JP2003312516A5

JP2003312516A5 -

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Publication number: JP2003312516A5
Application number: JP2002122874A
Authority: JP
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2022-04-24

Description

【００２０】
請求項２の発明は、電動機制御値に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段と、直流電源と前記電動機駆動手段間に設けられ、電源電圧を昇圧する昇圧手段と、ＰＷＭ駆動信号を生成出力する昇圧制御手段とを備え、前記昇圧手段は、直流電源の出力端子に接続された昇圧用コイルと、同昇圧用コイルの出力端子に対して共に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の出力端子に接続された昇圧用コンデンサとを備え、前記両スイッチング素子の内少なくとも前記第１スイッチング素子を前記ＰＷＭ駆動することにより、前記直流電源から昇圧用コイルに供給される電流を制御し、前記昇圧用コンデンサに昇圧電圧を充電する電動パワーステアリング装置において、前記電動機の負荷状態を判定する負荷状態判定手段を設け、前記昇圧制御手段は、前記負荷状態判定手段の判定結果に応じて高負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして前記両スイッチング素子をＰＷＭ駆動し、低負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして前記両スイッチング素子をＰＷＭ駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置を要旨とするものである。

【００２１】
請求項３の発明は、電動機制御値に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段と、直流電源と前記電動機駆動手段間に設けられ、電源電圧を昇圧する昇圧手段と、ＰＷＭ駆動信号を生成出力する昇圧制御手段とを備え、前記昇圧手段は、直流電源の出力端子に接続された昇圧用コイルと、同昇圧用コイルの出力端子に対して共に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の出力端子に接続された昇圧用コンデンサとを備え、前記両スイッチング素子の内少なくとも前記第１スイッチング素子を前記ＰＷＭ駆動することにより、前記直流電源から昇圧用コイルに供給される電流を制御し、前記昇圧用コンデンサに昇圧電圧を充電する電動パワーステアリング装置において、前記電動機の負荷状態を判定する負荷状態判定手段を設け、前記昇圧制御手段は、前記負荷状態判定手段の判定結果に応じて高負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして前記両スイッチング素子を同期整流し、低負荷のときは、前記両スイッチング素子の内、第１スイッチング素子のみを、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして非同期整流することを特徴とする電動パワーステアリング装置を要旨とするものである。

【０１１１】
Ｓ３０Ａでは、操舵トルクτが閾値τ０よりも大きいと、モータ６が高負荷であると判定されているため、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２をＰＷＭ駆動する。

【０１１２】
又、Ｓ４０Ａでは、操舵トルクτが閾値τ０以下であると、モータ６が低負荷であると判定されているため、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２をＰＷＭ駆動する。

【０１１３】
このように、モータ６が低負荷の場合、第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２を低周波数でＰＷＭ駆動すると、両トランジスタのスイッチングロスが減少する。すなわち、両トランジスタをＰＷＭ駆動でオンオフする場合、両トランジスタが同時にオンしないようにデッドタイムを設けている。低周波数でＰＷＭ駆動すると、一定時間に発現するデッドタイムが少なくなるため、スイッチングロスが少なくなる。このため、スイッチングロスによる両トランジスタの発熱を抑制することができ、この結果、昇圧回路１００の発熱を抑制できる。

【０１１４】
一方、モータ６が高負荷の場合は、第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２を高周波数でＰＷＭ駆動しているため、各トランジスタのオンオフ時のリップル電圧を小さくできる。

【０１１５】
なお、リップル電圧の大きさは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周期（すなわちキャリア周波数）に依存しており、すなわち、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数が高周波数であれば、リップル電圧が小さく、低周波数であれば、リップル電圧が大きくなる。そして、モータ６はリップル電圧があると、電圧が変動しているため、その影響が出る。

【０１１６】
従って、高周波数で両トランジスタをＰＷＭ駆動すると、モータ６は高負荷状態、すなわち、操舵トルクτが出ている状態であるため、リップル電圧が抑制されているほど、操舵フィーリングの悪化を防止できる。

【０１１７】
一方、モータ６が低負荷の場合は、モータ６の電力消費が少なく、特に、無負荷の場合は、モータ６は電力消費がないため、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周期を長くし（低周波数）て、両トランジスタをＰＷＭ駆動している。すなわち、この場合、操舵トルクτが出ていない状態（操舵していない状態）であり、このため、操舵フィーリングに影響が出ることはない。

