JP3705166B2 - ステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等のステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平７−７６２８０号公報に示されるように、電力変換効率を高めることを目的とした電動パワーステアリング装置が知られている。図５は従来の装置の構成を示すブロック図である。ここに開示された従来の電動パワーステアリング装置では、低車速時であればモータの負荷が高いと判断して、コンバータにて電源電圧を昇圧し、この昇圧した電圧にてモータを駆動している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置は以上のように構成されているので、低車速時には常時電源を昇圧することとなり、コンバータの使用頻度が高く、コンバータの損失により効率が低下し、バッテリの過放電、あるいは発電電力量の増加による車両のエンジンの燃費悪化を招き、元々高効率による燃費向上を狙った電動パワーステアリングシステムの効果を得ることができないという重大な問題があった。
【０００４】
さらに、従来装置ではコンバータの故障については何等考慮されていなかった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、コンバータを用いて、さまざまな操舵条件化で十分なモータ出力トルクが得られ、しかも、コンバータの動作頻度を抑え、効率を向上させることを目的とする。また、上記コンバータの故障時に適切なフェールセーフ処置を講ずることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるステアリング制御装置は、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流と印加電圧に基づいて逆起電力を演算し、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものである。
【０００８】
また、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流を所定の目標値にすべく制御し、上記モータ電流が上記目標値を下回る場合に上記電源の電圧を昇圧して上記モータを駆動するべく上記モータ駆動回路を制御するものである。
【０００９】
さらにまた、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、上記モータの電流を所定の目標値にするべく制御し、モータ印加電圧が所定値を上回る場合にモータの逆起電力が所定値以上と判定するものである。
【００１０】
また、電源の電圧を昇圧する判定条件が所定時間以上継続した場合に電源の電圧を昇圧してモータを駆動するべくモータ駆動回路を制御するものである。
【００１１】
また、モータは、永久磁石界磁のモータとするものである。
【００１２】
また、モータ駆動回路は、少なくとも、電源電圧に接続される第１のコンバータと、モータに接続されるブリッジ回路で構成するものである。
【００１３】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を駆動するために第１のコンバータの出力電圧をさらに昇圧する第２のコンバータを備えるものである。
【００１４】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子のうち電源側のスイッチング素子のみを第２のコンバータで駆動するものである。
【００１５】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの入力電圧を監視するものである。
【００１６】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの出力電圧を監視するものである。
【００１７】
また、制御手段は、第１のコンバータの出力電圧を所定の目標値にするべく制御するものである。
【００１８】
また、制御手段は、昇圧した電圧を所定値以下にするべく制御するものである。
【００１９】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、第１の昇圧動作を停止するものである。
【００２０】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、モータへの通電を停止するものである。
【００２１】
また、電源と、モータ駆動回路は、スイッチ手段を介して接続されており、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、スイッチ手段の接点を開放するものである。
【００２２】
また、第１のコンバータが昇圧動作する場合には、ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動するデューティ比を１００%とするものである。
【００２３】
また、第１のコンバータが昇圧動作しない場合には、第１のコンバータを構成する整流ダイオードの端子間を短絡するものである。
【００２４】
さらに、第１のコンバータを構成する整流ダイオードに、ＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用いるものである。
【００２５】
さらにまた、制御手段は、第１のコンバータと、ブリッジ回路の、少なくともどちらか一方をパルス駆動することにより、モータの電流が所定の目標値となるように制御するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。１はバッテリ、２はバッテリ１の電圧を昇圧するための第１のコンバータであり、チョークコイル２１、第１のスイッチング素子２２、第２のスイッチング素子２３、コンデンサ２４で構成される。３は図示しないステアリング系に接続されたモータであり、ここでは永久磁石界磁の直流モータを用いている。４はモータ３を可逆運転するためのブリッジ回路、５はモータ３の電流を検出するためのモータ電流検出回路、６は第１のコンバータ２、あるいはブリッジ回路４への電流供給を許可・禁止するためのリレー、７は上述の各回路と、マイクロコントローラ８を接続するためのインタフェース回路である。
【００２７】
モータ３は、運転者の操舵状態に応じて、適宜マイクロコントローラ８によって制御される。以下、図２のフローチャートに基づき、マイクロコントローラ８の動作を説明する。なお、図２のプログラムは、マイクロコントローラ８に内蔵されるＲＯＭ（図示せず）に格納され、上位のプログラムから周期的に呼び出されるものとする。
【００２８】
まず、ステップＳ１において、操舵トルクや車速等から設定されるモータ３の目標電流と、モータ電流検出回路５による検出電流が一致するように、例えばＰＩ制御等のアルゴリズムに基づいて、モータ電流をフィードバック制御する。このフィードバック制御については従来知られたものであり、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２９】
次に、ステップＳ２で、第１のコンバータ２の入力電圧Ｖｉと、出力電圧Ｖｏを比較することにより、第１のコンバータ２の故障を判定する。例えば、ＶｏがＶｉより低い場合には第１のスイッチング素子２２の短絡や、スイッチング素子２３がオンしない等の故障であると判定する。
【００３０】
