(57)【要約】【課題】電源電圧低下時に、より多くの電源電圧状況下での操舵アシストを可能とする。【解決手段】電動モータ１２への電流制御を行うためのＨブリッジ回路２０を構成する電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４として、低電圧でもオン抵抗の小さい炭化珪素を素材とした電界効果トランジスタを用いて、低電圧動作時の発熱量の増加を抑制する。電源電圧ＶＢがバッテリ２６の規定電圧より低下した場合であっても、電源電圧ＶＢが、電動パワーステアリング制御装置を構成するマイクロコンピュータ１６及び操舵トルクセンサ３が共に動作可能な動作電圧の下限値に応じた動作電圧下限値ＶＢMINを下回るまでは操舵アシストを継続する。前記電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の、低電圧動作時の発熱量の増加を抑制することができるから、比較的電圧値の低い動作電圧下限値ＶＢMINを下回るまで操舵アシストを継続したとしても問題ない。【選択図】          図４
2007290429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、
当該電動モータに電力供給を行う電源と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
半導体スイッチング素子を含んで構成され且つ前記電動モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路を制御する操舵補助制御手段と、を備えた電動パワーステアリング制御装置において、
前記半導体スイッチング素子は低電圧時に低オン抵抗特性を有する素子で構成され、
前記操舵補助制御手段は、前記電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を有し、
当該電源電圧検出手段で検出した電源電圧検出値が、この電動パワーステアリング制御装置を正常に動作させることの可能な動作電圧の下限値に基づき予め設定した動作電圧下限値以上であるとき前記電動モータの制御を行い、前記電源電圧検出値が前記動作電圧下限値を下回ったとき、前記操舵補助制御手段による前記電動モータの制御を停止することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
前記電源電圧検出手段で検出した電源電圧検出値が、前記動作電圧下限値よりも電圧値の大きい予め設定した制限開始電圧より小さく且つ前記動作電圧下限値以上であるとき、前記電源電圧検出値が低いときほど制限割合が大きくなるように、前記操舵補助制御手段による前記電動モータの制御量を制限する制御量制限手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
前記操舵補助制御手段は、前記電動モータの制御に伴う演算処理を行う演算処理手段を備え、
前記動作電圧下限値は、前記操舵トルク検出手段及び前記演算処理手段が共に動作可能な動作電圧の下限値に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング制御装置。
【請求項４】
前記半導体スイッチング素子は、炭化珪素を素材とする素子であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータにより操舵系に対して操舵補助力を付与する電動パワーステアリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動パワーステアリング制御装置として、電動モータに対して電力供給を行うバッテリの電源電圧を監視し、この電源電圧がその規定電圧よりも低い第１の基準値以下のときには、電動モータによる操舵アシスト量を時間の経過と共に減少させ、前記第１の基準値よりも値の小さい第２の基準値以下となったときに直ちに操舵アシストを停止することにより、電源電圧の低下を抑制し、エンジンストールの発生等、システムの停止を防止するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許第３３２８５９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来例においては、車載電源の規定電圧が例えば１２〔Ｖ〕である場合、前記第１の基準値として、前記規定電圧から少し低下した１０〔Ｖ〕の値を設定し、前記第２の基準値として、電装用品等が起動できなくなると推定される８〔Ｖ〕の値を設定している。このため、電源電圧が、電動パワーステアリング制御装置が正常に動作することの可能な動作電圧よりも高い状態、つまり電動パワーステアリング制御装置自体は動作させることが可能な電圧値であっても、電源電圧が第１の基準値よりも低いときには、操舵アシスト量が減少されてしまい、十分な操舵アシストを行うことができない可能性がある。