【０１１８】
なお、ＣＰＵ２１は、昇圧制御手段、負荷状態判定手段に相当する。
従って、第４実施形態では、下記の特徴がある。
（１）第４実施形態では、ＣＰＵ２１（昇圧制御手段）は、モータ６が高負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２の両トランジスタ（両スイッチング素子）をＰＷＭ駆動するようにした。又、ＣＰＵ２１は、モータ６が低負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２の両トランジスタをＰＷＭ駆動するようにした。

【０１１９】
この結果、低周波数でＰＷＭ駆動すると、一定時間に発現するデッドタイムが少なくなるため、スイッチングロスが少なくなり、スイッチングロスによる両トランジスタの発熱が少なくなり、昇圧回路１００の発熱を抑制できる。

【０１２０】
又、モータ６は高負荷状態では、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして両トランジスタをＰＷＭ駆動しているため、リップル電圧が抑制され、操舵フィーリングの悪化を防止できる。

【０１２１】
なお、第４実施形態を、下記のように変更してもよい。
（Ａ）第４実施形態のフローチャートのうち、Ｓ１０、Ｓ２０を第２実施形態のＳ１０Ａ、Ｓ２０Ａ（図８参照）にそれぞれ変更すること。このようにしても、モータ６の低負荷、高負荷に応じて、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数をそれぞれ低周波数、高周波数にして両トランジスタをＰＷＭ駆動することができ、その結果、第２実施形態の上記（１）の効果を奏する。

【０１２２】
（Ｂ）第４実施形態のフローチャートのうち、Ｓ１０、Ｓ２０を第３実施形態のＳ１０Ｂ、Ｓ２０Ｂ（図９参照）にそれぞれ変更すること。このようにしても、モータ６の低負荷、高負荷に応じて、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数をそれぞれ低周波数、高周波数にして両トランジスタをＰＷＭ駆動することができ、その結果、第３実施形態の上記（１）の効果を奏する。

【０１２４】
Ｓ４０Ｂでは、操舵トルクτが閾値τ０以下であると、モータ６が低負荷であると判定されているため、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして第１トランジスタＱ１のみを非同期整流する。

【０１２９】
さらに、第５実施形態では、モータ６が低負荷の場合、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にしているため、スイッチングロスが少なくなり、スイッチングロスによるトランジスタの発熱が少なくなり、昇圧回路１００の発熱を抑制できる。

【０１３０】
一方、モータ６が高負荷の場合は、第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２を高周波数で同期整流しているため、各トランジスタのオンオフ時のリップル電圧を小さくできる。

【０１３１】
従って、高周波数で両トランジスタを同期整流すると、モータ６は高負荷状態、すなわち、操舵トルクτが出ている状態であるため、リップル電圧が抑制されているほど、操舵フィーリングの悪化を防止できる。

【０１３２】
一方、モータ６が低負荷の場合は、モータ６の電力消費が少なく、特に、無負荷の場合は、モータ６は電力消費がないため、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周期を長くし（低周波数）て、両トランジスタを同期整流している。すなわち、この場合、操舵トルクτが出ていない状態（操舵していない状態）であり、このため、操舵フィーリングに影響が出ることはない。

【０１３３】
なお、ＣＰＵ２１は、昇圧制御手段、負荷状態判定手段に相当する。
従って、第５実施形態では、下記の特徴がある。
（１）第５実施形態では、ＣＰＵ２１（昇圧制御手段）は、モータ６が高負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして第１トランジスタＱ１，第２トランジスタＱ２の両トランジスタ（両スイッチング素子）を同期整流するようにした。又、ＣＰＵ２１は、モータ６が低負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして第１トランジスタＱ１を非同期整流するようにした。

【０１３４】
この結果、低周期で非同期整流すると、スイッチングロスによるトランジスタの発熱が少なくなり、昇圧回路１００の発熱を抑制できる。
又、モータ６は高負荷状態では、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数で両トランジスタを同期整流しているため、リップル電圧が抑制され、操舵フィーリングの悪化を防止できる。

