(57)【要約】【課題】昇圧された出力電圧を検出することなく、入力される直流電源の電圧を昇圧でき、安価に構成することができる昇圧装置を備えた操舵補助装置を提供する。【解決手段】本発明の電動パワーステアリング装置１の制御装置６は昇圧部６０を備えている。昇圧部６０は、電界効果トランジスタ６０２、６０３と、マイクロコンピュータ６２とを備えている。マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧と出力電圧の目標値とに基づいて、電界効果トランジスタ６０２、６０３をスイッチングし、バッテリ１５の直流電圧を昇圧して出力する。ところで、マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧を検出する。バッテリ１５の直流電圧は、当然のことながら昇圧部６０の出力電圧より低い。そのため、検出部分に高い耐圧性を要しない。従って、マイクロコンピュータ６２に内蔵されている標準的なＡ／Ｄ変換回路を用いて昇圧部６０を安価に構成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が直流電源の正極端子に接続されるコイルと、前記コイルの他端と前記直流電源の負極端子との間に接続されるスイッチング素子と、一端が前記コイルと前記スイッチング素子の接続点に接続され、他端側から一端側への電流の逆流を防止する逆流防止用素子と、前記逆流防止用素子の他端と前記直流電源の負極端子との間に接続されるコンデンサと、前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子をスイッチングさせる制御手段とを有し、入力される前記直流電源の電圧を昇圧して出力する昇圧装置を備え、ステアリングホイールの操舵を補助する操舵補助装置において、
前記制御手段は、前記直流電源の電圧と出力電圧の目標値とに基づいて前記スイッチング素子をスイッチングすることを特徴とする操舵補助装置。
【請求項２】
前記操舵補助装置は、それぞれモータを有し、ステアリングホイールの操舵を補助するためのトルクを発生する電動パワーステアリング装置、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を変化させる伝達比可変操舵装置、及び、ステアリングホイールの操舵に伴って後輪の転舵角を変化させる後輪操舵装置の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の操舵補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両において、ステアリングホイールの操舵を補助する操舵補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において、ステアリングホイールの操舵を補助する操舵補助装置として、電動パワーステアリング装置、伝達比可変操舵装置及び後輪操舵装置等がある。また、これらの装置を組合せたものもある。
【０００３】
従来、このような操舵補助装置として、例えば特開２００３−３１９６９９号公報に開示されている電動パワーステアリング装置がある。この電動パワーステアリング装置は、バッテリの出力電圧を昇圧してモータ駆動装置に供給する昇圧回路を備えている。昇圧回路は、コイルと、第１及び第２トランジスタと、コンデンサと、昇圧回路制御装置とから構成されている。昇圧回路制御装置は、昇圧された出力電圧を検出する。そして、検出した出力電圧と目標出力電圧の大小関係に基づいて第１トランジスタをスイッチングするためのＰＷＭ駆動信号を出力する。第１トランジスタは、昇圧回路制御装置の出力するＰＷＭ駆動信号に基づいてスイッチングする。これにより、バッテリの出力電圧が昇圧され、モータ駆動装置に供給される。
【特許文献１】特開２００３−３１９６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した電動パワーステアリング装置では、昇圧回路制御装置は、昇圧された出力電圧と目標出力電圧に基づいてＰＷＭ駆動信号を出力している。そのため、出力電圧を検出するための検出回路が必要になる。しかも、電圧が高いため、検出回路には、充分な耐圧の部品を用いなければならない。そのため、昇圧回路制御装置を安価に構成することが困難であった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、昇圧された出力電圧を検出することなく、入力される直流電源の電圧を昇圧でき、安価に構成することができる昇圧装置を備えた操舵補助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及び発明の効果】