第１のコンバータ２が正常な場合には、ステップＳ３に進み、操舵速度が速いかどうか判定する。ここでは、操舵速度の判定にモータ電流フィードバック制御の偏差を使い、目標値−検出値＞判定値の場合に操舵速度が速いと判定する。
【００３１】
ここで、操舵速度が速いか否かの判定についてより詳細に説明する。電源電圧が一定で、磁石界磁の直流モータのモータ電流を一定値Ｉ０にフィードバック制御する場合の、回転速度と電流の関係を図３に示す。モータの逆起電力が回転速度に比例するため、回転速度がＮ１を超えると、モータへの印加電圧は電源電圧とほぼ等しい電圧で飽和し、回転速度が速くなるにつれてモータ電流が小さくなる特性となる。このことから、上述した目標値と検出値の偏差が所定の判定値以上の場合には、モータの回転速度がＮ１以上に速い場合であり、操舵速度が速いと判断できる。
【００３２】
ここで、図３に示す関係は、モータの特性によって定まるものであり、トルク定数が小さいモータは無負荷回転速度Ｎ０がより高く、トルク定数が大きいモータは無負荷回転速度Ｎ０がより低い。また、同じ出力トルクを得るには、トルク定数が小さいモータではより大きな電流が必要となり、トルク定数が大きいモータではより小さい電流で同等の出力トルクが得られる。
【００３３】
上述のように、操舵速度が速いとき、すなわち運転者が速く操舵しているとき、モータ電流が低下することによってモータの出力トルクが低下し、運転者の操舵力が増大してしまうこととなる。この現象の影響を軽減するには、モータとしてトルク定数が小さく、無負荷回転速度Ｎ０がより大きいモータを用いることも考えられる。しかしながら、それには同じモータ出力トルクを得るのにより大きな電流が必要となり、効率が悪化することとなる。
【００３４】
従って、トルク定数が大きく無負荷回転速度Ｎ０が小さいモータを用い、操舵速度が遅い場合には、より小さい電流で大きな出力トルクを得られるようにするとともに、操舵速度が速いときには、電源電圧を昇圧して逆起電力によるモータ電流低下を防止する。ここで、電源電圧を昇圧するために使用するコンバータの損失分だけ効率が低下するが、上述の通り操舵速度が速いのは運転者が速く操舵しているときであり、実際の運転状態では頻度が低く、コンバータの動作頻度が低いので、通常の運転状態においては平均的には効率を向上させることができる。
【００３５】
以上の目的で、ステップＳ４〜Ｓ７は、ステップＳ３で操舵速度が速いと判定した場合に第１のコンバータ２を動作させるものである。まず、ステップＳ４でリレー６をオンする。次に、ステップＳ５で第１のスイッチング素子２２をパルス駆動し、ステップＳ６で第２のスイッチング素子Ｓ２３をオフする。第２のスイッチング素子はＭＯＳ型ＦＥＴであり、その構造上発生する寄生ダイオードが整流し、第１のコンバータ２は昇圧チョッパとして動作し、コンデンサ２４に昇圧された電圧が得られる。この昇圧された電圧を用いてブリッジ回路４を介してモータ３駆動することによって、逆起電力が昇圧された電圧で打ち消され、モータ電流の偏差が０に近づく。
【００３６】
次に、ステップＳ７で、ブリッジ回路４をオンする。次に述べる通り、操舵速度が所定値以下の場合には、ブリッジ回路４をいわゆるＰＷＭ駆動することでモータ電流をフィードバック制御する。しかし、ステップＳ３で操舵速度が速いと判断する場合は、ブリッジ回路４をデューティ比１００％で駆動してもモータ電流が目標値に到達しない場合であり、ここではブリッジ回路４をデューティ比１００％で駆動している。これにより、ブリッジ回路４のスイッチング損失を０にすることができ、効率がより向上する。
【００３７】
続いて、ステップＳ８〜Ｓ１１は、ステップＳ３で操舵速度が遅いと判断した場合の処理である。前述の通り、ブリッジ回路４をＰＷＭ駆動することによってモータ電流をフィードバック制御するものである。
【００３８】
まず、ステップＳ８でリレー６をオンする。次に、ステップＳ９で第１のスイッチング素子２２をオフし、ステップＳ６で第２のスイッチング素子Ｓ２３をオンする。これにより、スイッチング素子Ｓ２３での損失を抑える。最後にステップＳ１１で、ステップＳ１での電流フィードバック制御の演算結果に基づき、所定のデューティ比でブリッジ回路Ｓ１１をＰＷＭ駆動する。以上の動作により、昇圧動作しない場合にも、第１のコンバータ２の損失を抑えながら、モータ電流のフィードバック制御が達成される。
【００３９】
最後に、ステップＳ１２〜Ｓ１５は、ステップＳ２において、第１のコンバータ２が故障と判定された場合の処理である。まず、ステップＳ１２でリレー６をオフする。これにより、例えばスイッチング素子２２が短絡故障している場合などに、発火等を未然に防ぐことができる。また、ステップＳ１３で第１のスイッチング素子Ｓ２２を、ステップＳ１４で第２のスイッチング素子Ｓ２３をオフ駆動し、モータ３を確実にオフしておく。最後にステップＳ１５で、ブリッジ回路Ｓ１５をオフする。
【００４０】
次に、ブリッジ回路４の駆動回路について説明する。図４はブリッジ回路４の駆動回路の構成を説明する図である。図１と同一箇所については同じ符号を付しており、説明は省略する。７１〜７３は、インタフェース回路７の一部であり、７１はブリッジ回路４を構成する電源側のＭＯＳ型ＦＥＴを駆動する電源側スイッチング素子駆動回路、７２は接地側のＭＯＳ型ＦＥＴを駆動する接地側スイッチング素子駆動回路である。７３は、電源側スイッチング素子駆動回路７１の電源である第２のコンバータである。なお、図４には、ブリッジ回路４の１つのアームの駆動回路だけを示しているが、他のアームに関しても同様に駆動回路が構成されている。
【００４１】
図４に示す通り、ブリッジ回路４はＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴで構成されている。電源側のＭＯＳ型ＦＥＴは、ソース電位が第１のコンバータ２の出力電圧Ｖｏと等しくなるので、導通させる場合にはＶｏよりも高い電圧をゲートに印加しなければならない。そこで、第１のコンバータ２の出力電圧を第２のコンバータ７３に接続し、Ｖｏを昇圧して電源側スイッチング素子駆動回路７１の電源としている。一方、接地側のＭＯＳ型ＦＥＴのソースは接地電位なので、バッテリ１を接地側スイッチング素子駆動回路７２の電源としている。
【００４２】
ブリッジ回路４の駆動回路を以上のように構成することによって、ブリッジ回路４を構成するＭＯＳ型ＦＥＴを充分安定してオン／オフすることができ、また、電源側のＭＯＳ型ＦＥＴにのみ第２のコンバータを接続していることから、接地側に不必要なコンバータを設けることなく、より効率の良いシステムを構築することができる。
【００４３】
以上のように、本実施例におけるステアリング制御装置は、操舵速度が速いときでも十分なモータ出力トルクを発生させることができ、しかも効率が良い。なお、整流ダイオードとしてＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用い、昇圧の起動停止に応じてＭＯＳ型ＦＥＴをオン、オフさせることで、素子数を減らし、かつ、昇圧停止時の損失を低減していたが、コンバータはこの回路に限らず、どのような構成でも上記効果は得られる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、モータ電流の偏差が所定値以上の場合に、即時昇圧を開始していたが、上記条件が所定時間継続時に第１のコンバータ２で昇圧を開始する構成としてもよい。これにより、昇圧条件判定のハンチングを防止することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、目標値−検出値＞判定値にて第１のコンバータ２による昇圧を開始し、目標値−検出値≦判定値にて第１のコンバータ２による昇圧を停止していたが、判定条件にヒステリシスを設け、第１のコンバータ２による昇圧を停止の条件を目標値−検出値≦上記判定値より小さい第２判定値とする構成としてもよい。これにより、昇圧条件判定のハンチングを防止することができる。