【０１３７】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記第１実施形態〜第３実施形態では、モータ６が低負荷の場合は、Ｓ４０において、第１トランジスタＱ１をオフした。これに代えてＳ４０において、第１トランジスタＱ１のみをＰＷＭ制御し、第２トランジスタＱ２を全オフとする非同期整流で行ってもよい。なお、この場合、第５実施形態と異なり、低負荷時も高負荷時もＰＷＭ駆動信号のキャリア周期（すなわち、キャリア周波数）は同じ周期（すなわち、同じ周波数）にする。

【０１３８】
こうすると、第５実施形態において、モータ６が低負荷の場合、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にしたことによるトランジスタの発熱抑制効果はない。

Claims

電動機制御値に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段と、直流電源と前記電動機駆動手段間に設けられ、電源電圧を昇圧する昇圧手段と、ＰＷＭ駆動信号を生成出力する昇圧制御手段とを備え、前記昇圧手段は、直流電源の出力端子に接続された昇圧用コイルと、同昇圧用コイルの出力端子に対して共に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の出力端子に接続された昇圧用コンデンサとを備え、前記両スイッチング素子の内少なくとも前記第１スイッチング素子を前記ＰＷＭ駆動することにより、前記直流電源から昇圧用コイルに供給される電流を制御し、前記昇圧用コンデンサに昇圧電圧を充電する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機の負荷状態を判定する負荷状態判定手段を設け、
前記昇圧制御手段は、前記負荷状態判定手段の判定結果に応じて高負荷のときは、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を同期整流し、低負荷のときは、前記両スイッチング素子の内、少なくとも第１スイッチング素子をオフ制御し、又は第１スイッチング素子のみをＰＷＭ制御して非同期整流することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
電動機制御値に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段と、直流電源と前記電動機駆動手段間に設けられ、電源電圧を昇圧する昇圧手段と、ＰＷＭ駆動信号を生成出力する昇圧制御手段とを備え、前記昇圧手段は、直流電源の出力端子に接続された昇圧用コイルと、同昇圧用コイルの出力端子に対して共に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の出力端子に接続された昇圧用コンデンサとを備え、前記両スイッチング素子の内少なくとも前記第１スイッチング素子を前記ＰＷＭ駆動することにより、前記直流電源から昇圧用コイルに供給される電流を制御し、前記昇圧用コンデンサに昇圧電圧を充電する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機の負荷状態を判定する負荷状態判定手段を設け、
前記昇圧制御手段は、前記負荷状態判定手段の判定結果に応じて高負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして前記両スイッチング素子をＰＷＭ駆動し、低負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして前記両スイッチング素子をＰＷＭ駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
電動機制御値に基づいて電動機を駆動する電動機駆動手段と、直流電源と前記電動機駆動手段間に設けられ、電源電圧を昇圧する昇圧手段と、ＰＷＭ駆動信号を生成出力する昇圧制御手段とを備え、前記昇圧手段は、直流電源の出力端子に接続された昇圧用コイルと、同昇圧用コイルの出力端子に対して共に接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子の出力端子に接続された昇圧用コンデンサとを備え、前記両スイッチング素子の内少なくとも前記第１スイッチング素子を前記ＰＷＭ駆動することにより、前記直流電源から昇圧用コイルに供給される電流を制御し、前記昇圧用コンデンサに昇圧電圧を充電する電動パワーステアリング装置において、
前記電動機の負荷状態を判定する負荷状態判定手段を設け、
前記昇圧制御手段は、前記負荷状態判定手段の判定結果に応じて高負荷のときは、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を高周波数にして前記両スイッチング素子を同期整流し、低負荷のときは、前記両スイッチング素子の内、第１スイッチング素子のみを、ＰＷＭ駆動信号のキャリア周波数を低周波数にして非同期整流することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を備え、
前記負荷状態判定手段は、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクが小のときは、電動機の負荷状態が低負荷であると判定し、操舵トルクが大のときは電動機の負荷状態が高負荷であると判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記電動機の回転数を推定する電動機回転数推定手段を備え、
前記負荷状態判定手段は、前記電動機回転数推定手段が推定した回転数が小のときは、電動機の負荷状態が低負荷であると判定し、回転数が大のときは、電動機の負荷状態が高負荷であると判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記負荷状態判定手段は、前記電動機制御値、又は、電動機に流れる実電流の検出値に基づいて電動機の負荷状態を判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。