JP3795827B2

JP3795827B2 - Electric power steering device

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Publication number: JP3795827B2
Application number: JP2002122158A
Authority: JP
Inventors: 浩鈴木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003312514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の操舵系に電動機による操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは、電動機を駆動する電動機駆動手段と直流電源との間に昇圧回路を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の操舵系には車載バッテリからの供給電流に基づき回転駆動する電動機（以下、モータともいう。）の回転力を利用してステアリングホイールの操作を補助する電動パワーステアリング装置が用いられている。即ち、運転者がステアリングホイールを回転させて操舵を行ったときには、その操舵トルクに基づき決定されたアシスト指令電流によりモータが回転駆動され、必要な操舵補助力が前記モータからステアリング機構に与えられるようになっている。
【０００３】
ところで、このような電動パワーステアリング装置において、前記モータの回転時には逆起電力が発生する。そのため、前記モータの駆動回路には、この逆起電力に打ち勝つだけの電圧を印加してやる必要がある。また、このような駆動回路に前記車載バッテリのバッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖ）を直に印加するものとすると、モータの大型化及び使用配線の太線化が避けられず、装置コストが増加してしまう。そこで、従来から、前記バッテリとモータの駆動回路との間に昇圧回路を介在させ、この昇圧回路でバッテリ電圧を昇圧（例えば、１２Ｖ→２０Ｖ）させた後、前記モータの駆動回路に印加するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の電動パワーステアリング装置では、次のような問題があった。即ち、ステアリングホイールを操舵エンドまで切った状態（操舵エンド当て状態）では、モータへの供給電流は必要であるものの、そのモータは回転していないため逆起電力はゼロであり、前記昇圧回路においてバッテリ電圧を昇圧させる必要性はない。しかしながら、前述した従来の電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールが操舵エンド当て状態となったときにも、昇圧回路では前記バッテリ電圧を非操舵エンド当て状態の場合と同様に昇圧していた。そのため、操舵エンド当て状態が生じる度に、不必要な昇圧動作が繰り返し行われることになり、その結果、昇圧回路を構成する昇圧用コイルやスイッチング素子が発熱して昇圧回路が損失を受けてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、上記したような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、操舵エンド当て状態での不必要な昇圧動作を抑制することで、かかる昇圧動作に起因した昇圧回路の発熱による損失を防止し得る電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、直流電源と電動機駆動手段の間がＰＷＭ駆動されるスイッチング素子のオンオフ動作に基づき電源電圧を昇圧可能な昇圧回路を介して接続され、少なくともステアリングホイールの操舵トルクに基づき決定される電動機制御信号に従って前記電動機駆動手段が操舵補助用の電動機を駆動する電動パワーステアリング装置において、前記ステアリングホイールの操舵トルク状態を判定する操舵トルク状態判定手段と、前記操舵トルク状態判定手段による判定内容が所定の操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には、前記昇圧回路からの出力電圧の電圧値が低下するように前記昇圧回路における昇圧動作を制御する制御手段とを備えたことを要旨とした。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が操舵エンド当て状態を示す判定内容から非操舵エンド当て状態を示す判定内容になった場合には、前記出力電圧の電圧値が低下前の電圧値に復帰するように前記昇圧回路における昇圧動作を制御することを要旨とした。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記昇圧回路における昇圧電圧の目標値を、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が、非操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１昇圧目標値に設定し、操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１昇圧目標値よりも低い第２昇圧目標値に設定することを要旨とした。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記昇圧回路におけるスイッチング素子のＰＷＭ駆動指令値の上限値を、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が、非操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１上下値に設定し、操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１上限値よりも低い第２上限値に設定することを要旨とした。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記昇圧回路における昇圧動作を、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が、非操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には許容し、操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には禁止することを要旨とした。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には、前記出力電圧の電圧値が時間の経過と共に低下するように、前記昇圧回路における昇圧動作を制御することを要旨とした。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が操舵エンド当て状態を示す判定内容から非操舵エンド当て状態を示す判定内容になった場合には、前記出力電圧の電圧値が時間の経過と共に復帰するように、前記昇圧回路における昇圧動作を制御することを要旨とした。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記昇圧回路は、前記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スイッチング素子及び第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が駆動制御されることにより、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構成とされていることを要旨とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した電動パワーステアリング装置の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００１５】
図１は、電動パワーステアリング装置の概略を示すものであり、同図に示すように、ステアリングホイール１に連結したステアリングシャフト２にはトーションバー３が設けられ、このトーションバー３には操舵トルクτを検出するためのトルクセンサ４が装着されている。即ち、ステアリングシャフト２が回転してトーションバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れ、その捩れ、即ちステアリングホイール１にかかる操舵トルクτをトルクセンサ４が検出する構成とされている。
【００１６】
前記ステアリングシャフト２には減速機５が固着され、この減速機５には電動機としての電動モータ（以下、モータという）６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。なお、前記モータ６には、三相同期式永久磁石モータで構成したブラシレスモータが使用されている。また、前記モータ６には、同モータ６の回転角を検出するためのエンコーダにより構成された回転角センサ３０が組み付けられている（図２参照）。回転角センサ３０は、モータ６の回転子の回転に応じてπ／２ずつ位相の異なる２相パルス列信号と基準回転位置を表す零相パルス列信号を出力する。
【００１７】
更に、前記減速機５にはピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端にはピニオン９が固着され、このピニオン９はラック１０と噛合している。ラック１０の両端にはタイロッド１２が固設され、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には前輪１４が固着され、また、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。従って、前記モータ６が回転すると、その回転数は減速機５によって減少されてピニオンシャフト８に伝達され、ピニオン及びラック機構１１を介してラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。
【００１８】
また、前輪１４には車速センサ１６が設けられており、車速センサ１６は、その時の車速Ｖを前輪１４の回転数に相対する周期のパルス信号として電動パワーステアリング制御装置（以下、制御装置という）２０に出力する。一方、前記トルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクτに応じた電圧を前記制御装置２０に出力している。
【００１９】
この制御装置２０は、操舵状態判定手段及び制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１による演算処理を行わせるための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。また、前記ＲＯＭ２２には、図示しない基本アシストマップが格納されている。基本アシストマップは、操舵トルクτ（回動トルク）に対応し、かつ車速Ｖに応じた基本アシスト電流を求めるためのものであり、操舵トルクτに対する基本アシスト電流が記憶されている。
【００２０】
また、前記ＲＯＭ２２には、前記ステアリングホイール１が操舵エンド当て状態にあるか否かを判定するための操舵状態判定用の閾値τ０が記憶されている。この閾値τ０は、例えば１０ニュートンなど通常の操舵状態である非操舵エンド当て状態時にはあり得ない値が選択され、前記判定時にはＣＰＵ２１により読み出されて、そのときの操舵トルクτと比較されるように設定されている。従って、ＣＰＵ２１は、トルクセンサ４から入力された操舵トルクτが、前記閾値τ０未満であれば非操舵エンド当て状態と判定し、前記閾値τ０以上であれば操舵エンド当て状態と判定する。
【００２１】
なお、前記ＣＰＵ２１が操舵トルクτ等に基づきモータ６を駆動制御する機能については公知の構成であるため、この点については、以下、簡単に説明する。即ち、トルクセンサ４からの操舵トルクτ及び車速センサ１６からの車速Ｖが入力されると、前記ＣＰＵ２１は、操舵トルクτの増加に従って増加すると共に車速Ｖの増加に従って減少するアシストトルクを計算する。また、前記車速Ｖと共に前記回転角センサ３０からモータ６の回転角が入力されると、ステアリングシャフト２の戻しトルクを計算する。そして、このアシストトルクと戻しトルクを加算して得た指令トルクに基づき、前記操舵トルクτと車速Ｖに対応したアシスト指令電流を計算し、電動機制御信号としてのＰＷＭ制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵをインバータ回路であるモータ駆動装置（電動機駆動手段）３５に出力する。
【００２２】