【０００４】
近年、電動パワーステアリング制御装置の大型化や高出力化が進んでおり、電動パワーステアリング制御装置による操舵アシストが十分行われない場合には、運転者の操舵負荷が増大することから、電源電圧が低下した場合であっても、より多くの電源電圧状況下で操舵アシストを実行することの可能な電動パワーステアリング制御装置が望まれていた。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、電源電圧低下時における、操舵アシストの継続時間の延長を図ることの可能な電動パワーステアリング制御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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング制御装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、当該電動モータに電力供給を行う電源と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、半導体スイッチング素子を含んで構成され且つ前記電動モータを駆動するモータ駆動回路と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて前記モータ駆動回路を制御する操舵補助制御手段と、を備えた電動パワーステアリング制御装置において、前記半導体スイッチング素子は低電圧時に低オン抵抗特性を有する素子で構成され、前記操舵補助制御手段は、前記電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を有し、当該電源電圧検出手段で検出した電源電圧検出値が、この電動パワーステアリング制御装置を正常に動作させることの可能な動作電圧の下限値に基づき予め設定した動作電圧下限値以上であるとき前記電動モータの制御を行い、前記電源電圧検出値が前記動作電圧下限値を下回ったとき、前記操舵補助制御手段による前記電動モータの制御を停止することを特徴としている。
【０００６】
この請求項１記載の発明では、操舵補助制御手段は、電動モータに対して電力供給を行う電源の電源電圧が、予め設定した動作電圧下限値以上であるときに電動モータの制御を行い、動作電圧下限値を下回るときには電動モータの制御を停止する。前記電動モータを駆動するモータ駆動回路は、低電圧時に低オン抵抗となる特性を有する素子で構成されているため、電源電圧が低下した場合であってもそのオン抵抗は小さく、すなわち発熱量の増加は小さい。したがって、低オン抵抗特性を有する素子によりモータ駆動回路を構成することによって、発熱量の増加が抑制される分、操舵アシストを行うことの可能な電源電圧の下限値を低下させることが可能となる。
【０００７】
そして、前記動作電圧下限値を、電動パワーステアリング制御装置を正常に動作させることの可能な電圧値に設定しているから、電動パワーステアリング制御装置の動作可能な電源電圧の範囲を電圧値が低くなる方向により広げることができ、その分、電源電圧が低下した場合、より多くの状況下で操舵アシストを実行することが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記電源電圧検出手段で検出した電源電圧検出値が、前記動作電圧下限値よりも電圧値の大きい予め設定した制限開始電圧より小さく且つ前記動作電圧下限値以上であるとき、前記電源電圧検出値が低いときほど制限割合が大きくなるように、前記操舵補助制御手段による前記電動モータの制御量を制限する制御量制限手段を備えることを特徴としている。
【０００９】
この請求項２記載の発明では、電源電圧検出手段で検出される電源電圧検出値が、動作電圧下限値よりも電圧値の大きい制限開始電圧より小さく且つ動作電圧下限値以上であるときには、操舵補助制御手段による前記電動モータの制御量を制限するから、電源電圧が低下した場合に、電源電圧が動作電圧下限値を下回る状態に到達する時刻を遅らせることが可能となり、すなわち、電動モータによる操舵アシストの継続時間をその分延長することが可能となる。また、電源電圧検出値が低いときほどその制限割合が大きくなるように制限するから、電源電圧が動作電圧下限値に近いときほど電動モータによる操舵アシストを行うことによる、電源電圧の低下速度を遅らせることができる。
【００１０】
また、請求項３に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記操舵補助制御手段は、前記電動モータの制御に伴う演算処理を行う演算処理手段を備え、前記動作電圧下限値は、前記操舵トルク検出手段及び前記演算処理手段が共に動作可能な動作電圧の下限値に設定されることを特徴としている。