【０００６】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、入力される直流電源の電圧と出力電圧の目標値に基づいてスイッチング素子をスイッチングさせることで、昇圧された出力電圧を検出することなく直流電源の電圧を昇圧できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の操舵補助装置は、一端が直流電源の正極端子に接続されるコイルと、コイルの他端と直流電源の負極端子との間に接続されるスイッチング素子と、一端がコイルとスイッチング素子の接続点に接続され、他端側から一端側への電流の逆流を防止する逆流防止用素子と、逆流防止用素子の他端と直流電源の負極端子との間に接続されるコンデンサと、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子をスイッチングさせる制御手段とを有し、入力される直流電源の電圧を昇圧して出力する昇圧装置を備え、ステアリングホイールの操舵を補助する操舵補助装置において、制御手段は、直流電源の電圧と出力電圧の目標値とに基づいてスイッチング素子をスイッチングすることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、制御手段は、入力される直流電源の電圧と出力電圧の目標値とに基づいてスイッチング素子をスイッチングする。そのため、直流電源の電圧を検出する検出手段が必要となる。しかし、直流電源の電圧は、当然のことながら出力電圧より低い。そのため、従来のように、検出手段に高い耐圧性を要求する必要もない。従って、昇圧装置を安価に構成することができる。
【０００９】
請求項２に記載の操舵補助装置は、請求項１に記載の操舵補助装置において、操舵補助装置は、それぞれモータを有し、ステアリングホイールの操舵を補助するためのトルクを発生する電動パワーステアリング装置、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を変化させる伝達比可変操舵装置、及び、ステアリングホイールの操舵に伴って後輪の転舵角を変化させる後輪操舵装置の少なくともいずれかであることを特徴とする。この構成によれば、ステアリングホイールの操舵を補助する電動パワーステアリング装置、伝達比可変操舵装置、後輪操舵装置からなる操舵補助装置を安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る操舵補助装置を、ステアリングホイールの操舵を補助するためのトルクを発生する電動パワーステアリング装置に適用した例を示す。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して電動パワーステアリング装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態における電動パワーステアリング装置の構成図である。図２は、電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、トルクセンサ２と、車速センサ３と、モータ４と、減速装置５と、制御装置６とから構成されている。ステアリングホイール７は、ステアリングシャフト８の一端部に固定されている。ステアリングシャフト８の他端部には、ピニオンギア（図略）が形成されている。ピニオンギアは、ステアリングギアボックス９内に収容されるラック１２と噛合している。ラック１０の両端部には、タイロッド１１及びナックルアーム１２を介して、タイヤ１３の装着された車輪１４が回転可能に固定されている。
【００１３】
トルクセンサ２は、ステアリングホイール７の操舵トルクを検出するセンサである。トルクセンサ２は、ステアリングシャフト８に設置されている。
【００１４】
車速センサ３は、車両の速度を検出するセンサである。車速センサ３は、車輪１４の近傍に設置されている。
【００１５】
モータ４は、ステアリングホイール７の操舵を補助するためのトルクを発生する装置である。具体的には、例えば三相ブラシレスＤＣモータである。モータ４には、駆動のための回転角センサ（図略）が設けられている。減速装置５は、モータ４の回転を減速し、発生したトルクをステアリングシャフト８に伝達する装置である。モータ４は、トルクセンサ２よりも反ステアリングホイール７側の設置された減速装置５を介して、ステアリングシャフト８に噛合されている。
【００１６】
制御装置６は、トルクセンサ２及び車速センサ３の出力に基づいてモータ４を制御する装置である。制御装置６には、直流電圧を供給するバッテリ１５が接続されている。図２に示すように、制御装置６は、昇圧部６０（昇圧装置）と、電力変換部６１と、マイクロコンピュータ６２とから構成されている。
【００１７】
