少ない。しかしながら、エンジンが作動していない状態からエンジンを始動させるときには、車載バッテリから大電流が引き出されて、バッテリ電圧が一時的に大幅に低下してしまう。このため、電動パワーステアリング装置の電子制御ユニットへ供給される電源電圧も同様に低下してしまい、電圧低下度合いによっては、電源電圧がマイクロコンピュータにより構成される演算回路の最低作動電圧を下回ることがある。この場合、演算回路はリセット動作を行う。この演算回路のリセット動作により、電動パワーステアリング装置の動作が停止してしまう。この結果、操舵アシストトルクを発生させることができなくなり、ハンドル操作が重くなってしまう。
【０００６】
こうしたバッテリ電圧の低下時のフェイルセーフを図る技術として、特許文献１には、ステアバイワイヤ式操舵装置において、マイクロコンピュータを備えた操舵制御手段への電源供給ラインに昇圧回路を設けた構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２９００２号
【発明の開示】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された昇圧回路は、バッテリの電圧を所定電圧（２Ｖ）だけ昇圧するものである。例えば、バッテリ電圧が６Ｖであれば、８Ｖ（６Ｖ＋２Ｖ）に昇圧するものである。つまり、最終的な昇圧電圧を必ずしも一定電圧以上に保持できるものではない。
従って、こうした昇圧回路を電動パワーステアリング装置の演算回路の電源供給ラインに設けても、エンジン始動時においては、大きくバッテリ電圧が低下して演算回路がリセット動作してしまうことがある。一旦リセット動作が行われると、その後、バッテリ電圧が復帰しても、電圧復帰から所定時間のあいだは、演算回路が初期診断動作等を行うためアシスト機能が得られない。
【０００８】
また、バッテリ電圧の低下は、センサの作動にも影響を及ぼす。電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドルに働く操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ、電動モータの回転角を検出する回転角センサ、電動モータに流れる電流を検出する電流センサ等を備え、こうしたセンサからの検出信号に基づいて電動モータを制御する。また、こうしたセンサもバッテリから電源供給される。そして、バッテリ電圧が各センサごとに設定される最低作動電圧を下回ると、センシング動作が不能となり、適切なアシスト制御を行うことができなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、バッテリ電圧の低下時においても、良好にアシスト制御を行うことを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構と、上記転舵機構に設けられ、上記操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、操舵ハンドルの操舵操作に応じて上記電動モータの制御量を演算する演算回路と、上記演算回路にて演算された制御量に応じて上記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路とを備え、車両エンジンの始動用電力を供給する車載バッテリから電源供給される車両の電動パワーステアリング装置において、上記車載バッテリから上記演算回路への電源供給ラインに、上記車載バッテリからの電源供給電圧を上記演算回路の最低作動電圧以上の一定の所定電圧にまで昇圧する昇圧回路を設けたことにある。
【００１１】
上記のように構成した本発明においては、操舵ハンドルの操舵操作に応じた電動モータの制御量を演算回路により演算し、この演算された制御量に応じてモータ駆動回路が電動モータを駆動制御する。この電動モータの駆動制御により操舵ハンドルの操舵操作に対して適切な操舵アシストトルクが付与される。尚、制御量とは、電動モータを駆動制御するための目標電流値あるいは目標電圧値等を意味する。
車載バッテリは、車両エンジンの始動用電力の供給源として使用されるとともに、電動パワーステアリング装置にも電源を供給する。車載バッテリは、エンジン始動時に大電力を供給するため大きく電圧低下する。この場合、車載バッテリから演算回路への電源供給ラインに設けた昇圧回路の動作により、バッテリ電圧低下にかかわらず演算回路には一定電圧の電源が供給される。この昇圧回路の出力電圧値は、演算回路の最低作動電圧以上の一定の所定電圧に設定されているため、エンジン始動時においても演算回路がリセットされてしまうことがない。従って、バッテリ電圧の低下時においても、良好にアシスト制御を行うことが可能となる。