この請求項３記載の発明では、操舵補助制御手段は電動モータの制御に伴う演算処理を演算処理手段によって行っており、この演算処理手段と、操舵トルク検出手段とが共に動作可能な動作電圧の下限値を、動作電圧下限値として設定する。したがって、操舵トルク検出手段又は演算処理手段の何れかがその動作電圧の範囲を下回っており、的確に操舵アシストを行うことができない状態で電動モータが制御され、誤った制御が行われることが回避される。
【００１１】
また、請求項４に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記半導体スイッチング素子は、炭化珪素を素材とする素子であることを特徴としている。
この請求項４記載の発明では、電動モータのモータ駆動回路を構成する半導体スイッチング素子として炭化珪素を素材とする素子を用いることによって、低電圧時に低オン特性を有するモータ駆動回路を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、低電圧時に低オン抵抗特性を有する半導体スイッチング素子を用いてモータ駆動回路を構成することで、電源電圧低下時のモータ駆動回路の発熱量の増加を抑制することができるから、電動パワーステアリング制御装置の動作可能な電源電圧の下限値の範囲を拡大することができる。そして、拡大した電源電圧の範囲を下回るまで、電動モータの制御を継続するようにしたから、その分、電源電圧低下時の操舵アシストを、より多くの電源電圧状況下で実行することができ、より多く状況下で運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００１３】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、電源電圧が、動作電圧下限値よりも電圧値の大きな制限開始電圧を下回った時点から電動モータの制御量を制限し、消費電力の削減を図ることで電源電圧の低下速度を遅らせるようにしたから、操舵アシスト量は多少減少するものの、電動モータによる操舵アシストの継続時間の延長を図ることができる。
【００１４】
また、請求項３に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、電動モータの制御に伴う演算処理を行う演算処理手段と、操舵トルク検出手段とが共に動作可能な動作可能な電圧の下限値を動作電圧下限値として設定するから、電動モータによる操舵アシストを的確なタイミングで停止することができる。
さらに、請求項４に係る電動パワーステアリング制御装置によれば、炭化珪素を素材とする素子を半導体スイッチング素子として用いたから、電源電圧が低下した場合であっても、半導体スイッチング素子のオン抵抗を低く抑え、その発熱量の増加を容易確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、１はステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａと出力軸２ｂとを有し、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。
【００１６】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン機構に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。
【００１７】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する減速ギヤ１０が連結されており、この減速ギヤ１０には、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ１２の出力軸が連結されている。
操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ１３に入力される。
【００１８】
このコントローラ１３には、トルク検出値Ｔの他に、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖ及び電源電圧検出回路２５で検出したバッテリ２６の電圧値である電源電圧ＶＢも入力され、コントローラ１３では、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための操舵補助指令値ＩM*を公知の手順で算出し、算出した操舵補助指令値ＩM*とモータ駆動電流ＩMDとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するための指令値であるモータ駆動電流ＩMを算出する。また、電源電圧ＶＢの値に応じてモータ駆動電流ＩMを制限する。
【００１９】