図２に示すように、モータ駆動装置３５は、ＦＥＴ(Field-Effect Transistor) ８１Ｕ，８２Ｕの直列回路と、ＦＥＴ８１Ｖ，８２Ｖの直列回路と、ＦＥＴ８１Ｗ，８２Ｗの直列回路とを並列に接続して構成されている。各直列回路には、直流電源としての車載バッテリ（以下、バッテリという）Ｂの電源電圧が昇圧回路１００を介して印加されるようになっている。そして、ＦＥＴ８１Ｕ，８２Ｕ間の接続点８３Ｕがモータ６のＵ相巻線に接続され、ＦＥＴ８１Ｖ，８２Ｖ間の接続点８３Ｖがモータ６のＶ相巻線に接続され、ＦＥＴ８１Ｗ，８２Ｗ間の接続点８３Ｗがモータ６のＷ相巻線に接続されている。
【００２３】
ＦＥＴ８１Ｕ，８２Ｕ、ＦＥＴ８１Ｖ，８２Ｖ及びＦＥＴ８１Ｗ，８２Ｗには、それぞれ前記ＣＰＵ２１からＰＷＭ制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵ（各相のＰＷＭ制御信号にはＰＷＭ波信号及びモータ６の回転方向を表す信号を含む）が入力される。そして、モータ駆動装置３５は、ＰＷＭ制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の励磁電流を発生して、３相の励磁電流路を介してモータ６にそれぞれ供給する。また、３相の励磁電流路のうちＵ相とＶ相の２つの励磁電流路には電流センサ７１，７２が設けられ、各電流センサ７１，７２は、モータ６に対する３相の励磁電流のうち、２つの励磁電流Ｉｕ，Ｉｖを検出して前記ＣＰＵ２１に出力する。
【００２４】
次に、バッテリ電圧ＶPIGを昇圧する昇圧回路１００について説明する。
図２に示すように、昇圧回路１００は、バッテリＢとモータ駆動装置３５と間の電流供給回路に設けられている。そして、図３に示すように、本実施形態の昇圧回路１００では、印加点Ｐ１と電圧印加点Ｐ２の間に、昇圧用コイル（以下、単にコイルという）ＬとトランジスタＱ２が直列に接続されている。前記トランジスタＱ２は、ソースがコイルＬに接続され、ドレインが電圧印加点Ｐ２に接続されている。又、トランジスタＱ２のゲートは制御装置２０のＣＰＵ２１に接続されている。Ｄ２はトランジスタＱ２の寄生ダイオードである。又、印加点Ｐ１は整流用のコンデンサＣ１を介して接地されている。電圧印加点Ｐ２は昇圧用のコンデンサＣ２を介して接地されている。前記コンデンサＣ２は昇圧用コイルによる昇圧電圧を平滑するコンデンサに相当する。
【００２５】
トランジスタＱ１は、ドレインがコイルＬとトランジスタＱ２の接続点に接続され、ソースが接地されている。又、トランジスタＱ１のゲートは制御装置２０のＣＰＵ２１に接続されている。Ｄ１はトランジスタＱ１の寄生ダイオードである。電圧印加点Ｐ２の電圧検出のために、電圧印加点Ｐ２は制御装置２０のＣＰＵ２１の図示しない電圧入力ポートに接続され、出力電圧ＶBPIGを検出可能にされている。前記トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２はｎチャンネル形のＭＯＳＦＥＴからなり、トランジスタＱ１は第１スイッチング素子を構成し、トランジスタＱ２は第２スイッチング素子を構成している。
【００２６】
次に、前記制御装置２０のＣＰＵ２１がトランジスタＱ１，Ｑ２を制御する機能構成について説明する。
図４は、ＣＰＵ２１の機能ブロック図を示している。すなわち、ＣＰＵ２１内部において、プログラムで実行される機能を示す制御ブロック図である。なお、同制御ブロック図で図示されている各部は、独立したハードウエアを示すものではなく、ＣＰＵ２１で実行される機能を示している。
【００２７】
ＣＰＵ２１は、演算器１１０、ＰＩＤ制御部１２０、ＰＷＭ演算部１３０、Ａ／Ｄ変換部１５０、昇圧電圧設定部１６０を備えている。演算器１１０は、昇圧電圧設定部１６０で設定された昇圧電圧の目標値（以下、目標昇圧電圧という）ＶBPIG＊と、Ａ／Ｄ変換部１５０を介して入力した昇圧回路１００からの出力電圧（実際の昇圧電圧）ＶBPIGとの偏差を算出し、ＰＩＤ制御部１２０にその偏差を供給する。なお、本実施形態では、目標昇圧電圧ＶBPIG＊として、第１昇圧目標値（２０Ｖ）Ｖ１及び第２昇圧目標値（１２Ｖ）Ｖ２のうちいずれか一方が前記昇圧電圧設定部１６０により設定される。
【００２８】
ＰＩＤ制御部１２０は、前記演算器１１０で算出された偏差を縮小すべく、その偏差に比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分（Ｄ）処理を施して、トランジスタＱ１，Ｑ２の制御量を演算する。そして、ＰＩＤ制御部１２０にて演算された制御量は、さらにＰＷＭ演算部１３０によって制御量に対応するデューティ比αが演算されてデューティ比駆動信号に変換され、該変換されたデューティ比駆動信号が各トランジスタＱ１，Ｑ２に印加される。なお、本実施形態では前記演算されたデューティ比駆動信号がトランジスタＱ１とトランジスタＱ２に対して交互にオンオフ駆動制御されるように印加される。
【００２９】
従って、ＣＰＵ２１から所定デューティ比（オンデューティ）αのデューティ比駆動信号がトランジスタＱ１，Ｑ２に印加されると、昇圧回路１００ではトランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオンオフ駆動される。すると、コイルＬでエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、トランジスタＱ２のドレイン側に放出の際、高電圧が現れる。即ち、トランジスタＱ１がオンして、トランジスタＱ２がオフすると、トランジスタＱ１を介して接地側（なお、グランドということがある）に電流が流れる。次にトランジスタＱ１がオフとなると、コイルＬに流れる電流が遮断される。コイルＬに流れる電流が遮断されると、この電流の遮断による磁束の変化を妨げるように、オン作動しているトランジスタＱ２のドレイン側に高電圧が発生する。この繰り返しによって、トランジスタＱ２のドレイン側に高電圧が繰り返し発生し、コンデンサＣ２で平滑（充電）され、出力電圧ＶBPIG として点Ｐ２に生じる。
【００３０】
なお、このとき、昇圧回路１００により昇圧された電圧（出力電圧ＶBPIG）は、制御装置２０（ＣＰＵ２１）から出力されるデューティ比駆動信号のデューティ比αと関連する。即ち、デューティ比αが大きければ出力電圧ＶBPIGは高くなり、一方、デューティ比αが小さければ出力電圧ＶBPIGは低くなる。そして、この出力電圧ＶBPIGがモータ駆動装置３５に印加され、前記各ＦＥＴ（８１Ｕ等）がそれぞれＣＰＵ２１からのＰＷＭ制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに基づきオンオフすることにより、モータ駆動装置３５からは各相のＰＷＭ制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵに対応した３相の励磁電流がモータ６に供給される。
【００３１】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置２０（ＣＰＵ２１）がステアリングホイール１の操舵状態に応じて行う昇圧制御ルーチンについて、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００３２】
さて、図５に示すように、本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１において、ステアリングホイール１の操舵に伴う操舵トルクτがトルクセンサ４からＣＰＵ２１に入力される。すると、次のステップＳ２において、ＣＰＵ２１は、入力された操舵トルクτの大きさがＲＯＭ２２に記憶されている操舵状態判定用の閾値τ０未満か否かを判定する。そして、その判定内容が肯定的判定の場合には、次のステップＳ３に移行し、目標昇圧電圧ＶBPIG＊の設定を行う。
【００３３】
即ち、前記ステップＳ２の判定内容が肯定的判定であるということは、ステアリングホイール１の操舵状態が通常の操舵状態である非操舵エンド当て状態であることを示している。そのため、ＣＰＵ２１は、昇圧電圧設定部１６０において第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）を目標昇圧電圧ＶBPIG＊として設定する。従って、以後は、この第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）に設定された目標昇圧電圧ＶBPIG＊とＡ／Ｄ変換部１５０を介して入力される出力電圧（実際の昇圧電圧）ＶBPIGとの偏差に基づいたデューティ比αのデューティ比駆動信号に従いトランジスタＱ１，Ｑ２はオンオフ駆動されることになる。
【００３４】
一方、前記ステップＳ２の判定内容が否定的判定の場合には、ステップＳ４に移行し、前記ステップＳ３の場合とは異なった目標昇圧電圧ＶBPIG＊の設定を行う。即ち、前記ステップＳ２の判定内容が否定的判定であるということは、ステアリングホイール１の操舵状態が操舵エンド当て状態であることを示している。そのため、ＣＰＵ２１は、昇圧電圧設定部１６０において、第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）よりも低い第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）を目標昇圧電圧ＶBPIG＊として設定する。従って、以後は、この第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に設定された目標昇圧電圧ＶBPIG＊とＡ／Ｄ変換部１５０を介して入力される出力電圧（実際の昇圧電圧）ＶBPIGとの偏差に基づいたデューティ比αのデューティ比駆動信号に従いトランジスタＱ１，Ｑ２はオンオフ駆動されることになる。
【００３５】
この第１実施形態における昇圧制御の変化状況を経時的に示すと、例えば図６のようになる。なお、同図において、時刻ｔ０〜ｔ１の間はステアリングホイール１の操舵開始前の期間、時刻ｔ１〜ｔ２の間は通常の非操舵エンド当て状態の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の間は操舵エンド当て状態の期間、そして時刻ｔ３以後の期間は再び通常の非操舵エンド当て状態とされた期間を示しているものとする。
【００３６】
さて、この図６に示すような操舵状況にあって、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では操舵開始前でありバッテリ電圧ＶPIGを昇圧させる必要もないことから、目標昇圧電圧ＶBPIG＊はバッテリ電圧ＶPIGと等しい第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に設定されて維持される。そして、時刻ｔ１において操舵が開始された後は、その操舵状態が非操舵エンド当て状態で継続する限り、前記ステップＳ２での判定内容が肯定的判定になるため、目標昇圧電圧ＶBPIG＊は第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）に設定されて維持される。
【００３７】
そして、時刻ｔ２において操舵状態が非操舵エンド当て状態から操舵エンド当て状態に変化すると、前記ステップＳ２での判定内容が否定的判定になるため、目標昇圧電圧ＶBPIG＊は第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）から第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に低下させられる。そして、時刻ｔ３において再び操舵状態が操舵エンド当て状態から非操舵エンド当て状態に復帰すると、前記ステップＳ２での判定内容が肯定的判定になるため、目標昇圧電圧ＶBPIG＊は再び第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）に設定されて維持される。
【００３８】
従って、第１実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）本実施形態では、ステアリングホイール１の操舵状態をトルクセンサ４から入力された操舵トルクτが所定の閾値τ０未満か否かにより通常の操舵状態である非操舵エンド当て状態か操舵エンドまで操舵した状態の操舵エンド当て状態かを判定する操舵状態判定手段（ＣＰＵ２１）を備えた。そして、この操舵状態判定手段（ＣＰＵ２１）により操舵状態が操舵エンド当て状態にあると判定された場合には昇圧回路１００における目標昇圧電圧ＶBPIG＊を非操舵エンド当て状態の場合の第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）よりも低い第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に低下させる制御手段（ＣＰＵ２１）を備えた。
【００３９】
従って、昇圧回路１００からの出力電圧ＶBPIGの電圧値が操舵エンド当て状態の場合には非操舵エンド当て状態の場合よりも低下することになる。そのため、昇圧回路１００における前記デューティ比駆動信号のデューティ比αも小さくなって、モータ駆動装置３５への供給電流も小さなものとなる。従って、電源電圧であるバッテリ電圧ＶPIGを昇圧させる必要のない操舵エンド当て状態での不必要な昇圧動作が抑制されることにより、昇圧用コイルＬやトランジスタＱ１，Ｑ２等の発熱に基づく昇圧回路１００の損失を防止することができる。