尚、昇圧回路が適正に昇圧動作することのできる最低作動電圧（昇圧回路の入力電圧）は、エンジン始動時における電圧低下を考慮した所定の始動時予測バッテリ電圧よりも低く設定しておく。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構と、上記転舵機構に設けられ、上記操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、操舵ハンドルの操舵操作に応じて上記電動モータの制御量を演算する演算回路と、上記演算回路にて演算された制御量に応じて上記電動モータを駆動制御するモータ駆動回路とを備え、車両エンジンの始動用電力を供給する車載バッテリから電源供給される車両の電動パワーステアリング装置において、上記演算回路は、上記操舵ハンドルの操舵操作状態および上記電動モータの制御状態を検出する複数のセンサからの検出情報を入力して上記電動モータの制御量を演算し、上記車載バッテリから上記少なくとも１つのセンサへの電源供給ラインに、上記車載バッテリからの電源供給電圧を上記センサの最低作動電圧以上の一定の所定電圧にまで昇圧する昇圧回路を設けたことにある。
【００１３】
この場合、上記昇圧回路を介して電源供給されるセンサは、上記操舵ハンドルに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサであり、または、上記電動モータに流れる電流を検出する電流センサであり、または、上記電動モータの回転角を検出する回転角センサとすることができる。
【００１４】
上記のように構成した本発明においては、演算回路は、操舵ハンドルの操舵操作状態および電動モータの制御状態を検出する複数のセンサからの検出情報を入力して電動モータの制御量を演算し、演算された制御量に応じてモータ駆動回路が電動モータを駆動制御する。この電動モータの駆動制御により操舵ハンドルの操舵操作に対して適切な操舵アシストトルクが付与される。
演算回路は、制御量の演算のために複数のセンサからの検出情報を入力するが、このセンサとして、例えば、操舵ハンドルに加わる操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ、電動モータに実際に流れる電流値を検出する電流センサが使用される。また、電動モータとしてブラシレスモータを使用した場合には、電動モータのロータの回転角を検出する回転角センサが使用される。
【００１５】
こうしたセンサは、車載バッテリから電源供給される。この車載バッテリから少なくとも１つのセンサへの電源供給ラインには、昇圧回路が設けられる。そして、エンジン始動時にはバッテリ電圧が大きく低下するが、昇圧回路の動作により、バッテリ電圧低下にかかわらずセンサには一定電圧の電源が供給される。この昇圧回路の出力電圧値は、センサの最低作動電圧以上の一定の所定電圧に設定されているため、エンジン始動時においてもセンサが誤作動してしまうことがない。従って、バッテリ電圧の低下時においても、良好にアシスト制御を行うことが可能となる。
尚、昇圧回路が適正に昇圧動作することのできる最低作動電圧（昇圧回路の入力電圧）は、エンジン始動時における電圧低下を考慮した所定の始動時予測バッテリ電圧よりも低く設定しておく。
【００１６】
また、昇圧回路は、上記車載バッテリから、上記演算回路と上記少なくとも１つのセンサへの共通の電源供給ラインに設けられ、上記車載バッテリからの電源供給電圧を上記演算回路の最低作動電圧以上かつ上記センサの最低作動電圧以上の一定の所定電圧にまで昇圧するように構成してもよい。
この場合には、バッテリ電圧の低下にかかわらず、演算回路とセンサとに安定した電源電圧を供給することができ、センサの誤作動および演算回路のリセットを防止して、良好にアシスト制御を行うことができる。また、演算回路とセンサへの共通の電源供給ラインに昇圧回路を設けるため、多数の昇圧回路を必要とせず、低コストにて実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置を概略的に示し、図２は、その電動パワーステアリング装置への電源供給系を概略的に示している。
【００１８】
この車両の電動パワーステアリング装置は、大別すると、操舵ハンドル１１の操舵により転舵輪を転舵する転舵機構１０と、転舵機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ１５と、操舵ハンドル１１の操舵状態に応じて電動モータ１５の作動を制御する電子制御ユニット３０と、電源装置５０から供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路４０とから構成される。
転舵機構１０は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００１９】
ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、例えば、三相同期式永久磁石モータ（ブラシレスモータ）によって構成されている。電動モータ１５の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵をアシストする。
ボールねじ機構１６は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ１５の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。また、電動モータ１５をラックバー１４に組み付けるのに代えて、電動モータ１５をステアリングシャフト１２に組み付けて、電動モータ１５の回転を減速器を介してステアリングシャフト１２に伝達して同シャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
【００２０】
ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。この操舵トルクセンサ２１は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクＴを検出する。操舵トルクＴは、正負の値により操舵ハンドル１１の右方向および左方向の操舵時における操舵トルクの大きさをそれぞれ表す。
また、操舵トルクセンサ２１をステアリングシャフト１２に組み付けるのに代え、ラックバー１４に組み付けて、ラックバー１４の軸線方向の歪み量から操舵トルクＴをそれぞれ検出するようにしてもよい。
【００２１】
電動モータ１５には、回転角センサ２３が設けられる。この回転角センサ２３は、電動モータ１５内に組み込まれ、電動モータ１５の回転子の回転に応じた検出信号を出力するもので、例えばレゾルバセンサにより構成される。この回転角センサ２３からの検出信号は、電動モータ１５の回転角θの計算に利用される。一方、この電動モータ１５の回転角θは、操舵ハンドル１１の操舵角に比例するものであるので、この回転角θは、操舵ハンドル１１の操舵角としても共通に用いられる。
【００２２】
次に、電子制御ユニット３０について詳細に説明する。
電子制御ユニット３０（以下、ＥＣＵ３０と呼ぶ）は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成される演算回路３１と、その演算回路３１から出力されるモータ制御信号により電動モータ１５を駆動するモータ駆動回路としてのインバータ３２とを備える。
演算回路３１は、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、車速センサ２２、電流センサ３３からの検出信号を入力する。車速センサ２２は、車両の走行速度に応じた車速信号ｖを出力する。電流センサ３３は、インバータ３２から電動モータ１５に流れる電流の大きさを検出するもので、本実施形態においては、図２に示すように、電動モータ１５への３相電源のうちの２相（例えば、Ｕ相とＷ相）の電源ラインに設けられる。これは、電動モータ１５に流れる３相交流は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の電流の総和が常に値０に保たれるために、２相分の電流を検出することで残りの1相の電流は計算により求められるからである。
【００２３】
演算回路３１は、運転者の行った操舵操作に対して最適な操舵アシストトルクの大きさを演算により求め、この操舵アシストトルクが得られるように電動モータ１５の目標電流値を算出する。そして、目標電流値を電流センサ３３にて検出した実電流値でフィードバックすることにより、目標電流値と実電流値との偏差に応じた電動モータ１５の目標駆動電圧を設定し、この目標駆動電圧（本発明の制御量に相当する）に応じたモータ制御信号（ＰＷＭ制御信号）をインバータ３２に出力する。この演算回路３１にて行われるアシスト制御処理については後述する。
【００２４】
インバータ３２は、電源装置５０から供給される直流電源を３相交流電源に変換するとともに、電圧調整した電源電圧を電動モータ１５に印加する。インバータ３２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ごとに電源装置５０の電源側（＋側）とグランド側と間に２つのスイッチング素子を直列に設け、合計６つのスイッチング素子を主要回路として備え、各Ｕ，Ｖ，Ｗ相の２つのスイッチング素子の間から、電動モータ１５への３相電源ラインが接続される。演算回路３１は、このインバータ３２の各スイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ制御信号を出力する。インバータ３２は、このＰＷＭ制御信号によりスイッチング素子のオン・オフの割合、つまりデューティ比を調整することにより、電動モータ１５の各コイルに印加される電圧を制御する。
【００２５】
ここで、ＥＣＵ３０により行われるアシスト制御処理について説明する。