コントローラ１３は、図２に示すように、公知の手順で、電動モータ１２の制御処理を実行するマイクロコンピュータ１６を有する操舵補助制御部１７と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ電流指令値ＩMが入力されて電動モータ１２に供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路１８と、電動モータ１２に流れる駆動電流を検出するモータ電流検出回路１９と、電動モータ１２の両端子間の電圧を検出するモータ端子間電圧検出回路２７と、を備えている。
【００２０】
ここで、モータ駆動回路１８は、電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４でなるＨブリッジ回路２０と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ電流指令値ＩMに基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路２１とで構成され、電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２の接続点に、イグニッションスイッチＩＧを介してバッテリ２６の電源電圧が印加され、電界効果トランジスタＦＥＴ３及びＦＥＴ４はモータ電流検出用のシャント抵抗２０ｒを介して接地されている。
【００２１】
各電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４は、モータ電流指令値ＩMに基づいて決定されるデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御され、例えば、ＦＥＴ４が導通状態にあるときは、電流は、ＦＥＴ１、電動モータ１２、ＦＥＴ４、シャント抵抗２０ｒを経て流れ、電動モータ１２に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ３が導通状態にあるときは、電流は、ＦＥＴ２、電動モータ１２、ＦＥＴ３、シャント抵抗２０ｒを経て流れ、電動モータ１２に負方向の電流が流れる。
また、前記電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４は、低電圧でもオン抵抗の小さい低オン抵抗特性を有する、炭化珪素を素材とする電界効果トランジスタで構成されている。
【００２２】
図３は、炭化珪素を素材とした電界効果トランジスタの耐圧とオン抵抗との関係を示した特性図である。図３において横軸は耐圧〔Ｖ〕、縦軸はオン抵抗〔ｍΩ・ｃｍ2〕である。パワー素子として広く使用されているＳｉ−ＩＧＢＴや、Ｓｉを用いた場合に比較して、４Ｈ−ＳｉＣのオン抵抗が小さいことがわかる。
さらに、モータ電流検出回路１９は、電界効果トランジスタＦＥＴ３及びＦＥＴ４の接続点と接地との間に介挿されたシャント抵抗２０ｒの両端の電圧に基づいて電動モータ１２に流れるモータ駆動電流ＩMDを検出する。
【００２３】
また、モータ端子間電圧検出回路２７は、前記電界効果トランジスタＦＥＴ２及びＦＥＴ４の接続点と電動モータ１２との間の電位及び前記電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ３の接続点と電動モータ１２との間の電位を入力し、これらに基づき電動モータ１２の端子間電圧ΔＶｍを検出する。これら検出信号は、Ａ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータ１６に入力される。
【００２４】
マイクロコンピュータ１６は、イグニションスイッチＩＧが投入されると、所定の起動処理を行い、その後、予め設定した所定周期で操舵補助制御処理を実行し、操舵トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔ、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖ、ステアリングホイール１の操舵角φを検出する操舵角センサ１４からの操舵角、モータ電流検出回路１９で検出したモータ駆動電流ＩMD、モータ端子間電圧検出回路２７で検出したモータ端子間電圧ΔＶｍ、電源電圧検出回路２５で検出した電源電圧ＶＢ等、各種検出信号に基づいて、トルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生するための操舵補助指令値ＩM*を公知の手順で算出し、算出した操舵補助指令値ＩM*とモータ駆動電流ＩMDとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するためのモータ電流指令値ＩMを算出する。
【００２５】
図４は、前記操舵補助制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