【００４０】
（２）しかも、昇圧回路１００からの出力電圧ＶBPIGの電圧値を操舵エンド当て状態の場合に非操舵エンド当て状態の場合よりも低下させる手法として、本実施形態では、昇圧回路１００における目標昇圧電圧ＶBPIG＊を第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）よりも低い第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に低下させる構成とした。従って、目標昇圧電圧ＶBPIG＊との偏差に基づきフィードバック制御されて出力される出力電圧ＶBPIGを操舵エンド当て状態のときには確実に低下させることができる。
【００４１】
（３）また、本実施形態では、前記目標昇圧電圧ＶBPIG＊を操舵エンド当て状態時に第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に低下させた後において、操舵状態が非操舵エンド当て状態になった場合には低下前の第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）に復帰させる制御手段（ＣＰＵ２１）を備えた。従って、ステアリングホイール１の操舵状況の変化に対応して、昇圧動作が不必要なとき（操舵エンド当て状態のとき）のみ昇圧回路１００の昇圧動作を抑制する一方、昇圧動作が必要なとき（非操舵エンド当て状態のとき）には適切に昇圧動作を行わせることができる。
【００４２】
（４）また、本実施形態では、昇圧用コイルＬ、昇圧用コンデンサＣ２等と共に第１及び第２スイッチング素子（トランジスタＱ１，Ｑ２）により昇圧回路１００を構成するようにした。即ち、制御装置２０が、目標昇圧電圧ＶBPIG＊と出力電圧ＶBPIGとの偏差に基づき、トランジスタＱ１，Ｑ２を力行時及び回生時に、交互にオンオフさせてモータ６（電動機）の供給電圧を昇圧し、回生する構成とした。
【００４３】
従って、例えばトランジスタＱ２の代わりにダイオードを使用した場合とは異なり、力行時には、トランジスタＱ１をオフしトランジスタＱ２をオンした際に流れる電流による発熱量（ロス）が少ないため、効率を上げることができる。又、回生時においては、出力電圧ＶBPIGが上昇しても、トランジスタＱ２がオンされるため、バッテリＢに電流が流れ、出力電圧ＶBPIGの上昇を回避することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
【００４４】
なお、この第２実施形態は、第１実施形態と比較した場合、図５に示した昇圧制御ルーチンにおけるステップＳ３，Ｓ４の制御内容が異なっており、その他の構成は第１実施形態とほぼ同じ構成とされている。従って、第１実施形態と同一構成又は相当する構成については、同一符号を付して、説明を省略し、異なるところを中心にして説明する。
【００４５】
さて、前記第１実施形態の場合には、図５のステップＳ３において目標昇圧電圧ＶBPIG＊を第１昇圧目標値Ｖ１に設定し、ステップＳ４で目標昇圧電圧ＶBPIG＊を第２昇圧目標値Ｖ２に設定していた。しかし、この第２実施形態では、図５のステップＳ３，Ｓ４において、目標昇圧電圧ＶBPIG＊ではなくスイッチング素子（トランジスタＱ１，Ｑ２）のＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を、第１上限値α１又は第２上限値α２（α１＞α２）に設定するようにしている。従って、この第２実施形態では、図５におけるステップＳ３を「α０→α１」と読み替え、ステップＳ４を「α０→α２」と読み替えるものとして以下説明する。
【００４６】
また、そのような制御ルーチンを採用するため、本実施形態のＣＰＵ２１では、図４に示す制御機能ブロック図において、ＰＷＭ演算部１３０の出力側にＰＷＭ駆動上限値設定部（図示略）を設けた構成とされている。そして、ＣＰＵ２１は、このＰＷＭ駆動上限値設定部において、前記ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を、第１上限値α１（９０％）又は第２上限値α２（５０％）にそれぞれ設定する例とされている。また、これら第１上限値α１及び第２上限値α２については前記操舵状態判定用の閾値τ０と同様に前記ＲＯＭ２２に記憶する構成とされている。そして、本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、ＣＰＵ２１の昇圧電圧設定部１６０では、目標昇圧電圧ＶBPIG＊が常にバッテリ電圧ＶPIGよりも高い一定電圧値（２０Ｖ）に設定されるものとする。
【００４７】
さて、この第２実施形態において、前述したように一部読み替えステップのある図５の昇圧制御ルーチンが開始されると、第１実施形態の場合と同様に、ステップＳ１では操舵トルクτがＣＰＵ２１に入力される。すると、次のステップＳ２では、ＣＰＵ２１により、その操舵トルクτの大きさが操舵状態判定用の閾値τ０未満か否かが判定される。そして、その判定内容が肯定的判定の場合にはステップＳ３に移行する一方、否定的判定の場合にはステップＳ４に移行し、ＣＰＵ２１は、それぞれのステップＳ３，Ｓ４においてＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を設定する。
【００４８】
即ち、前記ステップＳ２の判定内容が肯定的判定である場合には、非操舵エンド当て状態であるため、ＣＰＵ２１は、ステップＳ３で第１上限値α１（９０％）をＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０として設定する。そのため、以後は、目標昇圧電圧ＶBPIG＊（２０Ｖ）に対するフィードバック制御で算出されたＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）が第１上限値α１（９０％）を越えると、この第１上限値α１（９０％）がＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）とされる。従って、昇圧回路１００では前記第１上限値α１（９０％）に等しいＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）を上限値とするデューティ比駆動信号に従いトランジスタＱ１，Ｑ２はオンオフ駆動されることになる。
【００４９】
一方、前記ステップＳ２の判定内容が否定的判定である場合には、操舵エンド当て状態であるため、ＣＰＵ２１は、ステップＳ４で第２上限値α２（５０％）をＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０として設定する。そのため、以後は、目標昇圧電圧ＶBPIG＊（２０Ｖ）に対するフィードバック制御で算出されたＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）が第２上限値α２（５０％）を越えると、この第２上限値α２（５０％）がＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）とされる。従って、昇圧回路１００では前記第２上限値α２（５０％）に等しいＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）を上限値とするデューティ比駆動信号に従いトランジスタＱ１，Ｑ２はオンオフ駆動されることになる。
【００５０】
この第２実施形態における昇圧制御の変化状況を経時的に示すと、次のようになる。即ち、第１実施形態の説明で使用した図６の図示内容が、縦軸を目標昇圧電圧ＶBPIG＊の代わりにＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）とし、第１及び第２昇圧目標値Ｖ１，Ｖ２をそれぞれ第１及び第２上限値α１，α２としたものとなる。なお、そのように縦軸要素が変更された図６において、時刻ｔ０〜ｔ１の期間、時刻ｔ１〜ｔ２の期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間、及び時刻ｔ３以後の期間の各期間における操舵状況は第１実施形態の場合と同様のものとする。
【００５１】
さて、かかる縦軸要素が変更された図６の経時的な操舵状況にあって、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では操舵開始前でありバッテリ電圧ＶPIGが昇圧されることもないことから、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０は第２上限値（５０％）に設定されている。そして、時刻ｔ１において操舵が開始された後は、その操舵状態が非操舵エンド当て状態で継続する限り、前記ステップＳ２での判定内容が肯定的判定になるため、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０は第１上限値α１（９０％）に設定されて維持される。
【００５２】
そして、時刻ｔ２において操舵状態が非操舵エンド当て状態から操舵エンド当て状態に変化すると、前記ステップＳ２での判定内容が否定的判定になるため、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０は第１上限値α１（９０％）から第２上限値α２（５０％）に低下させられる。そして、時刻ｔ３において再び操舵状態が操舵エンド当て状態から非操舵エンド当て状態に復帰すると、前記ステップＳ２での判定内容が肯定的判定になるため、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０は再び第１上限値α１（９０％）に設定されて維持される。
【００５３】
従って、第２実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）本実施形態では、制御手段（ＣＰＵ２１）が、第１実施形態の場合と異なり、操舵状態判定手段（ＣＰＵ２１）の判定内容に基づいて、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を第１上限値α１（９０％）又は第２上限値α２（５０％）に設定する構成とした。即ち、昇圧回路１００におけるトランジスタＱ１，Ｑ２をオンオフ駆動するためのデューティ比駆動信号に対するガード値であるＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を操舵エンド当て状態のときには第１上限値α１（９０％）から第２上限値α２（５０％）まで低下させる構成とした。
【００５４】
従って、操舵エンド当て状態では、デューティ比駆動信号のデューティ比αが第２上限値α２（５０％）を越えて出力されなくなり、その結果、昇圧回路１００からの出力電圧ＶBPIGの電圧値も非操舵エンド当て状態のときよりは低下することになる。そのため、昇圧回路１００におけるデューティ比駆動信号のデューティ比αが小さくなることから、モータ駆動装置３５への供給電流も小さなものとなる。従って、電源電圧であるバッテリ電圧ＶPIGを昇圧させる必要のない操舵エンド当て状態では、第１実施形態の場合と同様に、不必要な昇圧動作が確実に抑制され、昇圧用コイルＬやトランジスタＱ１，Ｑ２等の発熱に基づく昇圧回路１００の損失を防止することができる。
【００５５】
（２）また、本実施形態では、前記ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を、操舵エンド当て状態時に第２上限値α２（５０％）に低下させた後において、操舵状態が非操舵エンド当て状態になった場合には低下前の第１上限値α１（９０％）に復帰させる制御手段（ＣＰＵ２１）を備えた。従って、第１実施形態の場合と同様に、ステアリングホイール１の操舵状況の変化に対応して、昇圧動作が不必要なとき（操舵エンド当て状態のとき）のみ昇圧回路１００の昇圧動作を抑制する一方、昇圧動作が必要なとき（非操舵エンド当て状態のとき）には適切に昇圧動作を行わせることができる。
【００５６】
（３）また、本実施形態でも、昇圧用コイルＬ、昇圧用コンデンサＣ２等と共に第１及び第２スイッチング素子（トランジスタＱ１，Ｑ２）により昇圧回路１００を構成するようにした。従って、力行時には、トランジスタＱ１をオフしトランジスタＱ２をオンした際に流れる電流による発熱量（ロス）が少ないため、効率を上げることができる。また、回生時には、出力電圧ＶBPIGが上昇しても、トランジスタＱ２がオンされるため、バッテリＢに電流が流れ、出力電圧ＶBPIGの上昇を回避することができる。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。
【００５７】
なお、この第３実施形態も、第１実施形態と比較した場合、図５に示した昇圧制御ルーチンにおけるステップＳ３，Ｓ４の制御内容が異なっており、その他の構成は第１実施形態とほぼ同じ構成とされている。従って、第１実施形態と同一構成又は相当する構成については、同一符号を付して、説明を省略し、異なるところを中心にして説明する。