図３は、演算回路３１により実施されるアシスト制御ルーチンを表すもので、演算回路３１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、短い周期で繰り返し実行される。
【００２６】
イグニッションスイッチ５６のオンにより本制御ルーチンが起動すると、演算回路３１は、まず、ステップＳ１１にて、車速センサ２２によって検出された車速ｖ情報（以下、単に車速ｖと呼ぶ）と、操舵トルクセンサ２１によって検出した操舵トルクＴ情報（以下、単に操舵トルクＴと呼ぶ）を読み込む。
【００２７】
続いて、図４に示すアシストトルクテーブルを参照して、入力した車速ｖおよび操舵トルクＴに応じて設定される基本アシストトルクＴａｓを計算する（Ｓ１２）。アシストトルクテーブルは、演算回路３１のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴの増加にしたがって基本アシストトルクＴａｓも増加し、しかも、車速ｖが低くなるほど大きな値となるように設定される。
尚、図４の特性グラフは、正領域すなわち右方向の操舵トルクＴおよび基本アシストトルクＴａｓの関係についてのみ示しているが、負領域すなわち左方向の操舵トルクＴおよび基本アシストトルクＴａｓに関しては、図４の特性グラフを原点を中心に点対称の位置に移動した関係になる。また、本実施形態では、基本アシストトルクＴａｓをアシストトルクテーブルを用いて算出するようにしたが、アシストトルクテーブルに代えて操舵トルクＴおよび車速ｖに応じて変化する基本アシストトルクＴａｓを定義した関数を用意しておき、その関数を用いて基本アシストトルクＴａｓを計算するようにしてもよい。
また、基本アシストトルクＴａｓの算出に関しては、必ずしも車速ｖと操舵トルクＴとの組み合わせから算出する必要はなく、少なくとも操舵状態に応じた検出信号に基づいて行えばよい。
【００２８】
続いて、演算回路３１は、ステップＳ１３において、この基本アシストトルクＴａｓに補償トルクＴｒｔを加算して目標指令トルクＴ＊を算出する。この補償トルクＴｒｔは、操舵角θに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵角速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、回転角センサ２３にて検出した電動モータ１５の回転角（操舵ハンドルの操舵角θに相当）および電動モータ１５の角速度ω（操舵ハンドル１１の操舵角θを時間で微分した操舵角速度ωに相当）を入力して算出する。
次に、演算回路３１は、ステップＳ１４において、目標指令トルクＴ＊に比例した目標電流Ｉ＊を計算する。目標電流Ｉ＊は、目標指令トルクＴ＊をトルク定数で除算することにより求められる。
【００２９】
続いて、演算回路３１は、ステップＳ１５において、電動モータ１５に流れる電流値（実電流値Ｉｘ）を電流センサ３３から読み込む。続いて、ステップＳ１６において、この実電流値Ｉｘと先に計算した目標電流値Ｉ＊との偏差ΔＩを算出し、この偏差ΔＩに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧Ｖ＊を計算する。
例えば、下記式により計算する。
Ｖ＊＝Ｋｐ・ΔＩ＋Ｋｉ・∫ΔＩ  ｄｔ
ここでＫｐは、ＰＩ制御における比例項の制御ゲイン、Ｋｉは、ＰＩ制御における積分項の制御ゲインである。
【００３０】
そして、演算回路３１は、目標指令電圧Ｖ＊に応じたＰＷＭ制御電圧信号をインバータ３２に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、インバータ３２のスイッチング素子のデューティ比がＰＷＭ制御により制御されて、運転者の操舵操作に応じた所望のアシストトルク（目標指令トルクＴ＊）が得られる。
尚、本実施形態においては、電動モータ１５（３相永久磁石同期モータ）をインバータ３２からの３相電源により駆動制御する場合、２相回転磁束座標系（ｄ−ｑ座標系）で記述されるベクトル制御が用いられる。このベクトル制御を行う場合、回転角センサ２３により電動モータ１５の回転角（ロータの電気的な回転角度位置）を検出し、この回転角に基づいて２相／３相座標変換（２相から３相への座標変換と、３相から２相への座標変換）が行われる。
【００３１】
ところで、こうしたアシスト制御は、ＥＣＵ３０およびセンサ類（操舵トルクセンサ２１、車速センサ２２、回転角センサ２３、電流センサ３３）に対して適正電圧の電源が供給されているときに実施可能であって、電源供給電圧が低下した場合には、適正に行うことができない。つまり、主要部をマイクロコンピュータにて構成する演算回路３１に供給される電源の電圧が、その最低作動電圧（演算回路３１が正常に動作するために必要な電源電圧の最小値）を下回ると、マイクロコンピュータがリセットされてしまい、アシスト制御を停止してしまう。また、センサ類に供給される電源の電圧が、各センサごとに定まっている最低作動電圧（センサが正常に動作するために必要な電源電圧の最小値）を下回ると、センサが正常に作動できなくなり、適正なアシスト制御を行うことができなくなる。
そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、以下のような電源供給回路を構成している。
【００３２】
図２は、電動パワーステアリング装置への電源供給回路を表す構成図である。図中、太実線が電源供給系、細実線が信号系を表す。
電動パワーステアリング装置は、バッテリ５１と、エンジンの回転により発電するオルタネータ５２とからなる電源装置５０から電源供給される。バッテリ５１としては、定格出力電圧が１２Ｖの一般の車載バッテリが用いられる。
この電源装置５０は、電動パワーステアリング装置だけでなくエンジン制御システム１００等の他の車載電気負荷への電源供給も共通して行う。バッテリ５１の電源端子（＋端子）に接続される主電源供給ライン５３には、電動パワーステアリングへの電源供給ラインとして、第１電源供給ライン５４と第２電源供給ライン５５とが接続される。
第１電源供給ライン５４は、ＥＣＵ３０の制御用電源供給ラインとなる。一方、第２電源供給ライン５５は、電動モータ１５への電力供給ラインとなる。
【００３３】
第１電源供給ライン５４には、その途中にイグニッションスイッチ５６が設けられる。従って、イグニッションスイッチ５６がオンしているときにのみ、その二次側となるＥＣＵ３０の演算回路３１およびインバータ３２に制御用電源が供給される。第１電源供給ライン５４は、イグニッションスイッチ５６と演算回路３１との間に、電源装置５０から供給される電源の電圧を昇圧する昇圧回路４０と、その昇圧回路４０の２次側に設けられるダイオード５６を備える。ダイオード５６は、カソードを電源出力側（演算回路３１側）、アノードを電源装置側（昇圧回路４０側）にして設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。
【００３４】
昇圧回路４０は、図５に示すように、第１電源供給ライン５４に直列に設けられる昇圧用コイル４１と、昇圧用コイル４１の出力側の第１電源供給ライン５４から分岐した接地ライン４２に設けられるスイッチング素子４３とを備える。さらに、第１電源供給ライン５４には、接地ライン４２の接続点よりも電源出力側（演算回路３１側）にダイオード４４が設けられる。このダイオード４４は、カソードを電源出力側に、アノードを電源装置５０側にして設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。また、第１電源供給ライン５４には、ダイオード４４よりも電源出力側に電源平滑用のコンデンサ４５を設けた接地ライン４６が分岐して設けられる。
【００３５】
昇圧回路４０は、昇圧コントローラ４７を備える。この昇圧コントローラ４７は、スイッチング素子４３にパルス信号を出力して、スイッチング素子４３を速い周期でオンオフして昇圧用コイル４１に断続的に電流を流し、それに伴って昇圧用コイル４１にチャージされた電力をダイオード４４を介して出力するようにして電源電圧を昇圧する。
昇圧コントローラ４７は、第１電源供給ライン５４から供給される電源により動作する。昇圧コントローラ４７は、昇圧後の昇圧電圧Ｖｏｕｔをモニタし、昇圧電圧Ｖｏｕｔが予め設定した昇圧定格電圧Ｖｏｏとなるように、スイッチング素子４３のデューティ比を調整することにより昇圧制御する。
【００３６】
この場合、昇圧回路４０は、図６に示すように、入力電圧Ｖｉｎ（電源装置５０の出力電圧）がＶｉｏ以上であれば、その出力電圧Ｖｏｕｔが一定の昇圧定格電圧Ｖｏｏとなるように作動する。本実施形態においては、Ｖｉｏ＝３Ｖ、Ｖｏｏ＝９Ｖに設定される。従って、昇圧回路４０は、電源装置５０の出力電圧が低下しても、その出力電圧が３Ｖ以上であれば、必ず９Ｖの定電圧を出力する。つまり、昇圧回路４０の最低作動電圧は３Ｖである。尚、昇圧回路４０の入力電圧Ｖｉｎが９Ｖより高い場合には、電圧調整動作を行わずに、そのまま電源装置５０の供給電圧を出力する。
【００３７】
この昇圧回路４０の昇圧定格電圧Ｖｏｏは、演算回路３１の最低作動電圧（本実施形態においては７Ｖ）よりも高い。
演算回路３１は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、このマイクロコンピュータに適正電圧の電源を供給するために、マイクロコンピュータの電源入力部に図示しないレギュレータを備える。このレギュレータにも、その動作可能な適正入力電圧が設定されており、その電源供給電圧が適正入力電圧を外れた場合には、マイクロコンピュータに適正電圧電源を供給できなくなる。本実施形態におけるレギュレータの適正入力電圧は、７Ｖ〜１２Ｖである。従って、演算回路３１の最低作動電圧としてはレギュレータの最低作動電圧である７Ｖとなっている。