マイクロコンピュータ１６では、まず、電源電圧検出回路２５で検出したバッテリ２６の電源電圧ＶＢを読込み（ステップＳ１）、この電源電圧ＶＢが予め設定した動作電圧下限値ＶＢMIN以上であるかどうかを判断する。そして、バッテリ２６の電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMIN以上であるときには、電源電圧の低下による影響を受けることなく操舵補助を行うことが可能として、ステップＳ１１に移行し、以後、公知の手順で、モータ電流指令値ＩMを算出する。
【００２６】
一方、ステップＳ２で電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINを下回るときには、ステップＳ３に移行し、電源電圧ＶＢが低下しており入力される操舵トルクに応じた的確な操舵アシストを行うことは不可と判断し、操舵アシストを終了する。具体的には、例えば、モータ電流指令値ＩMを徐々に減少させ、電動モータ１２を徐々に停止させる等の処理を行って操舵アシストを終了する。
【００２７】
ここで、前記動作電圧下限値ＶＢMINは、前記操舵トルクセンサ３の動作電圧及びマイクロコンピュータ１６の動作電圧に基づき、操舵トルクセンサ３及びマイクロコンピュータ１６が共に動作可能な電圧値の下限値に設定される。前記バッテリ２６の規定電圧を例えば１２〔Ｖ〕としたき、前記動作電圧下限値ＶＢMINは、例えば６〔Ｖ〕程度に設定される。
【００２８】
前記ステップＳ１１では、操舵トルクセンサ３、車速センサ１５、操舵角センサ１４、モータ電流検出回路１９、モータ端子間電圧検出回路２７等の各種センサや検出回路の検出値を読み込み、ステップＳ１２に移行して、操舵トルクセンサ３で検出したトルク検出値Ｔ及び車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖに基づいて、例えば制御マップを用いて、公知の手順で操舵補助指令値ＩM*を算出する。
【００２９】
次いで、ステップＳ１３に移行して、モータ駆動電流ＩMD及びモータ端子間電圧ΔＶｍに基づいて下記（１）式の演算を行ってモータ角速度ωを推定してからステップＳ１４に移行する。
ω＝（ΔＶｍ−ＩMD・Ｒｍ）／Ｋ0            ……（１）
ここで、Ｒｍは電動モータ１２のモータ巻線抵抗、Ｋ0はモータの起電力定数である。
【００３０】
ステップＳ１４では、推定したモータ角速度ωと車速検出値Ｖとに基づいて設定されるゲインＫｖとを乗算して収斂性制御値Ｉｃ（＝Ｋｖ・ω）を算出し、次いでステップＳ１５に移行し、ハンドル戻し制御処理を実行してハンドル戻し制御値Ｉｈを算出する。このハンドル戻し制御処理は公知の手順で行えばよく、例えば、操舵角センサ１４で検出した操舵角θに応じたハンドル戻し基本電流値Ｉｂに、車速検出値Ｖに応じた車速感応ゲインＧｖを乗算してハンドル戻し基本制御値Ｉｂｖを算出する。
【００３１】
そして、操舵角θを微分して得た操舵角速度θ′が“０”であるときにはステアリングホイール１が停止しているものと判断してハンドル戻し制御値Ｉｈを“０”に設定する。操舵角速度θ′が“０”でなく、且つ舵角θの符号と舵角速度θ′の符号とが一致しない場合にはステアリングホイール１を中立位置即ち直進走行位置に戻すハンドル戻し時であるものと判断してハンドル戻し基本制御値Ｉｂｖをハンドル戻し制御値Ｉｈとして設定する。逆に舵角θの符号と舵角速度θ′の符号とが一致するときには、ステアリングホイール２１を中立位置から離れる方向に切り増し操舵しているものと判断してハンドル戻し制御値Ｉｈを“０”に設定する。
【００３２】
次いで、ステップＳ１６に移行し、トルク検出値Ｔを微分演算処理して操舵アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Ｉｒを算出し、次いでステップＳ１７に移行して、操舵補助指令値ＩM*を、収斂性制御値Ｉｃ、ハンドル戻し制御値Ｉｈ及びセンタ応答性改善補償値Ｉｒを加算して操舵補助補償値ＩM*′を算出してからステップＳ１８に移行する。
【００３３】
このステップＳ１８では、操舵補助補償値ＩM*′を微分してフィードフォワード制御用の微分値Ｉｄを算出する。次いで、ステップＳ１９に移行して、操舵補助補償値ＩM*′からステップＳ１１で読込んだモータ駆動電流ＩMDを減算して電流偏差ΔＩを算出し、次いでステップＳ２０に移行して、電流偏差ΔＩを比例演算処理して比例補償制御用の比例値ΔＩｐを算出し、次いでステップＳ２１に移行して、電流偏差ΔＩを積分演算処理して積分補償制御用の積分値ΔＩｉを算出する。
【００３４】
次いで、ステップＳ２２に移行して、微分値Ｉｄ、比例値ΔＩｐ及び積分値ΔＩｉを加算してモータ電流指令値ＩM（＝Ｉｄ＋ΔＩｐ＋ΔＩｉ）を算出し、次いでステップＳ２３に移行して、前記ステップＳ２３で算出したモータ電流指令値ＩMをモータ駆動回路１８に出力し処理を終了する。なお、モータ電流指令値ＩMの算出方法は上述の算出方法に限るものではなく、任意の算出方法を適用することができる。
【００３５】
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