昇圧部６０は、バッテリ１５の直流電圧を昇圧して出力する回路ブロックである。具体的には、１２Ｖ前後の電圧を、例えば３６Ｖに昇圧する回路ブロックである。昇圧部６０は、入力用コンデンサ６００と、コイル６０１と、電界効果トランジスタ６０２（スイッチング素子）、６０３（逆流防止用素子）と、出力用コンデンサ６０４（コンデンサ）と、マイクロコンピュータ６２と（制御手段）とから構成されている。
【００１８】
入力用コンデンサ６００は、バッテリ１５の直流電圧を平滑するための素子である。入力用コンデンサ６００は、バッテリ１５の正極端子と負極端子の間に接続されている。バッテリ１５の負極端子は接地されている。
【００１９】
コイル６０１は、エネルギーの蓄積、放出に伴って電圧を誘起する素子である。電界効果トランジスタ６０２は、スイッチングすることで、コイル６０１に流れる電流、つまり、コイル６０１のエネルギーを制御するための素子である。具体的には、ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴである。コイル６０１の一端は、バッテリ１５の正極端子に接続されている。電界効果トランジスタ６０２は、コイル６０１の他端とバッテリ１５の負極端子との間に接続されている。具体的には、電界効果トランジスタ６０２のドレインがコイル６０１の他端に、ソースがバッテリ１５の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００２０】
電界効果トランジスタ６０３は、スイッチングすることで、昇圧された電圧を出力するとともに、出力側から入力側への電流の逆流を防止するための素子である。具体的には、ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴである。出力用コンデンサ６０４は、昇圧された出力電圧を平滑するための素子である。電界効果トランジスタ６０３は、コイル６０１と電界効果トランジスタ６０２との接続点に接続されている。具体的には、電界効果トランジスタ６０３のドレインが接続点に接続されている。出力用コンデンサ６０４は、電界効果トランジスタ６０３のソースとバッテリ１５の負極端子との間に接続されている。
【００２１】
マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧と出力電圧の目標値とに基づいて、電界効果トランジスタ６０２、６０３をスイッチングするための信号を出力する素子である。後述するが、電力変換部６１を制御する素子でもある。マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧と出力電圧の目標値とに基づいて、電界効果トランジスタ６０２、６０３をスイッチングするための信号を発生する。具体的には、プログラムを介して信号を発生する。マイクロコンピュータ６２の電源端子は、バッテリ１５の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。また、マイクロコンピュータ６２には、アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路を内蔵している。Ａ／Ｄ変換回路の信号入力端子は、バッテリ１５の直流電圧を検出するため、バッテリ１５の正極端子に接続されている。さらに、信号出力端子は、電界効果トランジスタ６０２、６０３をスイッチングするため、電界効果トランジスタ６０２、６０３のゲートにそれぞれ接続されている。
【００２２】
電力変換部６１は、昇圧部６０から供給される直流電力を三相の交流電力に変換してモータ４に供給する回路ブロックである。具体的にはインバータ回路である。電力変換部６１の入力端子は、昇圧部６０の出力端子に接続されている。具体的には、出力用コンデンサ６０４の両端にそれぞれ接続されている。また、出力端子は、モータ４にそれぞれ接続されている。
【００２３】
前述したように、マイクロコンピュータ６２は、操舵トルク、車速、及び、モータ４の回転角に基づいて、電力変換部６１を制御するための素子でもある。マイクロコンピュータ６２の別の信号入力端子は、トルクセンサ２、車速センサ３及び回転角センサ４０にそれぞれ接続されている。また、別の信号出力端子は、電力変換部６１の信号入力端子に接続されている。
【００２４】
次に、図１及び図２を参照して電動パワーステアリング装置１の動作について説明する。
【００２５】
図２において、電圧が供給されると、マイクロコンピュータ６２は作動を開始する。マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧Ｖｂａｔを検出する。そして、検出した直流電圧Ｖｂａｔと、出力電圧の目標値Ｖｏｕｔ＊とに基づいて、電界効果トランジスタ６０２、６０３をスイッチングするためのＰＷＭ１信号及びＰＷＭ２信号を出力する。電界効果トランジスタ６０２をスイッチングするためのＰＷＭ１信号のオン時間ｔｏｎ及びオフ時間ｔｏｆｆは、コイル６０１、電界効果トランジスタ６０２、６０３及び出力用コンデンサ６０４の特性を考慮し、数１によって求められる。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
