(57)【要約】【課題】降圧手段を設けるという簡単な構成によって、的確なアシスト力の発生と操舵のフィーリングの向上とを両立して図る。【解決手段】電動パワステコントローラ３は、操舵力に基づいてアシスト力を演算する。モータドライバ部３６は、バッテリ９からの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定し、電動パワステコントローラ３が算出したアシスト力に基づいて目標電圧を求め、当該目標電圧に対応する出力電圧を段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、バッテリ９からの電力を当該出力電圧でモータ７へ供給する。降圧回路部３８は、バッテリ９とモータドライバ部３６との間に設けられ、操舵力が所定値以下の場合に、バッテリ９からモータドライバ部３６への入力電圧を降下させる。【選択図】図２
2009179096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに入力された操舵力を検出する操舵力検出手段と、
前記操舵力検出手段が検出した操舵力に基づいてアシスト力を演算するアシストトルク演算手段と、
バッテリからの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定し、前記アシストトルク演算手段が算出したアシスト力に基づいて目標電圧を求め、該目標電圧に対応する出力電圧を、前記段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、前記バッテリからの電力を前記出力電圧で供給するモータ制御手段と、
前記モータ制御手段から前記出力電圧で供給された電力によって駆動してステアリング操作を補助するモータと、
前記バッテリと前記モータ制御手段との間に設けられ、前記操舵力検出手段が検出した操舵力が所定値以下の場合に、前記バッテリから前記モータ制御手段への入力電圧を降下させる降圧手段と、を備えた
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】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、
前記モータで発生する誘起電圧を検知する誘起電圧検知手段と、
前記誘起電圧検知手段が検知した誘起電圧が所定電圧よりも低いか否かを判定する誘起電圧判定手段と、を備え、
前記モータ制御手段は、前記アシストトルク演算手段が算出したアシスト力に対応するアシスト対応電圧に、前記誘起電圧検知手段が検知した誘起電圧を加えることによって前記目標電圧を求め、
前記降圧手段は、前記操舵力検出手段が検出した操舵力が所定値以下であり、且つ前記誘起電圧が前記所定電圧よりも低いと前記誘起電圧判定手段が判定した場合に、前記バッテリから前記モータ制御手段への入力電圧を降下させる
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−５４４３０号公報には、車両の電動パワーステアリング装置に用いられる電動機の制御装置が記載されている。電動機の制御装置は、アシスト力を出力するモータと、操舵力および車速に基づいてモータを制御する電動機制御手段と、インバータを介してモータに電力を供給するバッテリと、バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路と、操舵力に基づいて昇圧回路の電圧を昇圧制御するＰＷＭ調整器と、を備え、操舵力からアシスト力を求め、このアシスト力に基づいて昇圧回路の電圧を昇圧制御する。ＰＷＭ調整器は、パルス幅を変調してデューティー比を決定するもので、昇圧回路の電流値および昇圧回路の電圧値に基づいて、昇圧回路の昇圧電圧を低減する制御をする。
【０００３】
また、特開平８−８６８２５号公報には、電圧の分解能を変更する車両の駆動回路制御装置が記載されている。
【０００４】
駆動回路制御装置の故障診断手段には、Ａ／Ｄコンバータ用基準電圧回路から入力された基準電圧を２５６段階に調節するタップセレクタと、このタップセレクタにより調節された電圧を各駆動回路において発生した電位差と比較してこの電位差の出力信号をデジタル信号に変換するコンパレータとを有するＡ／Ｄコンバータとが設けられている。
【０００５】
Ａ／Ｄコンバータの分解能は、ｎ×（基準電圧）／２５６となり、基準電圧が５Ｖの場合に分解能が１９．５ｍＶとなるのに対し、基準電圧が２Ｖの場合に分解能が７．８ｍＶとなるので、基準電圧を低く設定することによって優れた分解能が得られる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５４４３０号公報
【特許文献２】特開平８−８６８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、電動パワーステアリング装置では、入力するステアリング操作の大きさ（例えば操舵力）に応じた電圧をモータへ供給する。従って、操舵のフィーリングを向上させるためには、モータへ供給する電圧の分解能が細かいことが望ましい。
【０００８】
ここで、上記特開２００３−５４４３０号公報に記載された電動パワーステアリング装置において、モータに供給する電圧の分解能を細かくするために、上記特開平８−８６８２５号公報に記載の構成を組み合わせることが考えられる。
【０００９】
