(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵トルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モータのフィードバック制御のための指令値を算出するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記指令値が所定の閾値以下である場合には前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させず、前記指令値が当該閾値を超える場合には前記指令値の当該閾値に対する超過分に応じて前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させる昇圧制御手段と
を備え、
前記昇圧制御手段は、前記指令値の前記超過分が大きくなるにしたがって前記電圧が高くなり且つ前記電圧が予め決められた上限値を超えないように前記昇圧回路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】
車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵トルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モータのフィードバック制御のための指令値を算出するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記指令値が所定の閾値以下である場合には前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させず、前記指令値が当該閾値を超える場合には前記指令値の当該閾値に対する超過分に応じて前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させる昇圧制御手段と、
前記指令値の前記超過分と前記電圧の昇圧値との関係を変更することにより前記昇圧回路による昇圧を調整する昇圧調整手段と
を備えることを特徴とする、電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関し、さらに詳しくは、このような電動パワーステアリング装置において、バッテリ電圧を昇圧して電動モータに印加すべき電圧を生成する昇圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを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電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置では、操舵のための操作手段であるハンドルに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサが設けられており、そのトルクセンサで検出される操舵トルクに基づき電動モータに流すべき電流の目標値が設定される。そして、この目標値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づき、電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成される。電動モータの駆動手段は、例えば、その指令値に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ信号生成回路と、そのＰＷＭ信号のデューティ比に応じてオン／オフするパワートランジスタを用いて構成されるモータ駆動回路とから成り、そのデューティ比に応じた電圧すなわち指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。この電圧印加によって電動モータに流れる電流は電流検出器によって検出され、この検出値と上記目標値との差が上記指令値を生成するための偏差として使用される。電動パワーステアリング装置では、このようにして、操舵トルクに基づき設定される目標値の電流が電動モータに流れるようにフィードバック制御が行われる。
【０００３】
ところで、電動パワーステアリング装置を搭載した車両においてハンドルが速く切られる場合すなわち操舵速度が大きい場合には、電動モータの誘起電圧（逆起電力）が大きくなるので、電動モータに流れる電流の増加が抑えられ、操舵補助力が不足することがある。一方、電動パワーステアリング装置において、バッテリの電圧（電源電圧）を昇圧してモータ駆動回路に供給する昇圧回路を更に付加する構成が知られている。このような構成によれば、電動モータに対して昇圧した電圧を与えることにより、より大きな操舵補助力を得ることができる。すなわち、昇圧された電圧が電動モータに与えられることにより電動モータの応答性が改善されるので、操舵速度が大きい場合における操舵補助力の不足を回避することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような操舵補助力不足を回避するために昇圧回路によって常時昇圧を実施すると、昇圧回路を構成するトランジスタのスイッチング動作に基づくスイッチングロス等が常に発生する。その結果、エネルギー損失が大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、電源電圧の昇圧によって電動モータの応答性を向上させることで操舵補助力の不足を回避しつつ、昇圧回路におけるスイッチングロス等によるエネルギー損失をできるだけ低減した電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵トルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モータのフィードバック制御のための指令値を算出するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記指令値が所定の閾値以下である場合には前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させず、前記指令値が当該閾値を超える場合には前記指令値の当該閾値に対する超過分に応じて前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させる昇圧制御手段とを備え、