【００５８】
さて、この第３実施形態では、図５のステップＳ２の判定内容が肯定的判定の場合には、次のステップＳ３において、通常どおりに目標昇圧電圧ＶBPIG＊と出力電圧ＶBPIGとの偏差に基づくフィードバッグ制御、即ち、昇圧動作が昇圧回路１００において許容される制御内容になっている。その一方、ステップＳ２の判定内容が否定的判定の場合には、次のステップＳ４において、前記昇圧動作が昇圧回路１００において禁止される制御内容になっている。
【００５９】
即ち、非操舵エンド当て状態のためステップＳ３で昇圧動作が許容された場合には、図７における時刻ｔ２前のように、トランジスタＱ１，Ｑ２がパルス周期Ｔのうちデューティ比αにより決定されたオン時間Ｔα（Ｔ−Ｔα）だけオンオフ駆動され、通常どおりの昇圧動作が昇圧回路１００で行われる。そして、操舵エンド当て状態になりステップＳ４で昇圧動作が禁止された場合には、図７における時刻ｔ２〜ｔ３の期間のように、トランジスタＱ１が全オフされる一方、トランジスタＱ２が全オンされ、モータ駆動装置３５にはバッテリ電圧ＶPIGが昇圧されることなく、そのまま印加される構成となっている。従って、この第３実施形態では、図５におけるステップＳ３が「Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフ」と読み替えられると共に、ステップＳ４が「Ｑ１を全オフ、Ｑ２を全オン」と読み替えられる。
【００６０】
従って、第３実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）本実施形態では、制御手段（ＣＰＵ２１）が、第１実施形態の場合と異なり、操舵状態判定手段（ＣＰＵ２１）の判定内容に基づいて、昇圧回路１００のトランジスタＱ１，Ｑ２を交互にオンオフ駆動させる制御、又はトランジスタＱ１を全オフすると共にトランジスタＱ２を全オンする制御の構成とした。即ち、操舵エンド当て状態の場合には、昇圧回路１００における昇圧動作そのものを全く行わず、バッテリ電圧ＶPIGがモータ駆動装置３５へそのまま印加される構成とした。
【００６１】
従って、操舵エンド当て状態では、昇圧のためにトランジスタＱ１，Ｑ２が頻繁にオンオフ駆動されず、また、昇圧回路１００からの出力電圧ＶBPIGの電圧値も、昇圧される非操舵エンド当て状態のときよりは低下することになる。そのため、昇圧回路１００を介したモータ駆動装置３５への供給電流も小さなものとなる。従って、操舵エンド当て状態では、第１及び第２実施形態の場合と同様に、不必要な昇圧動作が確実に抑制され、昇圧用コイルＬやトランジスタＱ１，Ｑ２等の発熱に基づく昇圧回路１００の損失を防止することができる。
【００６２】
（２）また、本実施形態でも、前記ステップＳ２での判定内容に従いステップＳ３で昇圧動作を禁止した後において、操舵状態が非操舵エンド当て状態になった場合には、ステップＳ２の判定内容が否定的判定となり、次のステップＳ４で再び出力電圧ＶBPIGが低下前の電圧値に戻るように昇圧動作が許容される。従って、第１及び第２実施形態の場合と同様に、ステアリングホイール１の操舵状況の変化に対応して、昇圧動作が不必要なとき（操舵エンド当て状態のとき）のみ昇圧回路１００の昇圧動作を抑制する一方、昇圧動作が必要なとき（非操舵エンド当て状態のとき）には適切に昇圧動作を行わせることができる。
【００６３】
（３）また、本実施形態でも、昇圧用コイルＬ、昇圧用コンデンサＣ２等と共に第１及び第２スイッチング素子（トランジスタＱ１，Ｑ２）により昇圧回路１００を構成するようにした。従って、力行時には、トランジスタＱ１をオフしトランジスタＱ２をオンした際に流れる電流による発熱量（ロス）が少ないため、効率を上げることができる。また、回生時には、出力電圧ＶBPIGが上昇しても、トランジスタＱ２がオンされるため、バッテリＢに電流が流れ、出力電圧ＶBPIGの上昇を回避することができる。
【００６４】
なお、前記各実施形態は、以下のような別例に変更してもよい。
○ 前記各実施形態では、操舵トルクτと車速Ｖに対応したアシスト指令電流を計算して電動機制御信号としてのＰＷＭ制御信号ＵＵ，ＶＵ，ＷＵを決定していたが、操舵トルクτのみに基づき決定するようにしてもよい。
【００６５】
○ 前記各実施形態では、図５のステップＳ２で操舵トルクτの大きさが所定の閾値τ０以上の場合を操舵エンド当て状態と判定するようにしていたが、次のようにしてもよい。即ち、モータ６の回転数又はステアリングホイール１の回転数が操舵エンド当て状態に対応する所定回転数以上になったか否かを前記ステップＳ２で判定するようにしてもよい。または、ステアリングシャフト２に操舵角を検出する舵角センサを設け、この舵角センサで検出された操舵角の絶対角度が操舵エンド当て状態に対応する所定角度以上になったか否かを前記ステップＳ２で判定するようにしてもよい。また、それら回転数及び操舵角に基づく判定要素を操舵トルクτに基づく判定要素に付加してもよい。
【００６６】
○ 前記第１実施形態では、操舵エンド当て状態と判定して、図６の時刻ｔ２におけるように目標昇圧電圧ＶBPIG＊を第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）から第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）に低下させるとき、同図に時刻ｔ２〜ｔ２’に向け一点鎖線で示すように、時間の経過と共に徐々に低下させる構成としてもよい。また、非操舵エンド当て状態と判定して、図６の時刻ｔ３におけるように目標昇圧電圧ＶBPIG＊を第２昇圧目標値Ｖ２（１２Ｖ）から第１昇圧目標値Ｖ１（２０Ｖ）に復帰させるとき、同図に時刻ｔ３〜ｔ３’に向け一点鎖線で示すように、時間の経過と共に徐々に復帰させる構成としてもよい。このようにすれば、操舵の違和感が防止され操作フィーリングを良好に維持できる。
【００６７】
○ 同様に、前記第２実施形態でも、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を図６の時刻ｔ２で第１上限値α１（９０％）から第２上限値α２（５０％）に低下させるとき、同図に時刻ｔ２〜ｔ２’に向け一点鎖線で示すように、時間の経過と共に徐々に低下させる構成としてもよい。また、ＰＷＭ駆動指令値（デューティ比α）の上限値α０を図６の時刻ｔ３で第２上限値α２（５０％）から第１上限値α１（９０％）に復帰させるとき、同図に時刻ｔ３〜ｔ３’に向け一点鎖線で示すように、時間の経過と共に徐々に復帰させる構成としてもよい。この場合も、操舵の違和感が防止され操作フィーリングを良好に維持できる。
【００６８】
○ 前記第１実施形態では、第１昇圧目標値Ｖ１を２０Ｖとし、第２昇圧目標値Ｖ２を１２Ｖとする例を示したが、第１昇圧目標値Ｖ１＞第２昇圧目標値Ｖ２の関係にあれば、必ずしも第１昇圧目標値Ｖ１を２０Ｖとし第２昇圧目標値Ｖ２を１２Ｖと限定する必要はない。
【００６９】
○ 前記第２実施形態では、第１上限値α１を９０％とし、第２上限値α２を５０％とする例を示したが、第１上限値α１＞第２上限値α２の関係にあれば、必ずしも第１上限値α１を９０％とし第２上限値α２を５０％と限定する必要はない。
【００７０】
○ 前記各実施形態では、操舵トルクτが再び所定の閾値τ０未満となったときに非操舵エンド当て状態に復帰したと判定していたが、非操舵エンド当て状態への復帰判定時には、操舵トルクτに依らず、例えば前記モータ６の回転数等の検出内容に基づき判定するようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項８に記載の発明によれば、操舵エンド当て状態での不必要な昇圧動作を抑制することで、かかる昇圧動作に起因した昇圧回路の発熱による損失を防止することができる。
【００７２】
また、請求項２に記載の発明では、操舵状況の変化に対応して、昇圧動作が不必要なとき（操舵エンド当て状態のとき）のみ昇圧動作を抑制する一方、昇圧動作が必要なとき（非操舵エンド当て状態のとき）には適切に昇圧動作を行わせることができる。
【００７３】
また、請求項３に記載の発明では、操舵エンド当て状態のときには、目標昇圧電圧を第１昇圧目標値よりも低い第２目標昇圧値に設定することにより、昇圧回路からの出力電圧の電圧値を確実に低下させることができる。
【００７４】
また、請求項４に記載の発明では、操舵エンド当て状態のときには、ＰＷＭ駆動指令値の上限値を第１上限値よりも低い第２上限値に設定することにより、昇圧回路からの出力電圧の電圧値を確実に低下させることができる。
【００７５】
また、請求項５に記載の発明では、操舵エンド当て状態のときには、昇圧回路での昇圧動作が禁止されるため、昇圧回路からの出力電圧の電圧値を直流電源の電源電圧に等しい低電圧値まで確実に低下させることができる。
【００７６】
また、請求項６，７に記載の発明によれば、操舵エンド当て状態と非操舵エンド当て状態との切り替わり時において、操舵の違和感が防止され操作フィーリングを良好に維持できる。
【００７７】
また、請求項８に記載の発明によれば、スイッチング素子がオンオフした際に流れる電流による発熱量（ロス）が少ないため、昇圧回路での昇圧効率を上げることができる。また、回生時には、出力電圧が上昇しても、第２スイッチング素子がオンされて直流電源に電流が流れるため、出力電圧の上昇を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略図。
【図２】同じく電動パワーステアリング装置の制御ブロックダイヤグラム。
【図３】同じく昇圧回路の電気回路図。
【図４】同じく昇圧時の制御装置の制御ブロックダイヤグラム。
【図５】同じくＣＰＵによる昇圧制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じく目標昇圧電圧の設定変化を例示するタイミングチャート。
【図７】同じく第３実施形態のトランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比駆動信号の波形図。
【符号の説明】
６…モータ（電動機）
２１…ＣＰＵ（操舵状態判定手段、制御手段）
３５…モータ駆動装置（電動機駆動手段）
１００…昇圧回路
Ｂ…バッテリ
Ｌ…コイル（昇圧用コイル）
Ｃ２…コンデンサ（昇圧用コンデンサ）
Ｑ１…トランジスタ（第１スイッチング素子）
Ｑ２…トランジスタ（第２スイッチング素子）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that applies a steering assist force by an electric motor to a steering system of an automobile or the like, and more particularly, an electric power steering device including a booster circuit between electric motor driving means for driving the electric motor and a DC power source. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
In general, an electric power steering device that assists the operation of a steering wheel by using the rotational force of an electric motor (hereinafter also referred to as a motor) that is driven to rotate based on a current supplied from an in-vehicle battery is used in a steering system of an automobile or the like. ing. That is, when the driver performs steering by rotating the steering wheel, the motor is rotationally driven by the assist command current determined based on the steering torque so that the necessary steering assist force is applied from the motor to the steering mechanism. It has become.
[0003]