【００４６】
また、第１のコンバータ２で昇圧を開始する時に、ブリッジ回路４のＰＷＭデューティ比を１００％としていたが、電流フィードバック制御Ｓ１の演算結果に応じてＰＷＭ駆動を継続してもよい。これにより、操舵速度が速い場合でもより精度良くモータ電流を制御できる。
【００４７】
また、ステップＳ３での操舵速度判定の判定値を、電源電圧やモータ電流等に応じて変化させるようにしても良い。
【００４８】
また、図３からわかるように、Ｉ１が小さいほど、Ｎ１は大きくなり、より速い操舵速度までモータ電流は目標値を下回ることがない。すなわち、モータの負荷が高くモータ電流が大きいほど、より遅い操舵速度でモータ電流が目標値を下回ることとなるので、パワーステアリング装置においては、低速走行中でモータの出力トルク不足がより顕著となる。そこで、低速時に限って上述した回転速度の判定による昇圧要否判定を実施する構成としてもよい。これにより、走行中の不必要なコンバータの動作を抑え、より損失を低減でき、より高効率のシステムを構築することができる。
【００４９】
また、上記実施の形態では、ステップＳ２において第１のコンバータ２が故障と判定された時にはモータ駆動を停止することとしていたが、昇圧動作だけを停止し、モータ駆動を継続する構成としてもよい。また、コンバータの故障時には警告灯等で運転者に警告してもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では、操舵角やモータの回転速度を検出するセンサを用いず、目標値とモータ電流の偏差によってモータの回転速度が速いか否かを判定することとし、上述したシステム効率の向上効果以外に、システムの小型化、コスト低減などの効果をも奏していたが、本発明の最も重要なシステム効率の向上効果のみを得るのであれば、上述したセンサを備え、これらのセンサから得た回転速度によって昇圧の要否を判定する構成としてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
実施の形態２．
上記実施の形態では、第１のコンバータ２をモータ電流フィードバック制御の演算結果のみに基づいて起動、停止していたが、第１のコンバータの出力電圧が所定値になるようにフィードバック制御し、定電圧化してもよい。これにより、昇圧後の電圧が安定し、よりモータの制御性が向上して、パワーステアリング装置においては操舵フィーリングが向上する。
【００５２】
また、昇圧後の電圧Ｖｏが、所定値以下となるように第１のコンバータ２を駆動するようにしてもよい。これにより、第１のコンバータ２の出力電圧Ｖｏが供給される各回路を、高電圧から保護することができる。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態では、電流偏差によって昇圧動作の要否を判定していたが、モータの印加電圧が所定値以上の場合に昇圧動作が必要と判定してもよい。すなわち、印加電圧が高くなるのは、モータの逆起電力の影響によりモータ電流フィードバック制御がＰＷＭデューティ１００％近くを指示している場合であり、このような場合には所望のモータ出力トルクを得るためには、さらに印加電圧を高めることが必要となるため、印加電圧が所定値以上の場合には昇圧動作を行うということである。この場合、電流偏差が生じる前に昇圧するので、より操舵フィーリングを改善することができる。
【００５４】
また、印加電圧とモータ電流から、逆起電力を演算し、逆起電力が所定値以上の場合に回転速度が速いと判定すればより厳密に判定できる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明にかかるステアリング制御装置は、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流と印加電圧に基づいて逆起電力を演算し、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、回転センサ等を特別に設けずにモータの回転速度が高いか否かを判断することができ、システムの大型化、コスト増加を招くことなく、実際に電源電圧の昇圧が必要なモータの回転数が高く逆起電力の影響でモータ発生トルクが不足するような場合にのみ電源電圧を昇圧することができ、昇圧の頻度を低くして装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００５７】
また、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流を所定の目標値にすべく制御し、上記モータ電流が上記目標値を下回る場合に上記電源の電圧を昇圧して上記モータを駆動するべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、実際に電源電圧の昇圧が必要なモータの回転数が高く逆起電力の影響でモータ発生トルクが不足するような場合にのみ電源電圧を昇圧することができ、昇圧の頻度を低くして装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するともに、回転センサ等を特別に設けずにモータの回転数が高いか否かを判断することができ、システムの小型化、コスト低減などの効果をも奏することができるものである。
【００５８】
さらにまた、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、上記モータの電流を所定の目標値にするべく制御し、モータ印加電圧が所定値を上回る場合にモータの逆起電力が所定値以上と判定するものであり、実際に電源電圧の昇圧が必要なモータの回転数が高く逆起電力の影響でモータ発生トルクが不足するような場合にのみ電源電圧を昇圧することができ、昇圧の頻度を低くして装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するともに、回転センサ等を特別に設けずにモータの回転数が高いか否かを判断することができ、システムの小型化、コスト低減などの効果をも奏することができるものである。さらに、電流偏差が生じる前に昇圧するので、より操舵フィーリングを改善することができるという格別な効果をも奏するものである。
【００５９】
また、電源の電圧を昇圧する判定条件が所定時間以上継続した場合に電源の電圧を昇圧してモータを駆動するべくモータ駆動回路を制御するものであり、昇圧するか否かの判定のハンチングを防止することができるという効果を奏するものである。
【００６０】
また、モータは、永久磁石界磁のモータとするものであり、操舵速度が遅い場合には、より小さい電流で大きな出力トルクを得られ、装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００６１】
また、モータ駆動回路は、少なくとも、電源電圧に接続される第１のコンバータと、モータに接続されるブリッジ回路で構成するものであり、モータを正方向、逆方向に回転させる必要のあるステアリング制御装置を容易に構成することができるという効果を奏するものである。