前記昇圧制御手段は、前記指令値の前記超過分が大きくなるにしたがって前記電圧が高くなり且つ前記電圧が予め決められた上限値を超えないように前記昇圧回路を制御することを特徴とする。
【０００９】
このような第１の発明によれば、昇圧回路は、電動モータのフィードバック制御のための指令値が所定の閾値を超えるまではモータ駆動手段への供給電圧を昇圧しないので、昇圧回路におけるスイッチングロス等を低減させてエネルギー損失を抑えることができる。一方、その指令値が所定の閾値を超えると、昇圧回路は、その指令値の当該閾値に対する超過分に応じてモータ駆動手段への供給電圧を昇圧するので、操舵速度が大きい場合における電動モータの応答性が改善される。また、電動モータのフィードバック制御のための指令値が所定の閾値を超えると、その指令値の当該閾値に対する超過分に応じてモータ駆動手段への供給電圧が昇圧されるが、その供給電圧は予め決められた上限値を超えることはない。したがって、操舵操作が速い場合の操舵補助力の不足を招くことなく、電圧源であるバッテリからの過大な電流の流出によるヒューズ切れ等の不具合を回避することができる。
【００１０】
第２の発明は、車両操舵のための操作手段に加えられる操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータに流れる電流を検出して当該電流の検出値を出力する電流検出手段と、
前記電動モータに供給すべき電流の値として前記操舵トルクに基づき設定される目標電流値と前記電動モータに流れる電流の前記検出値との偏差に基づき、前記電動モータのフィードバック制御のための指令値を算出するモータ制御手段と、
前記指令値に応じて前記電動モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段に供給すべき電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記指令値が所定の閾値以下である場合には前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させず、前記指令値が当該閾値を超える場合には前記指令値の当該閾値に対する超過分に応じて前記昇圧回路に前記電圧を昇圧させる昇圧制御手段と、
前記指令値の前記超過分と前記電圧の昇圧値との関係を変更することにより前記昇圧回路による昇圧を調整する昇圧調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
このような第２の発明によれば、昇圧回路は、電動モータのフィードバック制御のための指令値が所定の閾値を超えるまではモータ駆動手段への供給電圧を昇圧しないので、昇圧回路におけるスイッチングロス等を低減させてエネルギー損失を抑えることができる。一方、その指令値が所定の閾値を超えると、昇圧回路は、その指令値の当該閾値に対する超過分に応じてモータ駆動手段への供給電圧を昇圧するので、操舵速度が大きい場合における電動モータの応答性が改善される。また、電動モータのフィードバック制御のための指令値の超過分と昇圧回路による昇圧値との関係が変更可能となるので、操舵速度の大きい場合におけるモータの応答性を適切なものに調整することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜１．全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示した概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル（ステアリングホイール）１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、ハンドル操作（操舵操作）における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８からイグニションスイッチ９を介して電源の供給を受け、トルクセンサ３や車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１５】
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル１００を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ３によって検出され、その操舵トルクの検出値Ｔｓと車速センサによって検出された車速の検出値Ｓｓとに基づいてＥＣＵ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクと、モータ６の発生する操舵補助のためのトルク（以下「操舵補助トルク」という）Ｔａとの和が、出力トルクＴｂとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構１０４によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材１０６を介して車輪１０８に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪１０８の向きが変わる。