演算回路３１への電源供給電圧が最低作動電圧を下回ると、演算回路３１のマイクロコンピュータがリセット動作をする。このため、アシスト制御は不能となる。また、演算回路３１は、一旦リセットされた後は、電源供給電圧が所定電圧にまで復帰すると再起動するが、この場合、初期診断動作等の予め設定された初期ルーチンを行ってからアシスト制御を開始する。
【００３８】
第２電源供給ライン５５は、主電源供給ライン５３とインバータ３２の電源入力部とを電気的に接続するが、その途中に電源リレー５７が設けられる。この電源リレー５７は、演算回路３１からの制御信号によりオンして電動モータ１５への電力供給回路を形成するものである。
第２電源供給ライン５５には、この電源リレー５７よりも負荷側において、連結ライン５８により第１電源供給ライン５４と接続される。この連結ライン５８は、第１電源供給ライン５４におけるダイオード５６と演算回路３１との間に接続される。連結ライン５８には、ダイオード５９が設けられる。このダイオード５９は、カソードを第１電源供給ライン５４側に、アノードを第２電源供給ライン５５側に向けて設けられ、第２電源供給ライン５５から第１電源供給ライン５４に向けてのみ通電可能とする逆流防止素子である。
【００３９】
第２電源供給ライン５５には、連結ライン５８との接続点よりも演算回路３１側にセンサ電源供給ライン６０が接続される。このセンサ電源供給ライン６０は、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、電流センサ３３への電源供給ラインであり、途中で、操舵トルクセンサ電源ライン６１、回転角センサ電源ライン６２、電流センサ電源ライン６３に分岐する。
従って、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、電流センサ３３には、昇圧回路４０の出力となる電源電圧が供給される。
尚、車速センサ２２については、車両内の複数の制御システムに車速情報を出力するもので、図示しない別の制御システムから電源供給されている。
【００４０】
電源装置５０は、エンジンが作動していない状態においては、オルタネータ５２による発電電力が得られないため、バッテリ５１のみから電源供給することになる。従って、エンジンの始動時においては、バッテリ５１から大電流が引き出されバッテリ電圧が大きく低下する。
また、エンジン作動中においてもオルタネータ５２の主電源供給ライン５３との接続が外れている場合等の発電不良時には、バッテリ５１のみから電源供給が行われるため、大きな電力負荷が作動した場合にはバッテリ電圧が大きく低下する。
【００４１】
演算回路３１への電源供給電圧がその最低作動電圧を下回るとマイクロコンピュータがリセットされてアシスト制御不能となる。また、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、電流センサ３３といったセンサ類にも最低作動電圧が定められており、各センサへの電源供給電圧がその最低作動電圧を下回ると適正なセンシングが不能となり、結果として良好なアシスト制御ができなくなる。
そこで、バッテリ電圧の低下がアシスト制御不能状態を招かないように、演算回路３１とセンサ類への共通の電源供給ラインとなる第１電源供給ライン５４に昇圧回路４０を設けている。本実施形態における演算回路３１の最低作動電圧は７Ｖ、センサ類の最低作動電圧は９Ｖである。従って、本実施形態においては、昇圧回路４０の出力電圧が、演算回路３１の最低作動電圧以上、かつ、センサ類の最低作動電圧以上となる９Ｖに設定されている。
このため、バッテリ電圧が電動パワーステアリング装置で必要とされる電源電圧９Ｖを下回っても、演算回路３１やセンサ類には常に一定の９Ｖ電源が得られるため適正なアシスト制御を実施することができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、昇圧回路４０の最低作動電圧が３Ｖに設定される。これは、エンジンを始動するときのバッテリ電圧が悪条件において５Ｖ程度まで低下するという実験結果を踏まえ、さらに安全率を加味して３Ｖに設定したものである。
図７は、こうした作動電圧の大小関係を表したものである。
従って、電動パワーステアリング装置におけるＥＣＵ３０の作動可能なバッテリ電圧は、エンジン始動時のバッテリ予測電圧（５Ｖ）よりも低く設定されていることになる。
【００４３】
この結果、バッテリ電圧の低下により突然アシスト制御が停止してしまうといった不具合を防止することができる。従って、操舵アシストトルクが消失してハンドル操作が急に重くなってしまうことがない。また、操舵アシストトルクの突然の消失により操舵ハンドル１１がタイヤからの復元力により動かされてしまい、走行中に車両の挙動が急変するといった問題もない。