【００６２】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を駆動するために第１のコンバータの出力電圧をさらに昇圧する第２のコンパレータを備えるものであり、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を充分安定してオン／オフさせることができるという効果を奏するものである。
【００６３】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子のうち電源側のスイッチング素子のみが第２のコンバータで駆動するものであり、接地側に不必要なコンバータを設けることなく、より効率の良いシステムを構築することができるという効果を奏するものである。
【００６４】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの入力電圧を監視するものであり、第１のコンバータの故障を検出することができ、故障発生時には第１のコンバータを遮断する等の適切な処置を行うことができるという効果を奏するものである。
【００６５】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの出力電圧を監視するものであり、第１のコンバータの故障を検出することができ、故障発生時には第１のコンバータを遮断する等の適切な処置を行うことができるという効果を奏するものである。
【００６６】
また、制御手段は、第１のコンバータの出力電圧を所定の目標値にするべく制御するものであり、昇圧後の電圧が安定し、よりモータの制御性が向上して、パワーステアリング装置においては操舵フィーリングが向上するという効果を奏するものである。
【００６７】
また、制御手段は、昇圧した電圧を所定値以下にするべく制御するものであり、第１のコンバータが不必要な高電圧を発生することを防止でき、第１のコンバータの出力電圧が供給されるブリッジ回路等を発生する高電圧から保護することができるという効果を奏するものである。
【００６８】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、第１の昇圧動作を停止するものであり、第１のコンパレータを構成する素子の焼損、それに伴う発煙、発火等を未然に防ぐことができるという効果を奏するものである。
【００６９】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、モータへの通電を停止するものであり、故障時にはシステムの制御を停止するという適切なフェールセーフ処置を行うことができるという効果を奏するものである。
【００７０】
また、電源と、モータ駆動回路は、スイッチ手段を介して接続されており、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、スイッチ手段の接点を開放するものであり、例えばモータ駆動回路を構成するスイッチング素子が短絡故障している場合などに、発火等を未然に防ぐことができるという効果を奏するものである。
【００７１】
また、第１のコンバータが昇圧動作する場合には、ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動するデューティ比を１００％とするものであり、ブリッジ回路のスイッチング損失を０にすることができ、効率がより向上するという効果を奏するものである。
【００７２】
また、第１のコンバータが昇圧動作しない場合には、第１のコンバータを構成する整流ダイオードの端子間を短絡するものであり、昇圧動作しない場合に、大１のコンバータを構成する素子による損失を防止することができるという効果を奏するものである。
【００７３】
さらに、第１のコンバータを構成する整流ダイオードに、ＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用いるものであり、素子数を減らし、かつ、昇圧停止時の損失を低減するという効果を奏するものである。
【００７４】
さらにまた、制御手段は、第１のコンバータと、ブリッジ回路の、少なくともどちらか一方をパルス駆動することにより、モータの電流が所定の目標値となるように制御するものであり、常に適切な電流制御を達成することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置の動作を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置のモータの特性を示す説明図である。
【図４】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置のモータ駆動回路を示すブロック図である。
【図５】 従来のステアリング装制御置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 第１のコンバータ
３ モータ
４ ブリッジ回路
５ モータ電流検出回路
６ リレー
７ インタフェース回路
８ マイクロコントローラ
２１ チョークコイル
２２ 第１のスイッチング素子
２３ 第２のスイッチング素子
２４ コンデンサ
７１ 電源側スイッチング素子駆動回路
７２ 接地側スイッチング素子駆動回路
７３ 第２のコンバータ
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等のステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平７−７６２８０号公報に示されるように、電力変換効率を高めることを目的とした電動パワーステアリング装置が知られている。図５は従来の装置の構成を示すブロック図である。ここに開示された従来の電動パワーステアリング装置では、低車速時であればモータの負荷が高いと判断して、コンバータにて電源電圧を昇圧し、この昇圧した電圧にてモータを駆動している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置は以上のように構成されているので、低車速時には常時電源を昇圧することとなり、コンバータの使用頻度が高く、コンバータの損失により効率が低下し、バッテリの過放電、あるいは発電電力量の増加による車両のエンジンの燃費悪化を招き、元々高効率による燃費向上を狙った電動パワーステアリングシステムの効果を得ることができないという重大な問題があった。
【０００４】
さらに、従来装置ではコンバータの故障については何等考慮されていなかった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、コンバータを用いて、さまざまな操舵条件化で十分なモータ出力トルクが得られ、しかも、コンバータの動作頻度を抑え、効率を向上させることを目的とする。また、上記コンバータの故障時に適切なフェールセーフ処置を講ずることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるステアリング制御装置は、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流と印加電圧に基づいて逆起電力を演算し、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものである。
【０００８】
また、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流を所定の目標値にすべく制御し、上記モータ電流が上記目標値を下回る場合に上記電源の電圧を昇圧して上記モータを駆動するべく上記モータ駆動回路を制御するものである。