しかし、分解能を細かくするために基準電圧を一律に低下させると、モータへ出力可能な電圧の最大値も一律に低下してしまう。このため、大きなアシスト力が必要な場合、モータへ十分な電圧を出力することができずに、操舵のフィーリングの悪化を招いてしまう。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、モータへ供給する電圧の分解能を必要なときに細分化し、操舵のフィーリングを向上させることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵力検出手段とアシストトルク演算手段とモータ制御手段とモータと降圧手段とを備える。
【００１２】
操舵力検出手段は、ステアリングホイールに入力された操舵力を検出する。アシストトルク演算手段は、操舵力検出手段が検出した操舵力に基づいてアシスト力を演算する。モータ制御手段は、バッテリからの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定し、アシストトルク演算手段が算出したアシスト力に基づいて目標電圧を求め、当該目標電圧に対応する出力電圧を、上記段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、バッテリからの電力を当該出力電圧で供給する。モータは、モータ制御手段から出力電圧で供給された電力によって駆動してステアリング操作を補助する。降圧手段は、バッテリとモータ制御手段との間に設けられ、操舵力検出手段が検出した操舵力が所定値以下の場合に、バッテリからモータ制御手段への入力電圧を降下させる。
【００１３】
上記構成では、運転者がステアリングホイールを操舵し、ステアリングホイールに操舵力が入力されると、入力された操舵力を操舵力検出手段が検出し、検出された操舵力に基づいてアシストトルク演算手段がアシスト力を算出する。運転者がステアリングホイールを強い力で操舵した場合には強いアシスト力によってその操作が補助され、弱い力で操舵した場合には弱いアシスト力によってその操作が補助されることが好ましいことから、アシストトルク演算手段は、入力された操舵力が大きいほど大きなアシスト力を算出する。また、モータ制御手段は、バッテリからの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定する。この出力可能電圧の最大値は、モータ制御手段への入力電圧の高低に応じて増減する。アシストトルク演算手段がアシスト力を算出すると、モータ制御手段は、算出されたアシスト力に基づいて目標電圧を求め、求めた目標電圧に対応する出力電圧を、上記段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、バッテリからの電力を、上記選択した出力電圧で供給する。モータは、モータ制御手段から出力電圧で供給された電力によって駆動してステアリング操作を補助する。
【００１４】
また、操舵力検出手段が検出した操舵力が所定値以下の場合、降圧手段は、バッテリからモータ制御手段への入力電圧を降下させる。このため、操舵力が所定値以下の場合には、操舵力が所定値を超える場合と比較して、アシストトルク演算手段が算出するアシスト力及びモータ制御手段が求める目標電圧がともに小さくなり、且つモータ制御手段によって段階的に設定される出力可能電圧の分解能が細かくなる。
【００１５】
従って、例えば車両旋回時などのように運転者によってステアリングホイールが大きく操舵され、入力された操舵力が所定値を超える場合（以下、第１の操舵時という）には、アシストトルク演算手段によって算出されるアシスト力は、入力された操舵力に応じて大きくなり、モータ制御手段によって求められる目標電圧は、算出されたアシスト力に応じて高くなる。また、操舵力が所定値を超えているため、バッテリの電源電圧は降圧手段によって降下されずにモータ制御手段に入力する。
【００１６】
このように、大きいアシスト力が必要な第１の操舵時には、モータ制御手段に電源電圧がそのまま入力し、高い目標電圧に対応した必要且つ十分な出力電圧でモータに電力が供給されるので、モータによって的確なアシスト力を発生させることができる。
【００１７】
また、第１の操舵時には、モータ制御手段には電源電圧がそのまま入力するため、分解能が比較的粗く設定された出力可能電圧の中からモータへの出力電圧が選択されるが、この第１の操舵時には、ステアリングホイールが大きく操舵されるため、分解能が比較的粗く設定されていても運転者の操舵のフィーリングの悪化を招くことがない。
【００１８】
一方、例えば直進走行中の進路調整時などのように運転者によってステアリングホイールが小さく操舵され、入力された操舵力が所定値以下である場合（以下、第２の操舵時という）には、アシストトルク演算手段によって算出されるアシスト力は、入力された操舵力に応じて小さくなり、モータ制御手段によって求められる目標電圧は、算出されたアシスト力に応じて低くなる。また、操舵力が所定値以下であるため、バッテリの電源電圧は降圧手段によって降下されてモータ制御手段に入力する。
【００１９】
このように、第２の操舵時には、電源電圧が降下されてモータ制御手段に入力するため、分解能が細かく設定された出力可能電圧の中からモータへの出力電圧が選択される。従って、第１の操舵時よりも、目標電圧と出力電圧との乖離が小さくなり、繊細な進路変更を必要としているときの操舵のフィーリングを向上させることができる。
【００２０】
また、第２の操舵時には、電源電圧が降下されてモータ制御手段に入力するため、モータ制御手段からモータへの出力可能電圧の最大値が低下するが、モータ制御手段によって求められる目標電圧がアシスト力に応じて低くなるため、目標電圧が出力可能電圧の最大値を超えてしまう可能性が低く、所望のアシスト力を発生させることができる。