マイクロコンピュータ１６は、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となると、所定の起動時の処理を行った後、図４の操舵補助制御処理を実行し、電源電圧検出回路２５で検出した電源電圧ＶＢが予め設定した動作電圧下限値ＶＢMIN以上であるときには、十分に操舵アシストを行うことが可能と判断する。そして、ステップＳ１１に移行し、以後、公知の手順でモータ電流指令値ＩMを算出し、電動モータ１２を駆動制御し、操舵アシストを行う。
【００３６】
この状態から、バッテリ２６の電源電圧ＶＢが低下し始めた場合であっても、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMIN以上である間は、引き続き操舵アシストを継続する。
ここで、動作電圧下限値ＶＢMINは操舵トルクセンサ３及びマイクロコンピュータ１６が正常に動作することの可能な電圧値であるから、電源電圧ＶＢがバッテリ２６の規定電圧（例えば１２〔Ｖ〕）を下回った場合であっても操舵トルクセンサ３やマイクロコンピュータ１６は動作可能である。したがって、電源電圧ＶＢがバッテリ２６の規定電圧を下回った場合であっても、入力される操舵トルクに応じた操舵アシストを引き続き行うことができる。
【００３７】
この状態からさらにバッテリ２６の電源電圧ＶＢが低下し、動作電圧下限値ＶＢMINを下回ると、ステップＳ２からステップＳ３に移行し、操舵アシストを終了する。したがって、マイクロコンピュータ１６や操舵トルクセンサ３の何れか一方が正常に動作を行うことができない状態で、操舵アシストが継続され、誤った操舵補助力が操舵系に付与されることを回避することができる。
【００３８】
ここで、前述のように、動作電圧下限値ＶＢMINは、操舵トルクセンサ３及びマイクロコンピュータ１６が共に作動可能な電圧値であって、仮に、電源電圧ＶＢがバッテリ２６の規定電圧より低下していても、的確に操舵アシストを行うことの可能な電圧値である。したがって、電源電圧ＶＢが低下した場合であっても、電源電圧ＶＢが、動作電圧下限値ＶＢMIN以上である間は、操舵アシスト制御を継続したとしても何ら問題はなく、入力される操舵トルクに応じた操舵アシストを引き続き行うことができる。
【００３９】
また、動作電圧下限値ＶＢMINとして、操舵トルクセンサ３及びマイクロコンピュータ１６が共に作動可能な電圧値の下限値を設定し、電源電圧ＶＢが低下したとしても、マイクロコンピュータ１６や操舵トルクセンサ３を動作させることの可能な電圧値であり、的確な操舵アシストを行うことの可能な電圧値である間は、引き続き操舵アシストを実行し、逆に、的確に操舵アシストを行うことができない電圧値である動作電圧下限値ＶＢMINを下回った時点で操舵アシストを停止するようにしているから、可能な範囲で最大限、操舵アシストを継続することができ、電源電圧ＶＢが低下した場合の操舵アシストの継続時間の延長を図ることができる。
【００４０】
また、Ｈブリッジ回路２０を構成する電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４は、炭化珪素を素材とする電界効果トランジスタで構成しており、これら電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４は低電圧であってもオン抵抗が小さい。したがって、電源電圧ＶＢが、操舵トルクセンサ３やマイクロコンピュータ１６の動作電圧の下限値近くまで低下した場合であっても、これら電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のオン抵抗が増大することを抑制することができるから、その発熱量が増大することはない。
【００４１】
そしてこのように、電源電圧ＶＢが低下した場合であっても、低電圧動作を実現することができ、発熱量の増加を抑制することができるから、電動パワーステアリング制御装置の筐体等に放熱対策として設けられているヒートシンクを小型化することができ、装置全体の小型軽量化を図ることができる。
また、このように、低電圧であってもオン抵抗の小さい炭化珪素を素材とする電界効果トランジスタを用いることによって、発熱量の増加を抑制することができるから、電源電圧ＶＢが、操舵トルクセンサ３やマイクロコンピュータ１６の動作電圧の下限値に応じて設定したある程度電圧値の低い動作電圧下限値ＶＢMINまで操舵アシストを継続したとしても、発熱量等を考慮する必要はなく何ら問題なく操舵アシストを継続することができる。
【００４２】
つまり、従来の電動パワーステアリング制御装置においては、電源電圧の低下に伴う発熱量の増加等を考慮し、例えば、バッテリ２６の規定電圧を１２〔Ｖ〕としたとき、規定電圧よりもやや低下した１０〔Ｖ〕程度で操舵アシストの制限を開始し、各種電装用品が起動できなくなると予測される８〔Ｖ〕程度を下回った時点で、操舵アシストを停止するようにしている。
【００４３】