【００１６】
＜２．制御装置の構成＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるＥＣＵ５の構成を、機能ブロック図と回路図との組み合わせによって示している。このＥＣＵ５は、ハードウェア的には、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略記する）１０と、そのマイコン１０において算出される指令値Ｖに応じたデューティ比（以下「モータ駆動ＰＷＭデューティ比」という）Ｄｍを有するＰＷＭ信号（以下「モータ駆動ＰＷＭ信号」という）を生成するモータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７と、そのモータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍに応じた電圧をモータ６に印加するモータ駆動回路２０と、モータ６に流れる電流を検出する電流検出器１９と、モータ駆動回路２０に供給すべき電圧を昇圧する昇圧回路３０とから構成される。なお、本実施形態において、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７は、専用のハードウェアとして実現されているが、これをマイコン１０によってソフトウェア的に実現してもよい。
【００１７】
マイコン１０は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより（詳細は後述）、目標電流設定部１２と減算器１３とＰＩ演算部１４と昇圧ＰＷＭ信号生成部１６とからなるモータ制御部として機能する。以下、このモータ制御部の各構成要素について説明し、続いて、ＥＣＵ５におけるモータ制御部以外の構成要素について説明する。
【００１８】
目標電流設定部１２は、操舵トルク検出値Ｔｓおよび車速検出値Ｓｓに基づいて目標電流値Ｉｔを決定すると共に、モータ６を回転させるべき方向を示す方向信号Ｓｄｉｒを生成する。
【００１９】
減算器１３は、目標電流設定部１２によって決定された目標電流値Ｉｔと電流検出器１９によって検出された電流検出値Ｉｓとの偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓを算出する。
【００２０】
ＰＩ演算部１４は、上記偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓに基づき比例積分制御演算によって、フィードバック制御のための指令値（以下、単に「指令値」という）Ｖを算出する。この指令値Ｖは、モータ６に目標電流値Ｉｔの電流が流れるように、偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓに基づくフィードバック制御を行うための指令値である。この指令値Ｖは、昇圧ＰＷＭ信号生成部１６に入力されると共に、マイコン１０から出力されてモータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７に入力される。
【００２１】
モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７が生成するモータ駆動ＰＷＭ信号のデューティ比（モータ駆動ＰＷＭデューティ比）Ｄｍは、上記指令値Ｖに基づいて決定される。もっとも、モータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍは、１００％を超えることができない。すなわち、ＰＩ演算部１４は、上記指令値Ｖを、１００％を超える値を許容する計算上のデューティ比（以下「算出デューティ比」という）Ｄｃとして算出し、この算出デューティ比Ｄｃをモータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７に与えるが、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の値である所定の閾値を超える場合には、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７は、デューティ比Ｄｍが１００％のモータ駆動ＰＷＭ信号を生成する。算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の値である所定の閾値以下である場合には、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７は、算出デューティ比Ｄｃをモータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍとしてモータ駆動ＰＷＭ信号を生成する。より詳しくは、算出デューティ比Ｄｃおよび方向信号Ｓｄｉｒに基づき、モータ駆動回路２０を制御するためのモータ駆動ＰＷＭ信号として、モータ駆動回路２０を構成する４個のスイッチング素子をオン・オフさせる後述のスイッチング制御信号ＳH1，ＳH2，ＳL1，ＳL2を生成する。
【００２２】
昇圧ＰＷＭ信号生成部１６は、ＰＩ演算部１４から入力される算出デューティ比Ｄｃに基づいて決まるデューティ比Ｄｐを有するＰＷＭ信号（以下「昇圧ＰＷＭ信号」という）Ｓｐを生成し、その昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐは、昇圧回路３０に入力される。この昇圧ＰＷＭ信号生成部１６の動作の詳細は後述する。
【００２３】