【００２１】
また、電動パワーステアリング装置は、誘起電圧検知手段と誘起電圧判定手段とを備えてもよい。誘起電圧検知手段は、モータで発生する誘起電圧を検知する。誘起電圧判定手段は、誘起電圧検知手段が検知した誘起電圧が所定電圧よりも低いか否かを判定する。
【００２２】
モータ制御手段は、アシストトルク演算手段が算出したアシスト力に対応するアシスト対応電圧に、誘起電圧検知手段が検知した誘起電圧を加えることによって目標電圧を求める。降圧手段は、操舵力検出手段が検出した操舵力が所定値以下であり、且つ誘起電圧が所定電圧よりも低いと誘起電圧判定手段が判定した場合に、バッテリからモータ制御手段への入力電圧を降下させる。
【００２３】
所定電圧は、バッテリからモータ制御手段への入力電圧が降圧手段によって降下されたときにモータ制御手段によって設定される出力可能電圧の最大値以下の値であることが好ましい。
【００２４】
上記構成では、ステアリングホイールに機械的に連結されたモータが、運転者によるステアリングホイールの操舵によって回転して誘起電圧が発生すると、この誘起電圧を誘起電圧検知手段が検知する。モータ制御手段は、アシストトルク演算手段が算出したアシスト力に対応するアシスト対応電圧に、誘起電圧検知手段が検知した誘起電圧を加えることによって目標電圧を求め、この目標電圧に対応する出力電圧を、段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、選択した出力電圧でバッテリからの電力をモータに供給する。すなわち、モータ制御手段は、アシスト対応電圧に誘起電圧を加えた目標電圧に対応する出力電圧でモータに電力を供給する。
【００２５】
ここで、例えば、凍結などにより摩擦係数が低下した路面上を走行中にステアリングホイールが操舵されると、ステアリングホイールに入力された操舵力が所定値以下である状態で、ステアリングホイールが速く操作されてモータの誘起電圧が上昇する場合がある。このため、入力された操舵力が所定値以下であることのみに起因してバッテリの電源電圧を降圧手段によって降下してしまうと、モータ制御手段からモータへの出力可能電圧の最大値が低下し、モータの誘起電圧がモータへの出力可能電圧の最大値を超えてしまう可能性が生じる。このように、モータの誘起電圧がモータへの出力可能電圧の最大値を超えてしまう（モータの誘起電圧よりも低い出力電圧でバッテリからの電力をモータに供給する）と、モータに電流が流れず、モータ制御手段によってモータを回転駆動することができない。
【００２６】
この点に関し、上記構成では、操舵力検出手段が検出した操舵力が所定値以下であっても、誘起電圧が所定電圧以上であると誘起電圧判定手段が判定した場合には、バッテリの電源電圧を降圧手段によって降下せずに電源電圧のままモータ制御手段に入力するので、モータへの出力可能電圧の最大値が低下しない。このため、モータの誘起電圧がモータへの出力可能電圧の最大値を超えてしまうことを確実に防止することができ、モータによって的確なアシスト力を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、降圧手段を設けるという簡単な構成によって、的確なアシスト力の発生と操舵のフィーリングの向上とを両立して図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
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を備えた車両の概要を示す模式図、図２は電動パワーステアリング装置のブロック構成図、図３は電動パワステコントローラが実行する降圧制御処理を示すフローチャート、図４は降圧制御処理での出力可能電圧の分解能を示すグラフである。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置２が設けられた車両１は、電動パワステコントローラ３とステアリングホイール４とステアリングシャフト５とトルクセンサ６とモータ７と磁極位置センサ８とバッテリ９とを備えている。
【００３１】
図２に示すように、電動パワーステアリング装置２の電動パワステコントローラ３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０とモータドライバ部３６とセンサ回路部３７と降圧回路部３８とを備える。また、ＣＰＵ３０は、アシストトルク演算部３１と駆動波形生成部３２とＰＷＭ生成部３３と降圧判定部３４と降圧ＰＷＭ生成部３５とを備え、８０ＭＨｚの内部クロックと内部記憶部とを有する。
【００３２】
トルクセンサ６とアシストトルク演算部３１と降圧判定部３４とが、本発明の操舵力検出手段を構成する。また、アシストトルク演算部３１が、本発明のアシストトルク演算手段を構成する。また、駆動波形生成部３２とＰＷＭ生成部３３とモータドライバ部３６とが、本発明のモータ制御手段を構成する。また、磁極位置センサ８と駆動波形生成部３２と降圧判定部３４とセンサ回路部３７とが、本発明の誘起電圧検知手段を構成する。また、降圧回路部３８が、本発明の降圧手段を構成する。また、降圧判定部３４が、本発明の誘起電圧判定手段を構成する。
【００３３】
ステアリングホイール４は、ステアリングシャフト５の一端に固定されて、車両１の運転室内に設けられ、運転者がステアリング操作（回転操作）を入力する。
【００３４】