By the way, in such an electric power steering apparatus, a counter electromotive force is generated when the motor rotates. Therefore, it is necessary to apply a voltage sufficient to overcome the counter electromotive force to the motor drive circuit. Further, if the battery voltage (DC 12 V) of the in-vehicle battery is directly applied to such a drive circuit, an increase in the size of the motor and a thickening of the used wiring cannot be avoided, resulting in an increase in device cost. Therefore, conventionally, a booster circuit is interposed between the battery and the motor drive circuit, and the battery voltage is boosted (for example, 12V → 20V) by the booster circuit and then applied to the motor drive circuit. An electric power steering device has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional electric power steering apparatus has the following problems. That is, in a state where the steering wheel is turned to the steering end (steering end contact state), a supply current to the motor is necessary, but the back electromotive force is zero because the motor is not rotating. There is no need to boost the battery voltage. However, in the above-described conventional electric power steering apparatus, even when the steering wheel is in the steering end contact state, the booster circuit boosts the battery voltage as in the non-steer end contact state. Therefore, every time the steering end contact state occurs, unnecessary boosting operation is repeatedly performed. As a result, the boosting coil and the switching element constituting the boosting circuit generate heat and the boosting circuit receives a loss. There was a thing.
[0005]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to suppress unnecessary boosting operation in a steering end contact state, thereby causing loss due to heat generation of the boosting circuit due to such boosting operation. It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus that can prevent the above.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is configured such that the DC power supply and the motor driving means are connected via a booster circuit capable of boosting the power supply voltage based on the on / off operation of a switching element driven by PWM. In the electric power steering apparatus in which the electric motor driving means drives the electric motor for assisting the steering in accordance with an electric motor control signal determined based on at least the steering torque of the steering wheel. torque Steering to determine the state torque State determination means and the steering torque When the determination content by the state determination means is a determination content indicating a predetermined steering end application state, the control means for controlling the boosting operation in the booster circuit so that the voltage value of the output voltage from the booster circuit decreases. The summary was prepared.
[0007]
The invention according to claim 2 is the electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control means is the steering torque When the determination content of the state determination means is changed from the determination content indicating the steering end contact state to the determination content indicating the non-steer end contact state, the voltage value of the output voltage is restored to the voltage value before the decrease. The gist is to control the boosting operation in the boosting circuit.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the first or second aspect, the control means sets the target value of the boosted voltage in the booster circuit to the steering torque When the determination content of the state determination means is the determination content indicating the non-steering end application state, the first boosting target value is set, and when the determination content indicating the steering end application state is lower than the first boosting target value. The gist is to set the second boost target value.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the first or second aspect, the control means sets the upper limit value of the PWM drive command value of the switching element in the booster circuit to the steering torque When the determination content of the state determination means is the determination content indicating the non-steering end application state, the first upper and lower values are set, and when the determination content indicating the steering end application state is the second lower than the first upper limit value. The gist is to set the upper limit.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the first or second aspect, the control means controls the boosting operation in the boosting circuit to the steering. torque The gist is to allow when the determination content of the state determination means is a determination content indicating a non-steering end contact state, and prohibit when the determination content indicates a steering end contact state.
[0011]
The invention according to claim 6 is the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means is the steering device. torque When the determination content of the state determination means is the determination content indicating the steering end application state, the gist is to control the boosting operation in the booster circuit so that the voltage value of the output voltage decreases with time. .
[0012]
The invention according to claim 7 is the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means is the steering torque When the determination content of the state determination means is changed from the determination content indicating the steering end contact state to the determination content indicating the non-steer end contact state, the boost voltage is set so that the voltage value of the output voltage is restored with time. The gist is to control the boosting operation in the circuit.