モータ駆動回路２０は、図２に示すように、スイッチング素子である４個の電力用電界効果型トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）２１〜２４からなるブリッジ回路として構成されており、このブリッジ回路は昇圧回路３０からの電源ラインと接地ラインとの間に接続され、このブリッジ回路と接地ラインとの間にはモータ電流を検出するための抵抗（以下「電流検出抵抗」という）Ｒが挿入されている。そして、右方向操舵を補助する方向のトルク（以下「右方向トルク」という）をモータ６に発生させるべき場合は、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７からＦＥＴ２１，２４のゲート端子に上記モータ駆動ＰＷＭ信号がスイッチング制御信号ＳH1，ＳL2としてそれぞれ入力され、ＦＥＴ２２，２３のゲート端子にはそれらをオフさせるＬレベル信号がスイッチング制御信号ＳL1，ＳH2としてそれぞれ入力される。これにより、モータ駆動ＰＷＭ信号のパルス幅に相当する期間だけＦＥＴ２１，２４がオンして、モータ駆動ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｍに応じた大きさの電圧がモータ６に印加され、モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさの右方向トルクを発生する。一方、左方向操舵を補助する方向のトルク（以下「左方向トルク」という）をモータ６に発生させるべき場合は、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７からＦＥＴ２２，２３のゲート端子に上記モータ駆動ＰＷＭ信号がスイッチング制御信号ＳL1，ＳH2としてそれぞれ入力され、ＦＥＴ２１，２４のゲート端子にはそれらをオフさせるＬレベル信号がスイッチング制御信号ＳH1，ＳL2としてそれぞれ入力される。これにより、モータ駆動ＰＷＭ信号のパルス幅に相当する期間だけＦＥＴ２２，２３がオンして、モータ駆動ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｍに応じた大きさの電圧がモータ６に印加され、モータ６は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさの左方向トルクを発生する。
【００２４】
電流検出器１９は、電流検出抵抗Ｒの両端間の電圧に基づきモータ電流を検出し、そのモータ電流の検出値Ｉｓを出力する。この電流検出値Ｉｓは減算器１３に入力される。
【００２５】
昇圧回路３０は、所定のインダクタンスを有するリアクトル３１０と、リアクトル３１０に電流を流したり遮断したりするための電界効果型トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）であるＬＯ−ＭＯＳ３１１と、リアクトル３１０からモータ駆動回路２０へ電流を流すためのＭＯＳトランジスタであるＨＩ−ＭＯＳ３１２と、平滑コンデンサＣ１と、昇圧ＰＷＭ信号生成部１６から入力される昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐの論理レベルを反転させるインバータ３２１とを含み、これらは、図２に示すように接続されている。すなわち、リアクトル３１０の一端はイグニションスイッチ９を介してバッテリ８に接続され、他端は、ＬＯ−ＭＯＳ３１１を介して接地されると共に、ＨＩ−ＭＯＳ３１２を介してモータ駆動回路２０に接続されている。また、ＨＩ−ＭＯＳ３１２のドレイン端子はコンデンサＣ１を介して接地されている。そして、ＬＯ−ＭＯＳ３１１のゲート端子には、昇圧ＰＷＭ信号生成部１６から昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐが供給され、ＨＩ−ＭＯＳ３１２のゲート端子には、上記昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐの反転信号が供給される。したがって、ＬＯ−ＭＯＳ３１１とＨＩ−ＭＯＳ３１２とは相反的に駆動される。なお、図では省略されているが、実際には、昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐおよびその反転信号は、プリドライバ等によって信号レベルや波形を適切に調整された後にＬＯ−ＭＯＳ３１１およびＨＩ−ＭＯＳ３１２のゲート端子にそれぞれ入力される。
【００２６】
上記の昇圧回路３０では、昇圧ＰＷＭ信号生成部１６において決定される昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐに応じてパルス幅の変化する昇圧ＰＷＭ信号ＳｐがＬＯ−ＭＯＳ３１１のゲート端子に与えられると、その昇圧ＰＷＭ信号ＳｐにおけるＨレベル期間だけＬＯ−ＭＯＳ３１１がＯＮされて、バッテリ８からリアクトル３１０に電流が流れる。昇圧ＰＷＭ信号ＳｐにおいてそのＨレベル期間に続くＬレベル期間では、ＬＯ−ＭＯＳ３１１はＯＦＦされて、リアクトル３１０を流れる電流が遮断されると共に、ＬＯ−ＭＯＳ３１１と相反的に駆動されるＨＩ−ＭＯＳ３１２がそのＬレベル期間だけＯＮされる。そうすると、電流の遮断による磁束の変化を妨げるように、ＯＮされているＨＩ−ＭＯＳ３１２のドレイン端子側に高電圧が発生する。このような動作を繰り返すことによって発生する高電圧は、平滑コンデンサＣ１によって平滑されて、モータ駆動回路２０へ与えられる。ここで、ＨＩ−ＭＯＳ３１２のドレイン端子側に発生する高電圧の値は、Ｈレベルの連続期間が長くなるほど大きくなるので、昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐのデューティ比（昇圧ＰＷＭデューティ比）Ｄｐが大きいほど、モータ駆動回路２０に供給される電圧が高くなる。一方、昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐが０％のときには、ＬＯ−ＭＯＳ３１１はＯＦＦ状態に、ＨＩ−ＭＯＳ３１２はＯＮ状態にそれぞれ保持されるので、バッテリ電圧が昇圧されることなくそのままモータ駆動回路２０に供給される。