トルクセンサ６は、ステアリングホイール４と電動パワステコントローラ３の間に配置される。トルクセンサ６は、トーションバーとレゾルバセンサとを有する。トーションバーは、ステアリングシャフト５の他端に連結される。レゾルバセンサは、トーションバーの一端側と及び他端側との回転角を検出する。トルクセンサ６は、レゾルバセンサが検出した回転角に対応した回転角信号を生成し、生成した回転角信号を出力する。
【００３５】
モータ７は、ステータとロータとラックシャフトとを有するブラシレスモータである。モータ７では、運転者のステアリング操作によるステアリングシャフト５の回転と、ステータの励磁によるロータの回転とによって、ラックシャフトが、車幅方向に沿って長手方向に変位する。すなわち、モータ７は、後述するモータドライバ部３６から供給された電力によって回転駆動して、その回転駆動によりラックシャフトを車幅方向に沿って変位させるアシスト力を発生し、運転者のステアリング操作を補助する。
【００３６】
磁極位置センサ８は、モータ７のロータの磁極位置（ロータの回転位置）を検出し、その検出値に対応したロータ位置信号を出力する。なお、かかるロータの所定時間あたりの回転数（モータ７の回転数）は、モータ７で発生する誘起電圧に比例する。
【００３７】
バッテリ９は、電力供給線を介してモータ７へ電力を供給する。バッテリ９は、電圧（電源電圧）が１３．８Ｖの電力を出力する。
【００３８】
アシストトルク演算部３１には、トルクセンサ６が生成した回転角信号が入力する。アシストトルク演算部３１は、回転角信号に基づいて、各種制御処理に使用される操舵力（Ｎｍ）、操舵角、操舵速度、操舵加速度などを演算する。
【００３９】
なお、例えば、トルクセンサ６とアシストトルク演算部３１との間に操舵情報演算部を別途設け、当該操舵情報演算部が回転角信号に基づいて、各種制御処理に使用される操舵力、操舵角、操舵速度、操舵加速度などを演算し、当該操舵情報演算部が演算した各種値に対応する信号をアシストトルク演算部３１と降圧判定部３４とに出力してもよい。
【００４０】
また、アシストトルク演算部３１は、操舵力に基づいて、モータ７に発生させるアシスト力を算出し、算出したアシスト力に対応したアシストトルク信号をＰＷＭ生成部３３へ出力する。アシスト力は、操舵力の大小に対応する大小で算出される。
【００４１】
なお、アシストトルク演算部３１は、直接的に操舵力に基づいてアシスト力を算出するのではなく、間接的に操舵力に基づいてアシスト力を算出してもよい。すなわち、トルクセンサ６の検出信号や、操舵角、操舵速度、操舵加速度などに基づいて操舵力と同等の情報を求めたうえでアシスト力を算出してもよい。
【００４２】
このように、本発明の操舵力検出手段を構成するトルクセンサ６及びアシストトルク演算部３１は、ステアリングホイール４に入力された操舵力を検出する。また、本発明のアシストトルク演算手段を構成するアシストトルク演算部３１は、操舵力に基づいてアシスト力を演算する。
【００４３】
センサ回路部３７には、磁極位置センサ８からロータ位置信号が入力する。センサ回路部３７は、ロータ位置信号に基づいて、モータ出力情報信号を生成し、生成したモータ出力情報信号を駆動波形生成部３２及び後述する降圧判定部３４へ出力する。
【００４４】
駆動波形生成部３２には、センサ回路部３７が生成したモータ出力情報信号が入力する。駆動波形生成部３２は、モータ出力情報信号の示すモータ７の回転数に基づいてモータ７の誘起電圧を演算し、算出した誘起電圧をＰＷＭ生成部３３へ出力する。また、駆動波形生成部３２は、ＣＰＵ３０の内部クロックに基づいて駆動波形を生成し、生成した駆動波形をＰＷＭ生成部３３へ出力する。
【００４５】
このように、本発明の誘起電圧検知手段を構成する磁極位置センサ８、センサ回路部３７及び駆動波形生成部３２は、モータ７で発生する誘起電圧を検知する。
【００４６】
ＰＷＭ生成部３３には、アシストトルク演算部３１が算出したアシストトルク信号と、駆動波形生成部３２が算出した誘起電圧と、駆動波形生成部３２が生成した駆動波形と、が入力する。また、ＰＷＭ生成部３３には、モータドライバ部３６の出力電流がフィードバックして入力する。
【００４７】
ＰＷＭ生成部３３は、アシストトルク信号と誘起電圧と駆動波形とに基づいて、ＰＷＭ（パルス幅変調，Pulse Width Modulation）による生成波を生成し、生成した生成波をモータドライバ部３６へ出力する。
【００４８】
本実施形態のＰＷＭでは、ＣＰＵ３０の内部クロックの周波数が８０ＭＨｚであり、ＰＷＭの周波数を２０ｋＨｚ、５０％のデューティー比を中立とする三角波変調で生成波が生成される。
【００４９】
これにより、ＰＷＭ生成部３３では、最大生成波（デューティー比１００％）の１／５００を分解能とし、５００段階（ゼロを含めると５０１段階。以下の説明では省略。）の生成波を出力することが可能である。
【００５０】
モータドライバ部３６は、バッテリ９からモータ７へ電力を供給する電力供給線のうち、バッテリ９側の降圧回路部３８と、モータ７との間に配置される。また、モータドライバ部３６には、ＰＷＭ生成部３３が生成した生成波が入力する。モータドライバ部３６は、バッテリ９側から入力する電力を生成波でスイッチングして得た出力電圧の電力をモータ７へ供給する。すなわち、モータドライバ部３６は、バッテリ９側から入力する電力の電圧以下の出力可能電圧が設定される。また、出力可能電圧の最大値は、バッテリ９側から入力する電圧の高低に応じて増減する。
【００５１】