しかしながら、上述のように、ブリッジ回路２０を構成する電界効果トランジスタとして、炭化珪素を素材とする電界効果トランジスタを用いることで、電源電圧の低下に伴う発熱量の増加を抑制することができるから、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMIN（例えば６〔Ｖ〕程度）を下回るまでは継続して操舵アシストを行うことができる。したがって、電源電圧ＶＢがその規定電圧から低下した場合であっても、従来に比較してより多くの電源電圧状況下で操舵アシストを行うことができるから、その分、より多くの状況下で運転者の操舵負荷を軽減することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、操舵補助制御処理が異なること以外は同一であるので同一部の詳細な説明は省略する。
図５は、第２の実施の形態における操舵補助制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００４５】
この第２の実施の形態では、電源電圧検出回路２５で検出した電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINを下回るときには（ステップＳ１、Ｓ２）、上記第１の実施の形態と同様に、ステップＳ３に移行して操舵アシストを終了する。一方、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMIN以上であるときには、ステップＳ２からステップＳ１１に移行し、以後、上記第１の実施の形態と同様の手順で各処理を行ってモータ電流指令値ＩMを算出する（ステップＳ１１〜Ｓ２２）。
【００４６】
そして、モータ電流指令値ＩMを算出したならばステップＳ２２ａに移行し、図６に示す特性図から、電源電圧ＶＢに応じた、モータ電流指令値ＩMの制限値を算出する。
図６において、横軸は電源電圧ＶＢ〔Ｖ〕、縦軸は制限値〔％〕である。電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINよりも値の大きい制限開始電圧ＶＢLIM以上であるときには、モータ電流指令値ＩMの制限値は１００〔％〕となり、電源電圧ＶＢが制限開始電圧ＶＢLIMよりも、小さくなるとこれに比例して制限値も小さくなり、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINであるとき、制限値は０〔％〕となる。
【００４７】
ここで、前記制限開始電圧ＶＢLIMは、電源電圧ＶＢが低下した状態で、ステップＳ２２で算出されるモータ電流指令値ＩMに応じて電動モータ１２を駆動制御した場合に、電源電圧ＶＢが低下したためにデューティ比が１００〔％〕に維持されてしまい、電流制御が正常に行われず的確に操舵アシストが行われないことに起因して運転者に違和感を与えてしまうと予測される電圧値、つまり、デューティ比が固定されることに起因して運転者に違和感を与えることのない電圧値の下限値に応じて設定される。例えば、前記バッテリ２６の規定電圧を１２〔Ｖ〕としたとき、前記動作電圧下限値ＶＢMINは６〔Ｖ〕程度に設定され、前記制限開始電圧ＶＢLIMは９〔Ｖ〕程度に設定される。
【００４８】
上記の手順で図６に示す特性図から、現在の電源電圧ＶＢに応じた制限値を算出したならばステップＳ２２ｂに移行し、ステップＳ２２で算出したモータ電流指令値ＩMを、ステップＳ２２ａで算出した制限値で制限し、モータ電流指令値ＩMを制限した制限電流指令値ＩM′を算出する。具体的には、制限値が１００〔％〕の場合には、モータ電流指令値ＩMがその制限電流指令値ＩM′となる。また、制限値が５０〔％〕の場合には、モータ電流指令値ＩMの５０〔％〕の値が制限電流指令値ＩM′となる。同様に、制限値が０〔％〕の場合には、モータ電流指令値ＩMの制限電流指令値ＩM′は零となる。
次いで、ステップＳ２３′に移行し、ステップＳ２２ｂで算出した制限電流指令値ＩM′をモータ駆動回路に出力し処理を終了する。
【００４９】
次に、上記第２の実施の形態の動作を説明する。
この第２の実施の形態では、電源電圧ＶＢがバッテリ２６の規定電圧よりも低下すると、電源電圧ＶＢが制限開始電圧ＶＢLIM以上である間は、制限値は１００〔％〕に設定されることから、モータ電流指令値ＩMが制限電流指令値ＩM′となりモータ電流指令値ＩMは制限されない。したがって、入力される操舵トルクに応じた操舵アシストが行われる。
【００５０】
この状態から、電源電圧ＶＢがさらに低下し、制限開始電圧ＶＢLIMを下回ると、制限値は１００〔％〕から徐々に低下することから、電源電圧ＶＢが低下するに応じて、モータ電流指令値ＩMの制限度合はより大きくなる。このため、バッテリ２６の消費電力の消費が抑制されることから、バッテリ２６の電源電圧ＶＢの低下が抑制されることになり、電源電圧ＶＢの低下度合が小さくなることから電源電圧ＶＢの低下速度が遅くなる。一方、モータ電流指令値ＩMは制限され、その制限度合は、電源電圧ＶＢが低下するほど大きくなることから、電源電圧ＶＢが低下するほど操舵アシスト量が減少する。