【００２７】
なお、上記昇圧回路３０において、図６に示すように、ＨＩ−ＭＯＳ３１２に代えてダイオード３１３を使用し、そのダイオード３１３をリアクトル３１０からモータ駆動回路２０へ向かう方向が順方向となるように接続した構成を採用してもよい。
【００２８】
＜３．モータ制御部の動作＞
以下、モータ制御部としてのマイコン１０の詳細動作につき、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、マイコン１０は、操舵トルク検出値Ｔｓ、車速検出値Ｓｓ、および電流検出値Ｉｓを入力する（ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６）。次に、マイコン１０は、入力された操舵トルク検出値Ｔｓに対して位相補償を施し、その位相補償後の値および車速の検出値Ｓｓに基づいて、モータ６に供給すべき目標電流の値（目標電流値）Ｉｔを算出する処理（以下「目標電流設定処理」という）を行う（ステップＳ１８）。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ６に供給すべき目標電流値Ｉｔと操舵トルクとの関係を車速をパラメータとして示すテーブル（「アシストテーブル」と呼ばれる）が予めマイコン１０内のメモリに格納されており、そのアシストテーブルを参照して、モータ６に供給すべき電流の大きさを示す目標電流値Ｉｔ（≧０）を設定する。このとき、操舵トルク検出値Ｔｓに基づき、モータ６を回転させるべき方向Ｄｉｒも設定する。このような目標電流設定処理により、図２に示した目標電流設定部１２が実現される。
【００２９】
さらに、マイコン１０は、上記目標電流値Ｉｔと電流検出値Ｉｓとの偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓを算出する。そして、この偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓに基づき比例積分制御演算によって、フィードバック制御のための指令値Ｖを生成する演算（以下「フィードバック制御演算」という）を行う（ステップＳ２０）。この指令値Ｖは、モータ６に目標電流値Ｉｔの電流が流れるように、偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓに基づくフィードバック制御を行うための指令値であり、例えば次式（１）により与えられる。
Ｖ＝Ｋｐ・ｅ＋Ｋｉ・∫ｅ・ｄｔ    …（１）
ここで、Ｋｐは比例積分制御演算における比例制御のゲインであり、Ｋｉは比例積分制御演算における積分制御のゲインである。実際には、マイコン１０は、上記式（１）を離散化したものに相当する下記の式（２）により、指令値Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｋｐ・ｅ（ｎ）＋Ｋｉ・Σ(ｊ=0,n)ｅ（ｊ）    …（２）
ここで、ｅ（ｊ）は、偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓのｊ番目の標本値を示すものとする。また、“Σ”は総和を表す記号であり、ｊの関数Ａ(ｊ)のｊ＝ｊ１からｊ＝ｊ２までの総和を“Σ(j=j1,j2)Ａ(ｊ)”と表記するものとする。このようなフィードバック制御演算により、図２に示したＰＩ演算部１４が実現される。
【００３０】
既述のように、モータ駆動ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｍは上記指令値Ｖに基づいて決定されるが、モータ駆動ＰＷＭ信号のデューティ比（モータ駆動ＰＷＭデューティ比）Ｄｍは、１００％を超えることができない。すなわち、マイコン１０は、上記式（２）により与えられる指令値Ｖを、１００％を超える値を許容する算出デューティ比Ｄｃとして算出し、この算出デューティ比Ｄｃをモータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７に与えるが（ステップＳ２２）、算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の値である所定の閾値を超える場合には、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７は、デューティ比Ｄｍが１００％のモータ駆動ＰＷＭ信号を生成する。算出デューティ比Ｄｃが１００％または１００％近傍の値である所定の閾値以下である場合には、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７は、算出デューティ比Ｄｃをモータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍとしてモータ駆動ＰＷＭ信号を生成する。
【００３１】
次に、マイコン１０は、必要に応じて、モータ６に供給すべき電圧を昇圧するための昇圧回路３０の動作を制御する処理（以下「昇圧回路制御処理」という）を行う（サブルーチンステップＳ２４）。すなわち、算出デューティ比Ｄｃが１００％を越えてもモータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍが１００％を超えることはないので、モータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍが最大値（１００％）付近であるにもかかわらず、さらにモータ６へ供給する電流が必要である場合には、偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓに基づく上記フィードバック制御では対応することができない。そこで、モータ６に印加すべき電圧を昇圧することで目標電流値Ｉｔの電流がモータ６に流れるように、昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐにより昇圧回路を制御する。以下、図４を参照して、このような昇圧回路制御処理を詳述する。