ＰＷＭ生成部３３からモータドライバ部３６へデューティー比１００％の最大生成波が入力した場合、バッテリ９側から入力する電力を、入力する電圧値でモータ７へ出力する。ＰＷＭ生成部３３では、最大生成波の１／５００を分解能とする５００段階の生成波を出力することが可能であるため、モータドライバ部３６では、バッテリ９側から入力する電力を、入力する電圧値の１／５００を分解能とする５００段階の出力可能電圧で出力することが可能である。
【００５２】
すなわち、モータドライバ部３６では、駆動波形生成部３２及びＰＷＭ生成部３３によって、バッテリ９側から入力する入力電圧の１／５００の分解能で５００段階に出力可能電圧が設定される。また、このとき、入力する電圧が高くなるにつれて出力可能電圧の分解能が粗くなり、入力する電圧が低くなるにつれて出力可能電圧の分解能が細かくなる。また、本実施形態では５００段階である分解能の段階の数は、駆動波形生成部３２に入力するＣＰＵ３０の内部クロックの周波数に依存する値である。
【００５３】
モータドライバ部３６で設定される出力可能電圧は、モータドライバ部３６への入力電圧以下の値であり、入力電圧の高低に応じて出力可能電圧の分解能の大きさが増減するとともに出力可能電圧の最大値も増減する。
【００５４】
降圧判定部３４には、センサ回路部３７が生成したモータ出力情報信号が入力する。また、降圧判定部３４には、トルクセンサ６が出力した回転角信号が入力する。降圧判定部３４は、モータ出力情報信号と回転角信号とに基づいて、降圧判定処理を実行する。降圧判定処理では、トルクセンサ６が出力した回転角信号に基づいて、操舵力が所定値Ａ（Ａ＝２Ｎｍ）以下であるか否かを判定する。また、センサ回路部３７が生成したモータ出力情報信号の示すモータ７の回転数に基づいて、モータ７の誘起電圧が所定電圧Ｂ（Ｂ≦降圧時の出力可能電圧の最大値（６Ｖ））よりも低いか否かを判定する。降圧判定処理において、操舵力が所定値Ａ以下であり、且つ誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いと判定すると、ＣＰＵ３０の内部記憶部に設けられた降圧指示フラグをオンに設定する。一方、操舵力が所定値Ａを超えているときや、誘起電圧が所定電圧Ｂ以上であるときには、降圧指示フラグをオフに設定する。所定値Ａは、旋回や右左折でない走行状態の操舵力から求めた値である。
【００５５】
降圧ＰＷＭ生成部３５には、降圧判定部３４が設定した降圧指示フラグが入力する。また、降圧ＰＷＭ生成部３５には、安定化のため、降圧回路部３８の出力電圧がフィードバックして入力する。
【００５６】
降圧ＰＷＭ生成部３５は、降圧指示フラグがオフに設定されているときには、降圧回路部３８へ何も出力しない。一方、降圧指示フラグがオンに設定されているときには、所定電圧Ｃ（Ｃ＝６Ｖ）を生成するための降圧波形Ｄ（デューティー比≒４３．５％）を生成し、生成した降圧波形Ｄを降圧回路部３８へ出力する。なお、降圧ＰＷＭ生成部３５は、降圧指示フラグがオフに設定されているときにデューティー比１００％の波形を出力する構成であってもよい。
【００５７】
降圧回路部３８は、バッテリ９からモータ７へ電力を供給する電力供給線のうち、バッテリ９と、モータ７側のモータドライバ部３６との間に配置される。降圧回路部３８には、バッテリ９から１３．８Ｖの電力が入力する。また、降圧回路部３８には、降圧ＰＷＭ生成部３５が生成した降圧波形Ｄが入力する。降圧回路部３８は、降圧ＰＷＭ生成部３５が生成した降圧波形Ｄが入力していないときは、バッテリ９からの電力を入力する電源電圧（１３．８Ｖ）のままモータドライバ部３６へ出力する。一方、降圧ＰＷＭ生成部３５が生成した降圧波形Ｄが入力しているときは、降圧波形Ｄでバッテリ９から入力する電圧をスイッチングすることによって降下させて所定電圧Ｃにし、当該所定電圧Ｃの電力をモータドライバ部３６へ出力する。
【００５８】
なお、降圧回路部３８は、降圧指示フラグがオフに設定されているときにバッテリ９からの電力をそのままの電圧でモータドライバ部３６へ出力する構成のほか、降圧指示フラグがオフに設定されているときにバッテリ９からの電力を所定電圧Ｆ（Ｆ＞Ｃ）で出力する構成であってもよい。このとき降圧ＰＷＭ生成部３５は、降圧指示フラグがオフに設定されているときには、所定電圧Ｆを生成するための生成波形Ｇを生成し、生成した生成波形Ｇを降圧回路部３８へ出力する。
【００５９】
このように、本発明の操舵力検出手段を構成するトルクセンサ６及び降圧判定部３４は、操舵力を検出する。また、本発明の誘起電圧検知手段を構成する磁極位置センサ８、センサ回路部３７及び降圧判定部３４は、モータ７で発生する誘起電圧を検知する。また、本発明の誘起電圧判定手段を構成する降圧判定部３４は、操舵力が所定値Ａ以下であり、且つ誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いと判定した場合に、降圧指示フラグをオンに設定する。また、本発明の降圧手段を構成する降圧回路部３８は、降圧指示フラグがオンに設定されている場合に、バッテリ９からモータドライバ部３６への入力電圧を降下させる。
【００６０】
以下、モータドライバ部３６からモータ７へ供給する電力の電圧制御処理について説明する。
【００６１】
まず、ＰＷＭ生成部３３は、アシストトルク信号に対応するアシスト対応電圧を演算する。次に、ＰＷＭ生成部３３は、算出したアシスト対応電圧と、駆動波形生成部３２が算出した誘起電圧とを加算して目標電圧を求める。目標電圧とは、モータ７を駆動する電圧の理想的な値である。
【００６２】