【０００９】
さらにまた、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、上記モータの電流を所定の目標値にするべく制御し、モータ印加電圧が所定値を上回る場合にモータの逆起電力が所定値以上と判定するものである。
【００１０】
また、電源の電圧を昇圧する判定条件が所定時間以上継続した場合に電源の電圧を昇圧してモータを駆動するべくモータ駆動回路を制御するものである。
【００１１】
また、モータは、永久磁石界磁のモータとするものである。
【００１２】
また、モータ駆動回路は、少なくとも、電源電圧に接続される第１のコンバータと、モータに接続されるブリッジ回路で構成するものである。
【００１３】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を駆動するために第１のコンバータの出力電圧をさらに昇圧する第２のコンバータを備えるものである。
【００１４】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子のうち電源側のスイッチング素子のみを第２のコンバータで駆動するものである。
【００１５】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの入力電圧を監視するものである。
【００１６】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの出力電圧を監視するものである。
【００１７】
また、制御手段は、第１のコンバータの出力電圧を所定の目標値にするべく制御するものである。
【００１８】
また、制御手段は、昇圧した電圧を所定値以下にするべく制御するものである。
【００１９】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、第１の昇圧動作を停止するものである。
【００２０】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、モータへの通電を停止するものである。
【００２１】
また、電源と、モータ駆動回路は、スイッチ手段を介して接続されており、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、スイッチ手段の接点を開放するものである。
【００２２】
また、第１のコンバータが昇圧動作する場合には、ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動するデューティ比を１００%とするものである。
【００２３】
また、第１のコンバータが昇圧動作しない場合には、第１のコンバータを構成する整流ダイオードの端子間を短絡するものである。
【００２４】
さらに、第１のコンバータを構成する整流ダイオードに、ＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用いるものである。
【００２５】
さらにまた、制御手段は、第１のコンバータと、ブリッジ回路の、少なくともどちらか一方をパルス駆動することにより、モータの電流が所定の目標値となるように制御するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。１はバッテリ、２はバッテリ１の電圧を昇圧するための第１のコンバータであり、チョークコイル２１、第１のスイッチング素子２２、第２のスイッチング素子２３、コンデンサ２４で構成される。３は図示しないステアリング系に接続されたモータであり、ここでは永久磁石界磁の直流モータを用いている。４はモータ３を可逆運転するためのブリッジ回路、５はモータ３の電流を検出するためのモータ電流検出回路、６は第１のコンバータ２、あるいはブリッジ回路４への電流供給を許可・禁止するためのリレー、７は上述の各回路と、マイクロコントローラ８を接続するためのインタフェース回路である。
【００２７】
モータ３は、運転者の操舵状態に応じて、適宜マイクロコントローラ８によって制御される。以下、図２のフローチャートに基づき、マイクロコントローラ８の動作を説明する。なお、図２のプログラムは、マイクロコントローラ８に内蔵されるＲＯＭ（図示せず）に格納され、上位のプログラムから周期的に呼び出されるものとする。
【００２８】
まず、ステップＳ１において、操舵トルクや車速等から設定されるモータ３の目標電流と、モータ電流検出回路５による検出電流が一致するように、例えばＰＩ制御等のアルゴリズムに基づいて、モータ電流をフィードバック制御する。このフィードバック制御については従来知られたものであり、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２９】
次に、ステップＳ２で、第１のコンバータ２の入力電圧Ｖｉと、出力電圧Ｖｏを比較することにより、第１のコンバータ２の故障を判定する。例えば、ＶｏがＶｉより低い場合には第１のスイッチング素子２２の短絡や、スイッチング素子２３がオンしない等の故障であると判定する。
【００３０】
第１のコンバータ２が正常な場合には、ステップＳ３に進み、操舵速度が速いかどうか判定する。ここでは、操舵速度の判定にモータ電流フィードバック制御の偏差を使い、目標値−検出値＞判定値の場合に操舵速度が速いと判定する。
【００３１】
ここで、操舵速度が速いか否かの判定についてより詳細に説明する。電源電圧が一定で、磁石界磁の直流モータのモータ電流を一定値Ｉ０にフィードバック制御する場合の、回転速度と電流の関係を図３に示す。モータの逆起電力が回転速度に比例するため、回転速度がＮ１を超えると、モータへの印加電圧は電源電圧とほぼ等しい電圧で飽和し、回転速度が速くなるにつれてモータ電流が小さくなる特性となる。このことから、上述した目標値と検出値の偏差が所定の判定値以上の場合には、モータの回転速度がＮ１以上に速い場合であり、操舵速度が速いと判断できる。
【００３２】
ここで、図３に示す関係は、モータの特性によって定まるものであり、トルク定数が小さいモータは無負荷回転速度Ｎ０がより高く、トルク定数が大きいモータは無負荷回転速度Ｎ０がより低い。また、同じ出力トルクを得るには、トルク定数が小さいモータではより大きな電流が必要となり、トルク定数が大きいモータではより小さい電流で同等の出力トルクが得られる。
【００３３】
上述のように、操舵速度が速いとき、すなわち運転者が速く操舵しているとき、モータ電流が低下することによってモータの出力トルクが低下し、運転者の操舵力が増大してしまうこととなる。この現象の影響を軽減するには、モータとしてトルク定数が小さく、無負荷回転速度Ｎ０がより大きいモータを用いることも考えられる。しかしながら、それには同じモータ出力トルクを得るのにより大きな電流が必要となり、効率が悪化することとなる。
【００３４】
従って、トルク定数が大きく無負荷回転速度Ｎ０が小さいモータを用い、操舵速度が遅い場合には、より小さい電流で大きな出力トルクを得られるようにするとともに、操舵速度が速いときには、電源電圧を昇圧して逆起電力によるモータ電流低下を防止する。ここで、電源電圧を昇圧するために使用するコンバータの損失分だけ効率が低下するが、上述の通り操舵速度が速いのは運転者が速く操舵しているときであり、実際の運転状態では頻度が低く、コンバータの動作頻度が低いので、通常の運転状態においては平均的には効率を向上させることができる。
【００３５】