従って、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、安全性、信頼性、操作性の高いものとなる。
また、昇圧回路４０を演算回路３１とセンサ類の共通の電源供給ラインに設けているため、多数の昇圧回路を必要とせず、低コストにて実施することができる。
【００４４】
次に、第２実施形態の電動パワーステアリング装置について図８、図９を用いて説明する。
この第２実施形態の電動パワーステアリング装置は、第１実施形態の演算回路３１に代えて最低作動電圧が演算回路３１よりも低い演算回路３１’を備え、センサ類にのみ昇圧電源を供給するものである。他の構成については、第１実施形態と同一であるため、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００４５】
図８に示すように、第２実施形態の電動パワーステアリング装置は、昇圧回路４０をセンサ電源供給ライン６０に備える。この昇圧回路４０は、第１実施形態のものと同一である。
演算回路３１’は、その内部に設けたレギュレータの最低作動電圧がエンジン始動時の予測バッテリ電圧よりも低く設定されており（例えば、４Ｖ）、他の機能については第１実施形態の演算回路３１と同一である。従って、演算回路３１’の最低作動電圧が、エンジン始動時における電圧低下を予め考慮した始動時予測バッテリ電圧よりも低く設定されているといえる。
一方、センサ類（操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２３、電流センサ３３）については、第１実施形態と同一であり、その最低作動電圧が９Ｖとなっている。図９は、こうした作動電圧の大小関係を表したものである。
そこで、この第２実施形態においては、センサ類への電源供給ラインとなるセンサ電源供給ライン６０に昇圧回路４０を設けている。
【００４６】
この第２実施形態の電動パワーステアリング装置においても、第１実施形態と同様に、エンジン始動時等においてバッテリ電圧が低下しても、演算回路３１’がリセットしたり、センサ類がセンシング不能になったりすることがなく、良好なアシスト制御を行うことができる、この結果、安全性、信頼性、操作性を向上することができる。
【００４７】
以上、２つの実施形態の電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、昇圧回路４０を電子制御ユニット３０の外に設けた構成を示したが、電子制御ユニット３０の中に組み込んでもよい。
また、第１実施形態においては、演算回路とセンサ類との共通の電源供給ラインに昇圧回路を設けた構成を採用しているが、演算回路への電源供給ラインにのみ昇圧回路を設けた構成や、特定のセンサへの電源供給ラインにのみ昇圧回路を設けた構成であってもよい。また、演算回路専用の昇圧回路とセンサ専用の昇圧回路とを別々に設けた構成であってもよい。
また、昇圧回路の昇圧電圧値や最低作動電圧値は、バッテリや電動パワーステアリング装置のシステム仕様にあわせて任意に設定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の電子制御ユニットへの電源供給系を主として表す概略回路構成図である。
【図３】第１実施形態のアシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図４】第１実施形態のアシストトルクテーブルを表す説明図である。
【図５】第１実施形態の昇圧回路の概略回路構成図である。
【図６】第１実施形態の昇圧回路の昇圧特性図である。
【図７】第１実施形態の昇圧電圧や最低作動電圧等の関係を表す説明図である。
【図８】第２実施形態の電子制御ユニットへの電源供給系を主として表す概略回路構成図である。
【図９】第２実施形態の昇圧電圧や最低作動電圧等の関係を表す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…転舵機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１５…電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…車速センサ、２３…回転角センサ、３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、３１，３１’…演算回路、３２…インバータ、３３…電流センサ、４０…昇圧回路、５０…電源装置、５１…車載バッテリ、５２…オルタネータ、ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪。
【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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