次に、ＰＷＭ生成部３３は、算出した目標電圧に対応する出力電圧をモータドライバ部３６からモータ７へ出力させるために、５００段階で出力することが可能な生成波のうち１つを選択し、選択した生成波をモータドライバ部３６へ出力する。具体的には、バッテリ９側からモータドライバ部３６へ入力する入力電圧の１／５００の分解能で５００段階に設定された出力可能電圧のうち、目標電圧を超えない最大の電圧値を出力させるために、当該電圧値に対応する生成波を選択し、選択した生成波を駆動波形に基づいて生成し、生成した生成波をモータドライバ部３６へ出力する。
【００６３】
なお、本実施形態では、出力可能電圧のうち目標電圧を超えない最大の電圧値を出力させる構成であるが、出力可能電圧のうち目標電圧を超える電圧値も含め目標電圧に最も近い電圧値を出力させる構成であってもよい。
【００６４】
次に、モータドライバ部３６は、ＰＷＭ生成部３３から入力する生成波で、バッテリ９側から入力する入力電力の電圧値をスイッチングすることによって、入力電圧の１／５００の分解能で５００段階に設定された出力可能電圧の中から目標電圧を超えない最大の電圧値の出力電圧にし、当該出力電圧の電力をモータ７へ供給する。
【００６５】
このように、電圧制御処理では、本発明のモータ制御手段を構成する駆動波形生成部３２、ＰＷＭ生成部３３及びモータドライバ部３６は、バッテリ９からの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定する。また、アシストトルク演算部３１が算出したアシスト力に対応するアシスト対応電圧を算出し、算出したアシスト対応電圧に検知した誘起電圧を加えることによって目標電圧を求め、当該目標電圧に対応する出力電圧を上記段階的に設定した出力可能電圧の中から選択する。また、バッテリ９からの電力を当該出力電圧でモータ７へ供給する。
【００６６】
以下、電動パワステコントローラ３が実行する降圧制御処理について、図３のフローチャートに基づき説明する。
【００６７】
本処理は、エンジン（図示外）の始動により開始し、ステップＳ１において降圧判定部３４は、モータ出力情報信号に基づいて、誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いか否かを判定する。モータ出力情報信号が所定値Ｅ以上のモータ７の回転数を示す場合、誘起電圧が所定電圧Ｂ以上であり、通常状態と判定し、本処理を終了する。一方、モータ出力情報信号が所定値Ｅよりも低いモータ７の回転数を示す場合、誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いと判定し、ステップＳ２へ進む。モータ出力情報信号のモータ７の回転数の所定値Ｅは、予め、所定電圧Ｂの誘起電圧に対応するモータ７の回転数を求めて定めた値である。
【００６８】
ステップＳ２では、降圧判定部３４は、回転角信号に基づいて操舵力を演算し、算出した操舵力が所定値Ａ以下であるか否かを判定する。操舵力が所定値Ａを超えている場合、通常状態と判定し、本処理を終了する。一方、操舵力が所定値Ａ以下である場合、低操舵力状態と判定し、ステップＳ３へ進む。
【００６９】
なお、操舵力は、回転角信号に基づいて降圧判定部３４で演算するほか、アシストトルク演算部３１が算出した操舵力情報を入力して使用してもよく、上記した操舵情報演算部を設け、当該操舵情報演算部が算出した操舵力情報を入力して使用してもよい。
【００７０】
ステップＳ３では、降圧判定部３４は降圧指示フラグをオンに設定し、降圧ＰＷＭ生成部３５は降圧波形Ｄを生成して出力し、降圧回路部３８はバッテリ９から入力する電圧を降下させ、所定電圧Ｃにし、当該所定電圧Ｃの電力をモータドライバ部３６へ出力する。
【００７１】
また、通常状態では、降圧判定部３４は降圧指示フラグをオフに設定し、降圧回路部３８はバッテリ９から入力する電圧をそのままモータドライバ部３６へ出力する。
【００７２】
これらにより、降圧制御処理では、図４に示すように、モータドライバ部３６では、通常状態と判定され降圧回路部３８を介してバッテリ９から１３．８Ｖの電源電圧が入力する場合、出力可能電圧の分解能が０．０２７６Ｖに設定される。一方、低操舵力状態と判定されステップＳ３により降圧回路部３８を介してバッテリ９側から６Ｖの電圧が入力する場合、出力可能電圧の分解能が０．０１２Ｖに設定される。このため、低操舵力状態の分解能は、通常状態の分解能の２．３倍の細かさに小さくなる。従って、例えば目標電圧Ｐの場合、低操舵力状態の出力電圧Ｑは、通常状態の出力電圧Ｒよりも、目標電圧Ｐに対して、Ｓ（Ｓ＝Ｒ−Ｑ）の分近い値を出力することができる。
【００７３】
本実施形態では、運転者がステアリングホイール４を操舵し、ステアリングホイール４に操舵力が入力されると、入力された操舵力をアシストトルク演算部３１が演算し、算出された操舵力に基づいてアシストトルク演算部３１がアシスト力を算出する。運転者がステアリングホイール４を強い力で操舵した場合には強いアシスト力によってその操作が補助され、弱い力で操舵した場合には弱いアシスト力によってその操作が補助されることが好ましいことから、アシストトルク演算部３１は、入力された操舵力が大きいほど大きなアシスト力を算出する。また、モータドライバ部３６は、バッテリ９からの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定する。この出力可能電圧の最大値は、モータドライバ部３６への入力電圧の高低に応じて増減する。アシストトルク演算部３１がアシスト力を算出すると、ＰＷＭ生成部３３は、算出されたアシスト力に基づいて目標電圧を求め、求めた目標電圧に対応する出力電圧を、上記段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、バッテリ９からの電力を、上記選択した出力電圧で供給する。モータ７は、モータドライバ部３６から出力電圧で供給された電力によって駆動してステアリング操作を補助する。