【００３２】
昇圧回路制御処理では、マイコン１０は次のように動作する。まず、比例積分制御演算によって指令値Ｖとして得られた算出デューティ比Ｄｃが１００％またはそれに近い値である所定の閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ２４２）。以下では、この閾値を１００％として説明を進める。
【００３３】
ステップＳ２４２での判定の結果、算出デューティ比Ｄｃが当該閾値である１００％を超えていれば、算出デューティ比Ｄｃから１００％を差し引いた超過分に相当する値に応じて、昇圧回路３０を駆動するための昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐのデューティ比（昇圧ＰＷＭデューティ比）Ｄｐを決定する。すなわち本実施形態では、１００％を超える算出デューティ比Ｄｃと昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐとの対応関係（以下「デューティ比対応関係」という）が予め与えられており、そのデューティ比対応関係に基づき、ステップＳ２０で得られた算出デューティ比Ｄｃに対応する昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐを求める。ここで、デューティ比対応関係は、操舵速度が大きい場合におけるモータ６の応答性を改善すべく、算出デューティ比Ｄｃ（または１００％を超えるその超過分）が大きくなるに従って昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐが大きくなるように設定されている。例えば、バッテリ電圧Ｖｂの昇圧によって、算出デューティ比Ｄｃに対応する電圧すなわちＶｂ×Ｄｃ／１００がモータ６に印加されるように、デューティ比対応関係が設定される。ただし、バッテリ８から引き出される電流値には、バッテリ８から取り出し可能なエネルギーに対応する上限が設定され、それに応じたヒューズ等が使用されているので、その上限に対応して昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐにも上限Ｄｐ＿ｌｉｍが設けられている。したがって、デューティ比対応関係は、昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐがその上限Ｄｐ＿ｌｉｍを越えないように設定される。これは、昇圧回路３０から出力される電圧に上限が設定されていて、その電圧の上限を超えないように昇圧が制御されることを意味する。
【００３４】
図５（ａ）は、このようなデューティ比対応関係の一例を示している。この例では、算出デューティ比Ｄｃとして予め決められた値Ｄｃ１に対応する昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐとして適切な値Ｄｐ１が予め選定されると共に、算出デューティ比Ｄｃ＝１００％（＝Ｄｃｓ）に対応する昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐの値であるオフセット値Ｄｐ＿ｉｎｉｔ、および、昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐの上限Ｄｐ＿ｌｉｍに対応する算出デューティ比Ｄｃの値Ｄｃｅが予め選定され、これらの選定値に基づく折れ線により、デューティ比対応関係が与えられる。したがって、上記ステップＳ２４４では、Ｄｃｓ（１００％）〜Ｄｃ１、Ｄｃ１〜Ｄｃｅ、Ｄｃｅ〜という３つの区間のそれぞれに、上記デューティ比対応関係に対応する線形式を設定しておき、それらの線形式により、ステップＳ２０で得られた算出デューティ比Ｄｃに対応する昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐを決定する。また、これらの線形式を設定する代わりに、図５（ａ）に示すデューティ比対応関係をテーブルとしてマイコン１０内のメモリに予め格納しておき、そのテーブルを参照することにより、ステップＳ２０で得られた算出デューティ比Ｄｃに対応する昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐを決定してもよい。
【００３５】
図５（ａ）に示した例では、３つの区間それぞれへの線形式の設定に基づく折れ線によりデューティ比対応関係が表現されているが、４つ以上の区間それぞれへの線形式の設定に基づく折れ線によりデューティ比対応関係を表してもよい。また、図５（ａ）に示した例では、オフセット値Ｄｐ＿ｉｎｉｔは正の値であるが、当然ながら０であってもよい。したがって、図５（ｂ）に示すような折れ線によってデューティ比対応関係を設定してもよい。更にまた、図５（ａ）または（ｂ）に示す折れ線は算出デューティ比Ｄｃが大きくなるに従って傾きが小さくなるが、図５（ｃ）に示すように、デューティ比対応関係を示す折れ線が、算出デューティ比Ｄｃが大きくなるに従って傾きが大きくなる部分を含んでいてもよい。なお、図５（ａ）〜（ｃ）に示した例では、区間毎に設定された線形式に基づく折れ線によりデューティ比対応関係が設定されているが、非線形の式、例えば２次式によってデューティ比対応関係を表してもよい。
【００３６】