[0013]
According to an eighth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the boosting circuit is connected to an output terminal of the DC power supply. A first switching element and a second switching element connected together to the output terminal of the boosting coil, and a boosting capacitor connected to the output terminal of the second switching element, By controlling the driving of the power source, the current supplied to the boosting coil from the DC power source is controlled, and the boosting capacitor is charged with the boosting voltage.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of an electric power steering apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 1 shows an outline of an electric power steering apparatus. As shown in the figure, a steering shaft 2 connected to a steering wheel 1 is provided with a torsion bar 3, and the torsion bar 3 has a steering torque τ. The torque sensor 4 for detecting is attached. That is, when the steering shaft 2 rotates and a force is applied to the torsion bar 3, the torsion bar 3 is twisted according to the applied force, and the torque sensor 4 detects the twist, that is, the steering torque τ applied to the steering wheel 1. It is said that.
[0016]
A reduction gear 5 is fixed to the steering shaft 2, and a gear 7 attached to a rotation shaft of an electric motor (hereinafter referred to as a motor) 6 as an electric motor is engaged with the reduction gear 5. The motor 6 is a brushless motor constituted by a three-phase synchronous permanent magnet motor. Further, the motor 6 is assembled with a rotation angle sensor 30 constituted by an encoder for detecting the rotation angle of the motor 6 (see FIG. 2). The rotation angle sensor 30 outputs a two-phase pulse train signal having a phase different by π / 2 according to the rotation of the rotor of the motor 6 and a zero-phase pulse train signal representing the reference rotational position.
[0017]
Further, a pinion shaft 8 is fixed to the speed reducer 5. A pinion 9 is fixed to the tip of the pinion shaft 8, and the pinion 9 meshes with the rack 10. A tie rod 12 is fixed to both ends of the rack 10, and a knuckle 13 is rotatably connected to a tip portion of the tie rod 12. A front wheel 14 is fixed to the knuckle 13, and one end of the knuckle 13 is rotatably connected to the cross member 15. Accordingly, when the motor 6 rotates, the number of rotations thereof is reduced by the speed reducer 5 and transmitted to the pinion shaft 8 and is transmitted to the rack 10 via the pinion and rack mechanism 11. The rack 10 can change the traveling direction of the vehicle by changing the direction of the front wheel 14 provided on the knuckle 13 via the tie rod 12.
[0018]
Further, a vehicle speed sensor 16 is provided on the front wheel 14, and the vehicle speed sensor 16 uses the vehicle speed V at that time as a pulse signal having a cycle relative to the rotational speed of the front wheel 14 (hereinafter referred to as a control device). 20 is output. On the other hand, the torque sensor 4 outputs a voltage corresponding to the steering torque τ of the steering wheel 1 to the control device 20.
[0019]
The control device 20 includes a central processing unit (CPU) 21 as a steering state determination unit and a control unit, a read only memory (ROM) 22, and a read and write only memory (RAM) 23 for temporarily storing data. The ROM 22 stores a control program for causing the CPU 21 to perform arithmetic processing. The RAM 23 temporarily stores calculation processing results and the like when the CPU 21 performs calculation processing. The ROM 22 stores a basic assist map (not shown). The basic assist map is for obtaining a basic assist current corresponding to the steering torque τ (rotation torque) and corresponding to the vehicle speed V, and stores the basic assist current for the steering torque τ.
[0020]
Further, the ROM 22 stores a steering state determination threshold value τ0 for determining whether or not the steering wheel 1 is in a steering end contact state. For this threshold value τ0, a value that is not possible in a non-steering end application state that is a normal steering state, such as 10 Newton, is selected, and is read out by the CPU 21 at the time of determination and is compared with the steering torque τ at that time. Is set to Accordingly, if the steering torque τ input from the torque sensor 4 is less than the threshold value τ0, the CPU 21 determines that it is in a non-steering end application state, and if it is greater than or equal to the threshold value τ0, determines that it is in a steering end application state.
[0021]
Since the function of the CPU 21 for driving and controlling the motor 6 based on the steering torque τ is a known configuration, this point will be briefly described below. That is, when the steering torque τ from the torque sensor 4 and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 16 are input, the CPU 21 calculates an assist torque that increases as the steering torque τ increases and decreases as the vehicle speed V increases. When the rotation angle of the motor 6 is input from the rotation angle sensor 30 together with the vehicle speed V, the return torque of the steering shaft 2 is calculated. Then, based on the command torque obtained by adding the assist torque and the return torque, an assist command current corresponding to the steering torque τ and the vehicle speed V is calculated, and PWM control signals UU, VU, WU as motor control signals are calculated. It outputs to the motor drive device (electric motor drive means) 35 which is an inverter circuit.
[0022]
As shown in FIG. 2, the motor drive device 35 is configured by connecting a series circuit of FETs (Field-Effect Transistors) 81U and 82U, a series circuit of FETs 81V and 82V, and a series circuit of FETs 81W and 82W in parallel. Has been. A power supply voltage of an in-vehicle battery (hereinafter referred to as a battery) B as a DC power supply is applied to each series circuit via a booster circuit 100. The connection point 83U between the FETs 81U and 82U is connected to the U-phase winding of the motor 6, the connection point 83V between the FETs 81V and 82V is connected to the V-phase winding of the motor 6, and the connection point 83W between the FETs 81W and 82W. Is connected to the W-phase winding of the motor 6.
[0023]
The FETs 81U and 82U, FETs 81V and 82V, and FETs 81W and 82W are respectively supplied with PWM control signals UU, VU, and WU from the CPU 21 (the PWM control signals for each phase include a PWM wave signal and a signal indicating the rotation direction of the motor 6). Is entered. The motor driving device 35 generates three-phase excitation currents corresponding to the PWM control signals UU, VU, and WU, and supplies them to the motor 6 via the three-phase excitation current paths. Current sensors 71 and 72 are provided in two excitation current paths of the U phase and the V phase among the three phase excitation current paths, and each of the current sensors 71 and 72 is included in the three phase excitation current for the motor 6. Two excitation currents Iu and Iv are detected and output to the CPU 21.
[0024]
Next, the booster circuit 100 that boosts the battery voltage VPIG will be described.
As shown in FIG. 2, the booster circuit 100 is provided in a current supply circuit between the battery B and the motor drive device 35. As shown in FIG. 3, in the booster circuit 100 of the present embodiment, a booster coil (hereinafter simply referred to as a coil) L and a transistor Q2 are connected in series between the application point P1 and the voltage application point P2. Yes. The transistor Q2 has a source connected to the coil L and a drain connected to the voltage application point P2. The gate of the transistor Q2 is connected to the CPU 21 of the control device 20. D2 is a parasitic diode of the transistor Q2. The application point P1 is grounded through a rectifying capacitor C1. The voltage application point P2 is grounded via a boosting capacitor C2. The capacitor C2 corresponds to a capacitor that smoothes the boosted voltage generated by the boosting coil.
[0025]
The transistor Q1 has a drain connected to a connection point between the coil L and the transistor Q2, and a source grounded. The gate of the transistor Q1 is connected to the CPU 21 of the control device 20. D1 is a parasitic diode of the transistor Q1. In order to detect the voltage at the voltage application point P2, the voltage application point P2 is connected to a voltage input port (not shown) of the CPU 21 of the control device 20 so that the output voltage VBPIG can be detected. The transistors Q1 and Q2 are n-channel MOSFETs, the transistor Q1 constitutes a first switching element, and the transistor Q2 constitutes a second switching element.
[0026]
Next, a functional configuration in which the CPU 21 of the control device 20 controls the transistors Q1 and Q2 will be described.
FIG. 4 shows a functional block diagram of the CPU 21. That is, it is a control block diagram showing functions executed by programs in the CPU 21. Each part shown in the control block diagram does not indicate independent hardware, but indicates a function executed by the CPU 21.
[0027]
The CPU 21 includes a calculator 110, a PID controller 120, a PWM calculator 130, an A / D converter 150, and a boost voltage setting unit 160. The arithmetic unit 110 includes a target value of boosted voltage (hereinafter referred to as a target boosted voltage) VBPIG * set by the boosted voltage setting unit 160, and an output voltage from the booster circuit 100 input via the A / D converter 150 ( The deviation from the actual boost voltage VBPIG is calculated, and the deviation is supplied to the PID control unit 120. In the present embodiment, one of the first boost target value (20V) V1 and the second boost target value (12V) V2 is set by the boost voltage setting unit 160 as the target boost voltage VBPIG *.
[0028]
The PID control unit 120 performs proportional (P), integral (I), and differential (D) processing on the deviation in order to reduce the deviation calculated by the arithmetic unit 110, thereby controlling the control amounts of the transistors Q1 and Q2. Calculate. The control amount calculated by the PID control unit 120 is further converted into a duty ratio drive signal by calculating a duty ratio α corresponding to the control amount by the PWM calculation unit 130, and the converted duty ratio drive signal is Applied to each transistor Q1, Q2. In the present embodiment, the calculated duty ratio drive signal is applied so that the on / off drive control is alternately performed on the transistor Q1 and the transistor Q2.