【００７４】
また、算出した操舵力が所定値Ａ以下であり、且つ算出した誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いと降圧判定部３４が判定した場合、降圧回路部３８は、バッテリ９からモータドライバ部３６への入力電圧を降下させる。このため、操舵力が所定値Ａ以下の場合には、操舵力が所定値Ａを超える場合と比較して、アシストトルク演算部３１が算出するアシスト力及びＰＷＭ生成部３３が求める目標電圧がともに小さくなり、且つモータドライバ部３６によって段階的に設定される出力可能電圧の分解能が細かくなる。所定電圧Ｂは、バッテリ９からモータドライバ部３６への入力電圧が降圧回路部３８によって降下されたときにモータドライバ部３６によって設定される出力可能電圧の最大値（６Ｖ）以下の値である。
【００７５】
従って、例えば車両１の旋回時などのように運転者によってステアリングホイール４が大きく操舵され、入力された操舵力が所定値Ａを超える場合（以下、第１の操舵時という）には、アシストトルク演算部３１によって算出されるアシスト力は、入力された操舵力に応じて大きくなり、ＰＷＭ生成部３３によって求められる目標電圧は、算出されたアシスト力に応じて高くなる。また、操舵力が所定値Ａを超えているため、バッテリ９の電源電圧（１３．８Ｖ）は降圧回路部３８によって降下されずにモータドライバ部３６に入力する。
【００７６】
このように、大きいアシスト力が必要な第１の操舵時には、モータドライバ部３６に電源電圧（１３．８Ｖ）がそのまま入力し、高い目標電圧に対応した必要且つ十分な出力電圧でモータ７に電力が供給されるので、モータ７によって的確なアシスト力を発生させることができる。
【００７７】
また、第１の操舵時には、モータドライバ部３６には電源電圧（１３．８Ｖ）がそのまま入力するため、分解能が比較的粗く設定された出力可能電圧の中からモータ７への出力電圧が選択されるが、この第１の操舵時には、ステアリングホイール４が大きく操舵されるため、分解能が比較的粗く設定されていても運転者の操舵のフィーリングの悪化を招くことがない。
【００７８】
一方、例えば直進走行中の進路調整時などのように運転者によってステアリングホイール４が小さく操舵され、入力された操舵力が所定値Ａ以下である場合（以下、第２の操舵時という）には、アシストトルク演算部３１によって算出されるアシスト力は、入力された操舵力に応じて小さくなり、ＰＷＭ生成部３３によって求められる目標電圧は、算出されたアシスト力に応じて低くなる。また、操舵力が所定値Ａ以下であるため、誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いときには、バッテリ９の電源電圧（１３．８Ｖ）は降圧回路部３８によって６Ｖに降下されてモータドライバ部３６に入力する。
【００７９】
このように、第２の操舵時であって、誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いときには、電源電圧（１３．８Ｖ）が６Ｖに降下されてモータドライバ部３６に入力するため、分解能が細かく設定された出力可能電圧の中からモータ７への出力電圧が選択される。従って、第１の操舵時よりも、目標電圧と出力電圧との乖離が小さくなり、繊細な進路変更を必要としているときの操舵のフィーリングを向上させることができる。
【００８０】
また、第２の操舵時であって、誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いときには、電源電圧（１３．８Ｖ）が６Ｖに降下されてモータドライバ部３６に入力するため、モータドライバ部３６からモータ７への出力可能電圧の最大値が低下するが、ＰＷＭ生成部３３によって求められる目標電圧がアシスト力に応じて低くなるため、目標電圧が出力可能電圧の最大値を超えてしまう可能性が低く、所望のアシスト力を発生させることができる。
【００８１】
また、本実施形態では、ステアリングホイール４に機械的に連結されたモータ７が、運転者によるステアリングホイール４の操舵によって回転して誘起電圧が発生すると、この誘起電圧を降圧判定部３４が算出する。ＰＷＭ生成部３３は、アシストトルク演算部３１が算出したアシスト力に対応するアシスト対応電圧に、駆動波形生成部３２が算出した誘起電圧を加えることによって目標電圧を求め、この目標電圧に対応する出力電圧を、段階的に設定した出力可能電圧の中から選択し、選択した出力電圧でバッテリ９からの電力をモータ７に供給する。すなわち、モータドライバ部３６は、アシスト対応電圧に誘起電圧を加えた目標電圧に対応する出力電圧でモータ７に電力を供給する。
【００８２】