以上の目的で、ステップＳ４〜Ｓ７は、ステップＳ３で操舵速度が速いと判定した場合に第１のコンバータ２を動作させるものである。まず、ステップＳ４でリレー６をオンする。次に、ステップＳ５で第１のスイッチング素子２２をパルス駆動し、ステップＳ６で第２のスイッチング素子Ｓ２３をオフする。第２のスイッチング素子はＭＯＳ型ＦＥＴであり、その構造上発生する寄生ダイオードが整流し、第１のコンバータ２は昇圧チョッパとして動作し、コンデンサ２４に昇圧された電圧が得られる。この昇圧された電圧を用いてブリッジ回路４を介してモータ３駆動することによって、逆起電力が昇圧された電圧で打ち消され、モータ電流の偏差が０に近づく。
【００３６】
次に、ステップＳ７で、ブリッジ回路４をオンする。次に述べる通り、操舵速度が所定値以下の場合には、ブリッジ回路４をいわゆるＰＷＭ駆動することでモータ電流をフィードバック制御する。しかし、ステップＳ３で操舵速度が速いと判断する場合は、ブリッジ回路４をデューティ比１００％で駆動してもモータ電流が目標値に到達しない場合であり、ここではブリッジ回路４をデューティ比１００％で駆動している。これにより、ブリッジ回路４のスイッチング損失を０にすることができ、効率がより向上する。
【００３７】
続いて、ステップＳ８〜Ｓ１１は、ステップＳ３で操舵速度が遅いと判断した場合の処理である。前述の通り、ブリッジ回路４をＰＷＭ駆動することによってモータ電流をフィードバック制御するものである。
【００３８】
まず、ステップＳ８でリレー６をオンする。次に、ステップＳ９で第１のスイッチング素子２２をオフし、ステップＳ６で第２のスイッチング素子Ｓ２３をオンする。これにより、スイッチング素子Ｓ２３での損失を抑える。最後にステップＳ１１で、ステップＳ１での電流フィードバック制御の演算結果に基づき、所定のデューティ比でブリッジ回路Ｓ１１をＰＷＭ駆動する。以上の動作により、昇圧動作しない場合にも、第１のコンバータ２の損失を抑えながら、モータ電流のフィードバック制御が達成される。
【００３９】
最後に、ステップＳ１２〜Ｓ１５は、ステップＳ２において、第１のコンバータ２が故障と判定された場合の処理である。まず、ステップＳ１２でリレー６をオフする。これにより、例えばスイッチング素子２２が短絡故障している場合などに、発火等を未然に防ぐことができる。また、ステップＳ１３で第１のスイッチング素子Ｓ２２を、ステップＳ１４で第２のスイッチング素子Ｓ２３をオフ駆動し、モータ３を確実にオフしておく。最後にステップＳ１５で、ブリッジ回路Ｓ１５をオフする。
【００４０】
次に、ブリッジ回路４の駆動回路について説明する。図４はブリッジ回路４の駆動回路の構成を説明する図である。図１と同一箇所については同じ符号を付しており、説明は省略する。７１〜７３は、インタフェース回路７の一部であり、７１はブリッジ回路４を構成する電源側のＭＯＳ型ＦＥＴを駆動する電源側スイッチング素子駆動回路、７２は接地側のＭＯＳ型ＦＥＴを駆動する接地側スイッチング素子駆動回路である。７３は、電源側スイッチング素子駆動回路７１の電源である第２のコンバータである。なお、図４には、ブリッジ回路４の１つのアームの駆動回路だけを示しているが、他のアームに関しても同様に駆動回路が構成されている。
【００４１】
図４に示す通り、ブリッジ回路４はＮチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴで構成されている。電源側のＭＯＳ型ＦＥＴは、ソース電位が第１のコンバータ２の出力電圧Ｖｏと等しくなるので、導通させる場合にはＶｏよりも高い電圧をゲートに印加しなければならない。そこで、第１のコンバータ２の出力電圧を第２のコンバータ７３に接続し、Ｖｏを昇圧して電源側スイッチング素子駆動回路７１の電源としている。一方、接地側のＭＯＳ型ＦＥＴのソースは接地電位なので、バッテリ１を接地側スイッチング素子駆動回路７２の電源としている。
【００４２】
ブリッジ回路４の駆動回路を以上のように構成することによって、ブリッジ回路４を構成するＭＯＳ型ＦＥＴを充分安定してオン／オフすることができ、また、電源側のＭＯＳ型ＦＥＴにのみ第２のコンバータを接続していることから、接地側に不必要なコンバータを設けることなく、より効率の良いシステムを構築することができる。
【００４３】
以上のように、本実施例におけるステアリング制御装置は、操舵速度が速いときでも十分なモータ出力トルクを発生させることができ、しかも効率が良い。なお、整流ダイオードとしてＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用い、昇圧の起動停止に応じてＭＯＳ型ＦＥＴをオン、オフさせることで、素子数を減らし、かつ、昇圧停止時の損失を低減していたが、コンバータはこの回路に限らず、どのような構成でも上記効果は得られる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、モータ電流の偏差が所定値以上の場合に、即時昇圧を開始していたが、上記条件が所定時間継続時に第１のコンバータ２で昇圧を開始する構成としてもよい。これにより、昇圧条件判定のハンチングを防止することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では、目標値−検出値＞判定値にて第１のコンバータ２による昇圧を開始し、目標値−検出値≦判定値にて第１のコンバータ２による昇圧を停止していたが、判定条件にヒステリシスを設け、第１のコンバータ２による昇圧を停止の条件を目標値−検出値≦上記判定値より小さい第２判定値とする構成としてもよい。これにより、昇圧条件判定のハンチングを防止することができる。
【００４６】
また、第１のコンバータ２で昇圧を開始する時に、ブリッジ回路４のＰＷＭデューティ比を１００％としていたが、電流フィードバック制御Ｓ１の演算結果に応じてＰＷＭ駆動を継続してもよい。これにより、操舵速度が速い場合でもより精度良くモータ電流を制御できる。
【００４７】
また、ステップＳ３での操舵速度判定の判定値を、電源電圧やモータ電流等に応じて変化させるようにしても良い。
【００４８】
また、図３からわかるように、Ｉ１が小さいほど、Ｎ１は大きくなり、より速い操舵速度までモータ電流は目標値を下回ることがない。すなわち、モータの負荷が高くモータ電流が大きいほど、より遅い操舵速度でモータ電流が目標値を下回ることとなるので、パワーステアリング装置においては、低速走行中でモータの出力トルク不足がより顕著となる。そこで、低速時に限って上述した回転速度の判定による昇圧要否判定を実施する構成としてもよい。これにより、走行中の不必要なコンバータの動作を抑え、より損失を低減でき、より高効率のシステムを構築することができる。
【００４９】
また、上記実施の形態では、ステップＳ２において第１のコンバータ２が故障と判定された時にはモータ駆動を停止することとしていたが、昇圧動作だけを停止し、モータ駆動を継続する構成としてもよい。また、コンバータの故障時には警告灯等で運転者に警告してもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では、操舵角やモータの回転速度を検出するセンサを用いず、目標値とモータ電流の偏差によってモータの回転速度が速いか否かを判定することとし、上述したシステム効率の向上効果以外に、システムの小型化、コスト低減などの効果をも奏していたが、本発明の最も重要なシステム効率の向上効果のみを得るのであれば、上述したセンサを備え、これらのセンサから得た回転速度によって昇圧の要否を判定する構成としてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
実施の形態２．