[0029]
Therefore, when a duty ratio drive signal having a predetermined duty ratio (on duty) α is applied from the CPU 21 to the transistors Q1 and Q2, the booster circuit 100 alternately drives the transistors Q1 and Q2 on and off. As a result, energy is repeatedly stored and released in the coil L, and a high voltage appears on the drain side of the transistor Q2. That is, when the transistor Q1 is turned on and the transistor Q2 is turned off, a current flows to the ground side (sometimes referred to as ground) through the transistor Q1. Next, when the transistor Q1 is turned off, the current flowing through the coil L is cut off. When the current flowing through the coil L is interrupted, a high voltage is generated on the drain side of the transistor Q2 that is turned on so as to prevent a change in magnetic flux due to the interruption of the current. By repeating this, a high voltage is repeatedly generated on the drain side of the transistor Q2, smoothed (charged) by the capacitor C2, and generated at the point P2 as the output voltage VBPIG.
[0030]
At this time, the voltage boosted by the booster circuit 100 (output voltage VBPIG) is related to the duty ratio α of the duty ratio drive signal output from the control device 20 (CPU 21). That is, if the duty ratio α is large, the output voltage VBPIG is high, whereas if the duty ratio α is small, the output voltage VBPIG is low. The output voltage VBPIG is applied to the motor drive device 35, and the FETs (81U, etc.) are turned on / off based on the PWM control signals UU, VU, WU from the CPU 21, respectively. The three-phase excitation currents corresponding to the PWM control signals UU, VU, WU are supplied to the motor 6.
[0031]
Next, a boost control routine executed by the control device 20 (CPU 21) of the electric power steering apparatus according to the present embodiment configured as described above according to the steering state of the steering wheel 1 will be described with reference to FIGS. While explaining.
[0032]
As shown in FIG. 5, when this routine is started, first, in step S <b> 1, steering torque τ accompanying steering of the steering wheel 1 is input from the torque sensor 4 to the CPU 21. Then, in the next step S <b> 2, the CPU 21 determines whether or not the magnitude of the input steering torque τ is less than the steering state determination threshold τ <b> 0 stored in the ROM 22. If the determination is affirmative, the process proceeds to the next step S3, where the target boost voltage VBPIG * is set.
[0033]
That is, the fact that the determination content in step S2 is affirmative indicates that the steering state of the steering wheel 1 is a non-steering end application state that is a normal steering state. Therefore, the CPU 21 sets the first boost target value V1 (20V) as the target boost voltage VBPIG * in the boost voltage setting unit 160. Therefore, thereafter, the deviation between the target boost voltage VBPIG * set to the first boost target value V1 (20V) and the output voltage (actual boost voltage) VBPIG input via the A / D converter 150 is caused. The transistors Q1 and Q2 are driven to turn on and off in accordance with the duty ratio drive signal having the duty ratio α based thereon.
[0034]
On the other hand, when the determination content of step S2 is negative, the process proceeds to step S4, and a target boost voltage VBPIG * different from that in step S3 is set. That is, the fact that the determination content in step S2 is negative indicates that the steering state of the steering wheel 1 is the steering end contact state. Therefore, the CPU 21 sets the second boost target value V2 (12V) lower than the first boost target value V1 (20V) as the target boost voltage VBPIG * in the boost voltage setting unit 160. Therefore, thereafter, the deviation between the target boost voltage VBPIG * set to the second boost target value V2 (12 V) and the output voltage (actual boost voltage) VBPIG input via the A / D converter 150 is caused. The transistors Q1 and Q2 are driven to turn on and off in accordance with the duty ratio drive signal having the duty ratio α based thereon.
[0035]
FIG. 6 shows, for example, a change state of the boost control in the first embodiment over time. In the figure, the period before the start of steering of the steering wheel 1 is between time t0 and t1, the normal non-steering end application period is between time t1 and t2, and the steering end application is between time t2 and t3. It is assumed that the state period and the period after time t3 indicate the period in which the normal non-steering end contact state is set again.
[0036]
Now, in the steering situation as shown in FIG. 6, the target boosted voltage VBPIG * is equal to the battery voltage VPIG since the steering is not started in the period from time t0 to t1 and it is not necessary to boost the battery voltage VPIG. The second boost target value V2 (12V) is set and maintained. After the steering is started at time t1, as long as the steering state continues in the non-steer end contact state, the determination content in step S2 is affirmative determination, so the target boost voltage VBPIG * is the first The boost target value V1 (20V) is set and maintained.
[0037]
When the steering state changes from the non-steer end contact state to the steering end contact state at time t2, the determination content in step S2 becomes a negative determination, so the target boost voltage VBPIG * is the first boost target value V1 ( 20V) to the second boost target value V2 (12V). When the steering state returns from the steering end application state to the non-steer end application state again at time t3, the determination content in step S2 is affirmative, so the target boost voltage VBPIG * is again set to the first boost target value. V1 (20V) is set and maintained.
[0038]
Therefore, according to the first embodiment, there are the following effects.
(1) In the present embodiment, the steering state of the steering wheel 1 is determined based on whether the steering torque τ input from the torque sensor 4 is less than a predetermined threshold value τ0 or not. Steering state determination means (CPU 21) for determining whether the steering end is in a steered state is provided. When the steering state determining means (CPU 21) determines that the steering state is in the steering end contact state, the target boost voltage VBPIG * in the booster circuit 100 is the first boost target value in the non-steer end contact state. Control means (CPU 21) for lowering to a second boost target value V2 (12V) lower than V1 (20V) is provided.
[0039]
Accordingly, when the voltage value of the output voltage VBPIG from the booster circuit 100 is in the steering end contact state, it is lower than that in the non-steer end contact state. Therefore, the duty ratio α of the duty ratio drive signal in the booster circuit 100 is also reduced, and the supply current to the motor drive device 35 is also reduced. Therefore, an unnecessary boosting operation in a steering end contact state in which it is not necessary to boost the battery voltage VPIG, which is a power supply voltage, is suppressed, so that the boosting circuit 100 based on the heat generation of the boosting coil L, the transistors Q1, Q2, etc. Loss can be prevented.
[0040]
(2) Moreover, as a technique for lowering the voltage value of the output voltage VBPIG from the booster circuit 100 in the steering end contact state than in the non-steer end contact state, in this embodiment, the target boost voltage in the booster circuit 100 is used. VBPIG * is reduced to a second boost target value V2 (12V) lower than the first boost target value V1 (20V). Therefore, the output voltage VBPIG, which is feedback-controlled based on the deviation from the target boost voltage VBPIG *, can be reliably reduced when the steering end application state.
[0041]
(3) Further, in the present embodiment, when the target boost voltage VBPIG * is lowered to the second boost target value V2 (12V) in the steering end applied state, and then the steering state becomes the non-steer end applied state. Is provided with a control means (CPU 21) for returning to the first boost target value V1 (20V) before the decrease. Accordingly, in response to a change in the steering situation of the steering wheel 1, the boosting operation of the booster circuit 100 is suppressed only when the boosting operation is not necessary (when the steering end is in contact), while the boosting operation is necessary (non- In the steering end contact state), it is possible to appropriately perform the boosting operation.
[0042]
(4) In the present embodiment, the booster circuit 100 is configured by the first and second switching elements (transistors Q1, Q2) together with the booster coil L, the booster capacitor C2, and the like. That is, based on the deviation between the target boosted voltage VBPIG * and the output voltage VBPIG, the control device 20 alternately turns on and off the transistors Q1 and Q2 during power running and regeneration to boost the supply voltage of the motor 6 (electric motor). It was set as the structure which reproduces.
[0043]
Therefore, unlike the case where a diode is used instead of the transistor Q2, for example, at the time of power running, the amount of heat generated (loss) due to the current flowing when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on is small, so that the efficiency can be increased. . Further, at the time of regeneration, even if the output voltage VBPIG rises, the transistor Q2 is turned on, so that a current flows through the battery B, and an increase in the output voltage VBPIG can be avoided.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
[0044]
The second embodiment differs from the first embodiment in the control contents of steps S3 and S4 in the boost control routine shown in FIG. 5, and the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. It is configured. Therefore, the same configuration as that of the first embodiment or a corresponding configuration will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and description will be made focusing on different points.
[0045]
In the case of the first embodiment, the target boost voltage VBPIG * is set to the first boost target value V1 in step S3 of FIG. 5, and the target boost voltage VBPIG * is set to the second boost target value V2 in step S4. It was set. However, in the second embodiment, in steps S3 and S4 in FIG. 5, the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α) of the switching elements (transistors Q1 and Q2) is not the target boost voltage VBPIG *. The first upper limit value α1 or the second upper limit value α2 (α1> α2) is set. Therefore, in the second embodiment, step S3 in FIG. 5 will be read as “α0 → α1”, and step S4 will be read as “α0 → α2”.
[0046]
In order to employ such a control routine, in the CPU 21 of the present embodiment, a PWM drive upper limit setting unit (not shown) is provided on the output side of the PWM calculation unit 130 in the control function block diagram shown in FIG. It is configured. Then, in this PWM drive upper limit value setting unit, the CPU 21 sets the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α) to the first upper limit value α1 (90%) or the second upper limit value α2 (50%). Each is an example of setting. The first upper limit value α1 and the second upper limit value α2 are stored in the ROM 22 in the same manner as the steering state determination threshold value τ0. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the boost voltage setting unit 160 of the CPU 21 always sets the target boost voltage VBPIG * to a constant voltage value (20 V) higher than the battery voltage VPIG. To do.