ステップＳ２４２での判定の結果、算出デューティ比Ｄｃが前記閾値である１００％以下であれば、昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐを０％に設定する（ステップＳ２４６）。
【００３７】
以上のようにステップＳ２４４またはＳ２４６で昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐが設定されると、その設定された昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐを有する昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐを生成し、これをマイコン１０から出力する（ステップＳ２４８）。この昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐは、その昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐに応じたＨレベル期間と、残りのＬレベル期間とを有する。もちろん、その昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐが０％に設定されている場合には、すべての期間がＬレベルの信号となる。なお、ここでは昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐを昇圧回路制御処理（図３のサブルーチンステップＳ２４）において生成するように説明したが、一般的にパルス信号の繰り返し周期は短いので、本処理は上記処理とは並行的に実行される独立したプロセス（タスク）として構成されて（または新たなパルス生成回路によって実現されて）、高速かつ連続的に実行されることが好ましい。
【００３８】
上記の昇圧回路制御処理が終了すると、図３に示すメインルーチンに復帰し、ステップＳ１２に戻る。以降、既述のステップＳ１２〜Ｓ２４を繰り返し実行する。
【００３９】
以上のようなマイコン１０の動作によりモータ制御部が実現され、このモータ制御部から、モータ駆動ＰＷＭ信号生成部１７とモータ駆動回路２０よりなるモータ駆動手段に、フィードバック制御のための指令値として算出デューティ比Ｄｃが与えられる。そして、その算出デューティ比Ｄｃに基づくデューティ比Ｄｍを有するモータ駆動ＰＷＭ信号でモータ駆動回路２０のスイッチング素子がオン・オフされることにより、モータ６が駆動される。また、マイコン１０によって実現されるモータ制御部から昇圧回路３０に昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐが与えられ、昇圧回路３０は、その昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐに基づきバッテリ電圧Ｖｂを昇圧する。この昇圧ＰＷＭ信号Ｓｐのデューティ比Ｄｐは、算出デューティ比Ｄｃが１００％以下の場合には０％であるが、算出デューティ比Ｄｃが１００％を超えると、その超過分に応じて増大する（図５）。したがって、算出デューティ比Ｄｃが１００％以下の場合には、バッテリ電圧Ｖｂがそのままモータ駆動回路２０に供給され、モータ駆動ＰＷＭデューティ比Ｄｍに応じた電圧がモータ６に印加されるが、算出デューティ比Ｄｃが１００％を超えると、その超過分に応じて昇圧された電圧がモータ６に印加される。
【００４０】
＜４．効果＞
上記実施形態では、目標電流値Ｉｔと電流検出値Ｉｓとの偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算により得られる算出デューティ比Ｄｃが１００％またはそれに近い値である所定の閾値を超えている場合にのみ、算出デューティ比Ｄｃから１００％を差し引いた超過分に相当する値に応じて昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐが決定され（図５（ａ）〜（ｃ）参照）、当該閾値以下であればこの昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐが０％に設定される（図４）。したがって、上記実施形態によれば、算出デューティ比Ｄｃが１００％付近を超えるまでは昇圧回路３０を駆動しないようにすることにより、昇圧回路３０内のスイッチング素子におけるスイッチングロス等を可及的に減少させ、エネルギー損失を最小限に抑えることができる。また、操舵操作が速いためにモータ６の逆起電力によってモータ電流の増加が抑えられるような場合には、偏差ｅ＝Ｉｔ−Ｉｓが大きくなり、その結果、算出デューティ比Ｄｃが１００％付近を超えると、その超過分に応じてモータ駆動回路２０への供給電圧が昇圧される。これにより、操舵速度が大きい場合におけるモータ６の応答性が改善されるので、ハンドルが速く切られた場合における操舵補助力の不足を回避することができる。
【００４１】
このようにして上記実施形態によれば、モータ駆動回路２０に供給すべき電圧の昇圧によって操舵速度が大きい場合におけるモータ６の応答性を改善することで操舵補助力の不足を回避しつつ、昇圧回路３０におけるスイッチングロス等によるエネルギー損失を低減することができる。なお、昇圧回路３０による昇圧を制御するための昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐには、バッテリ８から取り出される電流の上限に対応する上限Ｄｐ＿ｌｉｍが設定されているので（図５参照）、昇圧によって過大な電流がバッテリ８から流出することはない。
【００４２】
＜５．変形例＞