これに対し、電界効果トランジスタ６０３をスイッチングするためのＰＷＭ２信号は、ＰＷＭ１信号を反転した信号として求められる。
【００２８】
ＰＷＭ１信号及びＰＷＭ２信号に基づいて、電界効果トランジスタ６０２がオンし、電界効果トランジスタ６０３がオフすると、バッテリ１５からコイル６０１に電流が流れ、エネルギーが蓄積される。その後、電界効果トランジスタ６０２がオフし、電界効果トランジスタ６０３がオンすると、コイル６０１に誘起された電圧が、バッテリ１５の直流電圧に重畳される。そして、コイル６０１は、蓄積されたエネルギーを放出しながら、出力用コンデンサ６０４を充電する。以降、同様の動作が繰り返され、バッテリ１５の直流電圧が、３６Ｖに昇圧されて出力される。ここで、バッテリ１５の直流電圧が変化した場合、マイクロコンピュータ６２は、数１に基づいてＰＷＭ１信号及びＰＷＭ２信号のオン時間及びオフ時間を変化させる。そのため、バッテリ１５の直流電圧を安定して昇圧することができる。
【００２９】
マイクロコンピュータ６２は、操舵トルク、車速、及び、モータ４の回転角に基づいて、電力変換部６１を制御する。電力変換部６１は、昇圧部６０から供給される直流電力を三相の交流電力に変換し、モータ４に供給する。三相の交流電力が供給されることで、モータ４は、図１におけるステアリングホイール７の操舵を補助するためのトルクを発生する。これにより、ステアリングホイール７の操舵が適切に補助され、操舵時の負荷が軽減される。
【００３０】
最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧Ｖｂａｔと、出力電圧の目標値Ｖｏｕｔ＊とに基づいて、電界効果トランジスタ６０２、６０３をスイッチングする。そのため、マイクロコンピュータ６２は、バッテリ１５の直流電圧Ｖｂａｔを検出しなければならない。しかし、バッテリ１５の直流電圧は、１２Ｖ前後であり、当然のことながら昇圧部６０の出力電圧より低い。そのため、従来のように、検出部分に高い耐圧性を要求する必要もない。従って、マイクロコンピュータ６２に内蔵されている標準的なＡ／Ｄ変換回路を用いて昇圧部６０を安価に構成することができる。それに伴って、電動パワーステアリング装置１を安価に構成することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、本発明に係る操舵補助装置を電動パワーステアリング装置に適用した例を挙げているが、これに限られるものではない。ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との間の回転伝達比を変化させる伝達比可変操舵装置や、ステアリングホイールの操舵に伴って後輪の転舵角を変化させる後輪操舵装置に適用してもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、バッテリ１５の直流電圧と出力電圧の目標値とに基づいて、プログラムを介して信号を出力している例を挙げているが、これに限られるものではない。回路を構成することによって信号を出力するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、本実施形態では、逆流防止用素子して電界効果トランジスタ６０３を用いている例を挙げているが、これに限られるものではない。当然のことながらダイオードを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態における電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・電動パワーステアリング装置、２・・・トルクセンサ、３・・・車速センサ、４・・・モータ、５・・・減速装置、６・・・制御装置、６０・・・昇圧部（昇圧装置）、６００・・・入力用コンデンサ、６０１・・・コイル、６０２・・・電界効果トランジスタ（スイッチング素子）、６０３・・・電界効果トランジスタ（逆流防止用素子）、６０４・・・出力用コンデンサ（コンデンサ）、６１・・・電力変換部、６２・・・マイクロコンピュータ（制御手段）、７・・・ステアリングホイール、８・・・ステアリングシャフト、９・・・ステアリングギアボックス、１０・・・ラック、１１・・・タイロッド、１２・・・ナックルアーム、１３・・・タイヤ、１４・・・車輪、１５・・・バッテリ
【図１】
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【図２】
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