【００５１】
そして、電源電圧ＶＢがさらに低下し、動作電圧下限値ＶＢMINを下回ると、ステップＳ２からステップＳ３に移行し、操舵アシストは停止される。したがって、電源電圧ＶＢがマイクロコンピュータ１６や操舵トルクセンサ３の動作電圧の下限値を下回っており、入力される操舵トルクに応じた的確な操舵アシストを行うことができない状態で、操舵アシストが行われることが回避される。
【００５２】
このように、この第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態においてさらに、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINを下回る以前の、制限開始電圧ＶＢLIMを下回った段階でモータ電流指令値ＩMを制限し、電源電圧ＶＢの低下速度を遅らせるようにしている。このため、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINを下回る時点を遅らせることができるから、電源電圧ＶＢが低下した後の、操舵アシストの継続時間を延長することができる。
【００５３】
したがって、電源電圧ＶＢの低下に伴って操舵アシスト量は制限されるものの、より長い時間継続して操舵アシストを行うことができるから、その分、運転者の操舵負荷をより長い時間にわたって操舵アシストを行うことができる。
また、電源電圧ＶＢが低下した場合に、モータ電流指令値ＩMに応じた電流を電動モータ１２に供給しようとすると、デューティ比が１００％に保持されてしまい、正しく電流制御を行うことができず、的確な操舵アシストを行うことができないため、場合によっては、運転者に違和感を与える可能性がある。
【００５４】
しかしながら、上述のように、電源電圧ＶＢが制限開始電圧ＶＢLIMを下回った時点から電源電圧ＶＢの大きさに応じてモータ電流指令値ＩMを制限しているから、十分な操舵アシストを行うことはできないものの、電源電圧ＶＢの低下に伴ってデューティ比が１００〔％〕に維持される傾向となることを抑制し、なめらかな操舵アシストを実現することができ、運転者に違和感を与えることを回避することができる。
また、モータ電流指令値ＩMを制限することによって、電源電圧ＶＢの低下を抑制することができるから、この電源電圧ＶＢの低下に伴ってエンジンストールが発生する可能性を低減することができ、電動パワーステアリング制御装置の信頼性をより向上させることができる。
【００５５】
なお、上記第２の実施の形態においては、モータ電流指令値ＩMを制限することでバッテリ２６の消費電力の抑制を図り、電源電圧ＶＢが動作電圧下限値ＶＢMINを下回る時点を遅らせる場合について説明したが、例えば、操舵トルクセンサ３で検出されるトルク検出値Ｔを電源電圧ＶＢに応じて制限し、この制限したトルク検出値に基づいてモータ電流指令値ＩMを算出することで、結果的にモータ電流指令値ＩMを制限するようにしてもよい。
ここで、上記実施の形態において、バッテリ２６が電源に対応し、操舵トルクセンサ３が操舵トルク検出手段に対応し、操舵補助制御部１７が操舵補助制御手段に対応し、電源電圧検出回路２５が電源電圧検出手段に対応し、マイクロコンピュータ１６が演算処理手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のコントローラの具体的構成を示すブロック図である。
【図３】炭化珪素を素材とする電界効果トランジスタの耐圧とオン抵抗との関係を表す特性図である。
【図４】図２のマイクロコンピュータで実行される操舵補助制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態における操舵補助制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】電源電圧ＶＢと、モータ電流指令値ＩMの制限値との対応を表す特性図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  操舵トルクセンサ
１２  電動モータ
１３  コントローラ
１４  操舵角センサ
１５  車速センサ
１６  マイクロコンピュータ
１８  モータ駆動回路
１９  モータ電流検出回路
２０  Ｈブリッジ回路
２１  ＦＥＴゲート駆動回路
２５  電源電圧検出回路
２６  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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【図５】
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【図６】
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