上記実施の形態では、第１のコンバータ２をモータ電流フィードバック制御の演算結果のみに基づいて起動、停止していたが、第１のコンバータの出力電圧が所定値になるようにフィードバック制御し、定電圧化してもよい。これにより、昇圧後の電圧が安定し、よりモータの制御性が向上して、パワーステアリング装置においては操舵フィーリングが向上する。
【００５２】
また、昇圧後の電圧Ｖｏが、所定値以下となるように第１のコンバータ２を駆動するようにしてもよい。これにより、第１のコンバータ２の出力電圧Ｖｏが供給される各回路を、高電圧から保護することができる。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態では、電流偏差によって昇圧動作の要否を判定していたが、モータの印加電圧が所定値以上の場合に昇圧動作が必要と判定してもよい。すなわち、印加電圧が高くなるのは、モータの逆起電力の影響によりモータ電流フィードバック制御がＰＷＭデューティ１００％近くを指示している場合であり、このような場合には所望のモータ出力トルクを得るためには、さらに印加電圧を高めることが必要となるため、印加電圧が所定値以上の場合には昇圧動作を行うということである。この場合、電流偏差が生じる前に昇圧するので、より操舵フィーリングを改善することができる。
【００５４】
また、印加電圧とモータ電流から、逆起電力を演算し、逆起電力が所定値以上の場合に回転速度が速いと判定すればより厳密に判定できる。
【００５５】
【発明の効果】
この発明にかかるステアリング制御装置は、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流と印加電圧に基づいて逆起電力を演算し、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、回転センサ等を特別に設けずにモータの回転速度が高いか否かを判断することができ、システムの大型化、コスト増加を招くことなく、実際に電源電圧の昇圧が必要なモータの回転数が高く逆起電力の影響でモータ発生トルクが不足するような場合にのみ電源電圧を昇圧することができ、昇圧の頻度を低くして装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００５７】
また、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流を所定の目標値にすべく制御し、上記モータ電流が上記目標値を下回る場合に上記電源の電圧を昇圧して上記モータを駆動するべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、実際に電源電圧の昇圧が必要なモータの回転数が高く逆起電力の影響でモータ発生トルクが不足するような場合にのみ電源電圧を昇圧することができ、昇圧の頻度を低くして装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するともに、回転センサ等を特別に設けずにモータの回転数が高いか否かを判断することができ、システムの小型化、コスト低減などの効果をも奏することができるものである。
【００５８】
さらにまた、電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、上記モータの電流を所定の目標値にするべく制御し、モータ印加電圧が所定値を上回る場合にモータの逆起電力が所定値以上と判定するものであり、実際に電源電圧の昇圧が必要なモータの回転数が高く逆起電力の影響でモータ発生トルクが不足するような場合にのみ電源電圧を昇圧することができ、昇圧の頻度を低くして装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するともに、回転センサ等を特別に設けずにモータの回転数が高いか否かを判断することができ、システムの小型化、コスト低減などの効果をも奏することができるものである。さらに、電流偏差が生じる前に昇圧するので、より操舵フィーリングを改善することができるという格別な効果をも奏するものである。
【００５９】
また、電源の電圧を昇圧する判定条件が所定時間以上継続した場合に電源の電圧を昇圧してモータを駆動するべくモータ駆動回路を制御するものであり、昇圧するか否かの判定のハンチングを防止することができるという効果を奏するものである。
【００６０】
また、モータは、永久磁石界磁のモータとするものであり、操舵速度が遅い場合には、より小さい電流で大きな出力トルクを得られ、装置全体の効率を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００６１】
また、モータ駆動回路は、少なくとも、電源電圧に接続される第１のコンバータと、モータに接続されるブリッジ回路で構成するものであり、モータを正方向、逆方向に回転させる必要のあるステアリング制御装置を容易に構成することができるという効果を奏するものである。
【００６２】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を駆動するために第１のコンバータの出力電圧をさらに昇圧する第２のコンパレータを備えるものであり、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を充分安定してオン／オフさせることができるという効果を奏するものである。
【００６３】
また、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子のうち電源側のスイッチング素子のみが第２のコンバータで駆動するものであり、接地側に不必要なコンバータを設けることなく、より効率の良いシステムを構築することができるという効果を奏するものである。
【００６４】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの入力電圧を監視するものであり、第１のコンバータの故障を検出することができ、故障発生時には第１のコンバータを遮断する等の適切な処置を行うことができるという効果を奏するものである。
【００６５】
また、制御手段は、少なくとも第１のコンバータの出力電圧を監視するものであり、第１のコンバータの故障を検出することができ、故障発生時には第１のコンバータを遮断する等の適切な処置を行うことができるという効果を奏するものである。
【００６６】
また、制御手段は、第１のコンバータの出力電圧を所定の目標値にするべく制御するものであり、昇圧後の電圧が安定し、よりモータの制御性が向上して、パワーステアリング装置においては操舵フィーリングが向上するという効果を奏するものである。
【００６７】
また、制御手段は、昇圧した電圧を所定値以下にするべく制御するものであり、第１のコンバータが不必要な高電圧を発生することを防止でき、第１のコンバータの出力電圧が供給されるブリッジ回路等を発生する高電圧から保護することができるという効果を奏するものである。
【００６８】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、第１の昇圧動作を停止するものであり、第１のコンパレータを構成する素子の焼損、それに伴う発煙、発火等を未然に防ぐことができるという効果を奏するものである。
【００６９】
また、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、モータへの通電を停止するものであり、故障時にはシステムの制御を停止するという適切なフェールセーフ処置を行うことができるという効果を奏するものである。