上記実施形態によれば、操舵速度が大きいために算出デューティ比Ｄｃが１００％付近（所定の閾値）を超えると、その超過分に応じてモータ駆動回路２０への供給電圧が昇圧されることでモータ６の応答性が改善される。このとき、モータ６の応答性が適切なものとなるように、算出デューティ比Ｄｃの超過分と昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐとの関係であるデューティ比対応関係を調整すること、すなわち昇圧制御を調整することが必要になる場合がある。そこで、マイコン１０は、図３に示す処理とは独立したプロセスとして、例えば図７に示すようなデューティ比対応関係変更処理を実行するように構成されていることが好ましい。以下、図５（ａ）に示すような折れ線で表現されるデューティ比対応関係が設定されるものとして、このデューティ比対応関係変更処理を説明する。
【００４３】
このデューティ比対応関係変更処理では、当該処理が起動されると、デューティ比対応関係の変更に対する要求（以下「設定変更要求」という）が発生するまで待機状態となる（ステップＳ３２）。この待機状態において設定変更要求が発生すると、デューティ比対応関係を規定するパラメータ（以下「設定パラメータ」という）Ｄｃｓ，Ｄｃ１，Ｄｃｅ，Ｄｐ＿ｉｎｉｔ，Ｄｐ１，Ｄｐ＿ｌｉｍの新たな値（変更後の値）を入力する（ステップＳ３４）。次に、それらの新たな設定パラメータに基づき、Ｄｃｓ（１００％）〜Ｄｃ１、Ｄｃ１〜Ｄｃｅ、Ｄｃｅ〜という３つの区間のそれぞれに対する線形式を求め（図５（ａ）参照）、それらの線形式（具体的にはそれらの線形式を規定する係数や定数など）をマイコン１０内のメモリの所定領域に書き込む（ステップＳ３６）。これにより、デューティ比対応関係は、パラメータＤｃｓ，Ｄｃ１，Ｄｃｅ，Ｄｐ＿ｉｎｉｔ，Ｄｐ１，Ｄｐ＿ｌｉｍの新たな値（新たな設定パラメータ）に対応するものに変更される。その後、ステップＳ３２に戻り、次の設定変更要求が発生するまで待機状態となる。
【００４４】
上記デューティ比対応関係変更処理により、１００％を超える算出デューティ比Ｄｃと昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐとの関係を必要に応じて変更することで、フィードバック制御のための指令値と昇圧回路３０による昇圧値との関係が変更され、これにより、操舵速度の大きい場合におけるモータ６の応答性を適切なものに調整することができる。これは、マイコン１０によって実現される昇圧ＰＷＭ信号生成部１６が昇圧制御手段として機能するのみならず昇圧調整手段としても機能することを意味する。
【００４５】
なお、上記デューティ比対応関係変更処理では、デューティ比対応関係を表す折れ線を規定する全てのパラメータが設定変更要求によって変更可能に構成されているが、それらのうちの幾つかのパラメータのみが設定パラメータとして変更可能に構成されてもよい。例えば、算出デューティ比Ｄｃｓと昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐ１およびＤｐ＿ｌｉｍとを予め選定して固定しておき、設定変更要求によって、算出デューティ比Ｄｃ１およびＤｃｅと昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐ＿ｉｎｉｔ（オフセット値）とを設定パラメータとして変更できるように構成されてもよい。また、上記デューティ比対応関係変更処理では、デューティ比対応関係は、それを表す折れ線を構成する線形式を所定領域に書き込むことによって設定されるものとしているが、これに代えて、算出デューティ比Ｄｃと昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐとの関係を与えるテーブルを所定領域に格納することによってデューティ比対応関係が設定されるようにしてもよい。後者の場合、新たな設定パラメータに基づいてそのテーブルを書き換えることで昇圧制御が調整されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置（ＥＣＵ）の構成を示す図である。
【図３】上記実施形態におけるモータ制御部としてのマイコンの動作を示すフローチャートである。
【図４】上記実施形態におけるマイコンの昇圧回路制御処理を示すフローチャートである。
【図５】上記実施形態におけるモータ制御のための算出デューティ比Ｄｃと昇圧ＰＷＭデューティ比Ｄｐとの関係（デューティ比対応関係）を示す図である。
【図６】上記実施形態における昇圧回路の他の構成例を示す回路図である。
【図７】上記実施形態の変形例におけるデューティ比対応関係変更処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３    …トルクセンサ
４    …車速センサ
５    …電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６    …モータ
８    …バッテリ
１０  …マイコン（モータ制御部）
１２  …目標電流設定部
１３  …減算器
１４  …ＰＩ演算部
１６  …昇圧ＰＷＭ信号生成部（昇圧制御手段、昇圧調整手段）
１７  …モータ駆動ＰＷＭ信号生成部
１９  …電流検出器
２０  …モータ駆動回路
３０  …昇圧回路
Ｉｔ  …目標電流値
Ｉｓ  …電流検出値（モータ電流）
ｅ    …偏差（＝Ｉｔ−Ｉｓ）
Ｔｓ  …操舵トルク検出値
Ｓｓ  …車速検出値
Ｄｃ  …算出デューティ比（指令値）
Ｄｐ  …昇圧ＰＷＭデューティ比
Ｓｐ  …昇圧ＰＷＭ信号
ＳH1，ＳH2，ＳL1，ＳL2…スイッチング制御信号（モータ駆動ＰＷＭ信号）
【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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