ここで、例えば、凍結などにより摩擦係数が低下した路面上を走行中にステアリングホイール４が操舵されると、ステアリングホイール４に入力された操舵力が所定値Ａ以下である状態で、ステアリングホイール４が速く操作されてモータ７の誘起電圧が上昇する場合がある。このため、入力された操舵力が所定値Ａ以下であることのみに起因してバッテリ９の電源電圧（１３．８Ｖ）を降圧回路部３８によって６Ｖに降下してしまうと、モータドライバ部３６からモータ７への出力可能電圧の最大値が低下し、モータ７の誘起電圧がモータ７への出力可能電圧の最大値を超えてしまう可能性が生じる。このように、モータ７の誘起電圧がモータ７への出力可能電圧の最大値を超えてしまう（モータ７の誘起電圧よりも低い出力電圧でバッテリ９からの電力をモータ７に供給する）と、モータ７に電流が流れず、モータドライバ部３６によってモータ７を回転駆動することができない。
【００８３】
この点に関し、本実施形態では、降圧判定部３４が算出した操舵力が所定値Ａ以下であっても、誘起電圧が所定電圧Ｂ以上であると降圧判定部３４が判定した場合には、バッテリ９の電源電圧（１３．８Ｖ）を降圧回路部３８によって降下せずに電源電圧（１３．８Ｖ）のままモータドライバ部３６に入力するので、モータ７への出力可能電圧の最大値が低下しない。このため、モータ７の誘起電圧がモータ７への出力可能電圧の最大値を超えてしまうことを確実に防止することができ、モータ７によって的確なアシスト力を確実に得ることができる。
【００８４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【００８５】
例えば、上記実施形態では、降圧判定部３４の誘起電圧の判定に、モータ出力情報信号の示すモータ７の回転数が使用されるが、別の情報に基づいて判定してもよい。
【００８６】
具体的には、降圧判定部３４の誘起電圧の判定では、モータ出力情報信号の示すモータ７の回転数に基づいてモータ誘起電圧を算出し、算出したモータ誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いか否かを判定してもよい。
【００８７】
また、モータ７の誘起電圧を検出する電圧検出部を設け、電圧検出部が検出した誘起電圧が所定電圧Ｂよりも低いか否かを降圧判定部３４が判定してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、バッテリ９からの入力電圧の高低に応じて増減する分解能で段階的に出力可能電圧を設定する手段として、ＰＷＭを使用するが、他の変圧手段を使用してもよい。
【００８９】
例えば、変圧手段では、バッテリ９からの入力電力を抵抗によって出力可能電圧を設定してもよい。具体的には、上記実施形態の駆動波形生成部３２とＰＷＭ生成部３３とモータドライバ部３６とに替えて、切替指定部と抵抗回路部とを備える。
【００９０】
切替指定部は、ＣＰＵ３０が有する。切替指定部では、アシストトルク演算部３１が算出したアシスト力に基づいて目標電圧を定め、当該目標電圧に対応する抵抗切替信号を生成し、生成した抵抗切替信号を抵抗回路部へ出力する。
【００９１】
抵抗回路部は、ＣＰＵ３０の外部に設けられる。抵抗回路部は、抵抗が直列に複数段（例えば２５０段）配置された変圧回路と、直列に複数段配置された抵抗のうちいずれかの段階で変圧回路と連結する切替部とを有する。直列に２５０段配置された抵抗のそれぞれの段階で変圧回路が切替部と連結することにより、バッテリ９からの入力電圧の高低に応じてその大きさが増減する分解能で２５０段で段階的に出力可能電圧が設定される。
【００９２】
抵抗回路部には、切替指定部が生成した抵抗切替信号が入力する。抵抗回路部は、抵抗切替信号に基づいた段階で変圧回路の抵抗を切替部と連結することによって、モータ７へ出力可能電圧のうち目標電圧を超えない最大の電圧を出力する。
【００９３】
また、上記実施形態では、バッテリ９からモータドライバ部３６への入力電力は、降圧回路部３８を介して２通りに設定されるが、降圧回路部３８を介して３通り以上の入力電圧が設定される構成であってもよい。降圧判定部３４は、操舵力や誘起電圧を複数の段階で判定し、判定した結果に応じて降圧ＰＷＭ生成部３５に複数の生成波形を生成させて降圧回路部３８へ入力させ、バッテリ９からモータドライバ部３６への入力電力を、降圧回路部３８を介して３通り以上に設定する。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【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を備えた車両の概要を示す模式図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のブロック構成図である。
【図３】電動パワステコントローラが実行する降圧制御処理を示すフローチャートである。
【図４】降圧制御処理での出力可能電圧の分解能を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１：車両
２：電動パワーステアリング装置
３：電動パワステコントローラ
４：ステアリングホイール
６：トルクセンサ（操舵力検出手段）
７：モータ
８：磁極位置センサ（誘起電圧検知手段）
９：バッテリ
３１：アシストトルク演算部（操舵力検出手段、アシストトルク演算手段）
３２：駆動波形生成部（モータ制御手段、誘起電圧検知手段）
３３：ＰＷＭ生成部（モータ制御手段）
３４：降圧判定部（操舵力検出手段、誘起電圧検知手段、誘起電圧判定手段）
３５：降圧ＰＷＭ生成部
３６：モータドライバ部（モータ制御手段）
３７：センサ回路部（誘起電圧検知手段）
３８：降圧回路部（降圧手段）
【図１】
2009179096.tif 000003
【図２】
2009179096.tif 000004
【図３】
2009179096.tif 000005
【図４】
2009179096.tif 000006