【００７０】
また、電源と、モータ駆動回路は、スイッチ手段を介して接続されており、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、スイッチ手段の接点を開放するものであり、例えばモータ駆動回路を構成するスイッチング素子が短絡故障している場合などに、発火等を未然に防ぐことができるという効果を奏するものである。
【００７１】
また、第１のコンバータが昇圧動作する場合には、ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動するデューティ比を１００％とするものであり、ブリッジ回路のスイッチング損失を０にすることができ、効率がより向上するという効果を奏するものである。
【００７２】
また、第１のコンバータが昇圧動作しない場合には、第１のコンバータを構成する整流ダイオードの端子間を短絡するものであり、昇圧動作しない場合に、大１のコンバータを構成する素子による損失を防止することができるという効果を奏するものである。
【００７３】
さらに、第１のコンバータを構成する整流ダイオードに、ＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用いるものであり、素子数を減らし、かつ、昇圧停止時の損失を低減するという効果を奏するものである。
【００７４】
さらにまた、制御手段は、第１のコンバータと、ブリッジ回路の、少なくともどちらか一方をパルス駆動することにより、モータの電流が所定の目標値となるように制御するものであり、常に適切な電流制御を達成することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置を示すブロック図である。
【図２】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置の動作を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置のモータの特性を示す説明図である。
【図４】 この発明の一実施の形態にかかるステアリング装制御置のモータ駆動回路を示すブロック図である。
【図５】 従来のステアリング装制御置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 第１のコンバータ
３ モータ
４ ブリッジ回路
５ モータ電流検出回路
６ リレー
７ インタフェース回路
８ マイクロコントローラ
２１ チョークコイル
２２ 第１のスイッチング素子
２３ 第２のスイッチング素子
２４ コンデンサ
７１ 電源側スイッチング素子駆動回路
７２ 接地側スイッチング素子駆動回路
７３ 第２のコンバータ
Claims (19)
- 電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流と印加電圧に基づいて逆起電力を演算し、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御することを特徴とするステアリング制御装置。
- 電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの電流を所定の目標値にすべく制御し、上記モータ電流が上記目標値を下回る場合に上記電源の電圧を昇圧して上記モータを駆動するべく上記モータ駆動回路を制御することを特徴とするステアリング制御装置。
- 電源と、減速機を介してステアリング系に接続されたモータと、上記電源を所定の電圧に変換して上記モータに印加するモータ駆動回路と、上記モータ駆動回路を制御する制御手段からなり、上記制御手段は、上記モータの逆起電力が所定値以上の場合に上記電源の電圧を昇圧すべく上記モータ駆動回路を制御するものであり、上記モータの電流を所定の目標値にするべく制御し、モータ印加電圧が所定値を上回る場合にモータの逆起電力が所定値以上と判定することを特徴とするステアリング制御装置。
- 電源の電圧を昇圧する判定条件が所定時間以上継続した場合に電源の電圧を昇圧してモータを駆動するべくモータ駆動回路を制御することを特徴とする請求項１〜３何れか記載のステアリング制御装置。
- モータは、永久磁石界磁のモータであることを特徴とする請求項１〜４何れか記載のステアリング制御装置。
- モータ駆動回路は、少なくとも、電源電圧に接続される第１のコンバータと、モータに接続されるブリッジ回路で構成されることを特徴とする請求項１〜５何れか記載のステアリング制御装置。
- ブリッジ回路を構成するスイッチング素子を駆動するために第１のコンバータの出力電圧をさらに昇圧する第２のコンバータを備えることを特徴とする請求項６記載のステアリング制御装置。
- ブリッジ回路を構成するスイッチング素子のうち電源側のスイッチング素子のみが第２のコンバータで駆動されることを特徴とする請求項７記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、少なくとも第１のコンバータの入力電圧を監視することを特徴とする請求項６記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、少なくとも第１のコンバータの出力電圧を監視することを特徴とする請求項６記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、第１のコンバータの出力電圧を所定の目標値にするべく制御することを特徴とする請求項６〜１０何れか記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、昇圧した電圧を所定値以下にするべく制御することを特徴とする請求項１１に記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、第１のコンバータの昇圧動作を停止することを特徴とする請求項９〜１２何れか記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、モータへの通電を停止することを特徴とする請求項９〜１３何れか記載のステアリング制御装置。
- 電源と、モータ駆動回路は、スイッチ手段を介して接続されており、制御手段は、第１のコンバータが異常と判定した場合に、スイッチ手段の接点を開放することを特徴とする請求項９〜１３の何れか記載のステアリング制御装置。
- 第１のコンバータが昇圧動作する場合には、ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動するデューティ比を１００％とすることを特徴とする請求項６〜１５に記載のステアリング制御装置。
- 第１のコンバータが昇圧動作しない場合には、第１のコンバータを構成する整流ダイオードの端子間を短絡することを特徴とする請求項５〜１６の何れか記載のステアリング制御装置。
- 第１のコンバータを構成する整流ダイオードに、ＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを用いることを特徴とする請求項５〜１７の何れか記載のステアリング制御装置。
- 制御手段は、第１のコンバータと、ブリッジ回路の、少なくともどちらか一方をパルス駆動することにより、モータの電流が所定の目標値となるように制御することを特徴とする請求項５〜１８の何れか記載のステアリング制御装置。
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