[0047]
In the second embodiment, when the step-up control routine of FIG. 5 having a partial replacement step as described above is started, the steering torque τ is sent to the CPU 21 in step S1 as in the first embodiment. Entered. Then, in the next step S2, the CPU 21 determines whether or not the magnitude of the steering torque τ is less than the steering state determination threshold value τ0. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S3. If the determination is negative, the process proceeds to step S4. The CPU 21 determines the PWM drive command value (duty ratio) in each of steps S3 and S4. An upper limit value α0 of α) is set.
[0048]
That is, when the determination content of the step S2 is affirmative determination, since it is a non-steering end application state, the CPU 21 sets the first upper limit value α1 (90%) to the PWM drive command value (duty ratio) in step S3. The upper limit value α0 of α) is set. Therefore, thereafter, when the PWM drive command value (duty ratio α) calculated by the feedback control for the target boost voltage VBPIG * (20 V) exceeds the first upper limit value α1 (90%), the first upper limit value α1 ( 90%) is the PWM drive command value (duty ratio α). Therefore, in the booster circuit 100, the transistors Q1 and Q2 are driven on and off in accordance with a duty ratio drive signal whose upper limit is a PWM drive command value (duty ratio α) equal to the first upper limit value α1 (90%).
[0049]
On the other hand, when the determination content of the step S2 is negative determination, it is in the steering end contact state, so the CPU 21 sets the second upper limit value α2 (50%) to the PWM drive command value (duty ratio α) in step S4. ) Is set as the upper limit value α0. Therefore, thereafter, when the PWM drive command value (duty ratio α) calculated by the feedback control with respect to the target boost voltage VBPIG * (20 V) exceeds the second upper limit value α2 (50%), the second upper limit value α2 ( 50%) is the PWM drive command value (duty ratio α). Therefore, in the booster circuit 100, the transistors Q1 and Q2 are driven on and off in accordance with a duty ratio drive signal whose upper limit is a PWM drive command value (duty ratio α) equal to the second upper limit value α2 (50%).
[0050]
The change state of the boost control in the second embodiment is shown as follows over time. That is, the content shown in FIG. 6 used in the description of the first embodiment is that the vertical axis represents the PWM drive command value (duty ratio α) instead of the target boost voltage VBPIG *, and the first and second boost target values V1, V2 is the first and second upper limit values α1 and α2, respectively. In FIG. 6 in which the vertical axis element is changed as described above, the steering situation in each of the period from time t0 to t1, the period from time t1 to t2, the period from time t2 to t3, and the period after time t3 is as follows. The same as in the case of the first embodiment.
[0051]
Now, in the time-dependent steering situation of FIG. 6 in which the vertical axis element has been changed, since the steering voltage is not started and the battery voltage VPIG is not boosted during the period of time t0 to t1, the PWM drive command The upper limit value α0 of the value (duty ratio α) is set to the second upper limit value (50%). After the steering is started at time t1, as long as the steering state continues in the non-steer end contact state, the determination content in step S2 is affirmative determination. Therefore, the PWM drive command value (duty ratio α ) Is set to and maintained at the first upper limit value α1 (90%).
[0052]
When the steering state changes from the non-steering end application state to the steering end application state at time t2, the determination content in step S2 is negative, so the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α) is determined. Is reduced from the first upper limit value α1 (90%) to the second upper limit value α2 (50%). When the steering state returns from the steering end application state to the non-steer end application state again at time t3, the determination content in step S2 is affirmative, so the upper limit value of the PWM drive command value (duty ratio α) α0 is again set to the first upper limit value α1 (90%) and maintained.
[0053]
Therefore, according to the second embodiment, there are the following effects.
(1) In this embodiment, unlike the case of the first embodiment, the control means (CPU 21) is based on the determination content of the steering state determination means (CPU 21), and the upper limit value of the PWM drive command value (duty ratio α). α0 is set to the first upper limit value α1 (90%) or the second upper limit value α2 (50%). That is, when the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α), which is a guard value for the duty ratio drive signal for driving the transistors Q1 and Q2 in the booster circuit 100 on and off, is in the steering end application state, the first upper limit value α1. (90%) to a second upper limit α2 (50%).
[0054]
Therefore, in the steering end contact state, the duty ratio α of the duty ratio drive signal does not exceed the second upper limit value α2 (50%), and as a result, the voltage value of the output voltage VBPIG from the booster circuit 100 is also non-steered. It will be lower than in the end contact state. Therefore, since the duty ratio α of the duty ratio drive signal in the booster circuit 100 is reduced, the supply current to the motor drive device 35 is also reduced. Therefore, in the steering end contact state in which it is not necessary to boost the battery voltage VPIG as the power supply voltage, unnecessary boosting operation is reliably suppressed as in the case of the first embodiment, and the boosting coil L and the transistors Q1, Q1,. Loss of the booster circuit 100 due to heat generation such as Q2 can be prevented.
[0055]
(2) Further, in this embodiment, after the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α) is reduced to the second upper limit value α2 (50%) when the steering end is applied, the steering state is changed. A control means (CPU 21) is provided for returning to the first upper limit value α1 (90%) before the decrease when the non-steer end contact state is reached. Therefore, as in the case of the first embodiment, the boosting operation of the booster circuit 100 is suppressed only when the boosting operation is unnecessary (in the steering end contact state) in response to a change in the steering state of the steering wheel 1. On the other hand, when the step-up operation is necessary (in the non-steer end contact state), the step-up operation can be appropriately performed.
[0056]
(3) Also in this embodiment, the booster circuit 100 is configured by the first and second switching elements (transistors Q1 and Q2) together with the booster coil L, the booster capacitor C2, and the like. Therefore, at the time of power running, since the amount of heat generated (loss) due to the current that flows when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on is small, the efficiency can be increased. Further, at the time of regeneration, even if the output voltage VBPIG rises, the transistor Q2 is turned on, so that a current flows through the battery B, and an increase in the output voltage VBPIG can be avoided.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
[0057]
The third embodiment also differs from the first embodiment in the control contents of steps S3 and S4 in the step-up control routine shown in FIG. 5, and the other configurations are substantially the same as those in the first embodiment. It is configured. Therefore, the same configuration as that of the first embodiment or a corresponding configuration will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and description will be made focusing on different points.
[0058]
In the third embodiment, when the determination content of step S2 in FIG. 5 is affirmative determination, in the next step S3, the feed based on the deviation between the target boost voltage VBPIG * and the output voltage VBPIG is performed as usual. The bag control, that is, the boosting operation is controlled by the boosting circuit 100. On the other hand, if the determination content of step S2 is negative, the boost operation is prohibited in the boost circuit 100 in the next step S4.
[0059]
That is, when the step-up operation is permitted in step S3 due to the non-steering end contact state, the transistors Q1 and Q2 are turned on by the pulse period T determined by the duty ratio α as before time t2 in FIG. The booster circuit 100 performs on / off driving for a time Tα (T−Tα) and performs a normal boosting operation. When the steering end contact state is reached and the step-up operation is prohibited in step S4, the transistor Q1 is fully turned off while the transistor Q2 is fully turned on, as in the period from time t2 to t3 in FIG. The battery voltage VPIG is applied to the motor drive device 35 without being boosted. Accordingly, in the third embodiment, step S3 in FIG. 5 is read as “Q1 and Q2 are alternately turned on and off”, and step S4 is read as “Q1 is fully off and Q2 is fully on”.
[0060]
Therefore, according to the third embodiment, there are the following effects.
(1) In the present embodiment, unlike the first embodiment, the control means (CPU 21) alternately turns on and off the transistors Q1 and Q2 of the booster circuit 100 based on the determination contents of the steering state determination means (CPU 21). The driving control or the control of turning off the transistor Q1 and turning on the transistor Q2 is used. That is, in the steering end contact state, the boosting operation in the booster circuit 100 is not performed at all, and the battery voltage VPIG is applied to the motor driving device 35 as it is.
[0061]
Therefore, in the steering end contact state, the transistors Q1 and Q2 are not frequently turned on / off for boosting, and the voltage value of the output voltage VBPIG from the booster circuit 100 is also higher than in the non-steering end contact state in which boosting is performed. Will fall. For this reason, the supply current to the motor drive device 35 via the booster circuit 100 is also small. Therefore, in the steering end contact state, as in the case of the first and second embodiments, unnecessary boosting operation is reliably suppressed, and the boosting circuit 100 based on the heat generation of the boosting coil L, the transistors Q1, Q2, etc. Loss can be prevented.
[0062]
(2) Also in the present embodiment, if the steering state becomes the non-steering end application state after the step-up operation is prohibited in step S3 according to the determination content in step S2, the determination content in step S2 is A negative determination is made, and in the next step S4, the step-up operation is permitted so that the output voltage VBPIG returns again to the voltage value before the decrease. Accordingly, as in the case of the first and second embodiments, the boosting operation of the booster circuit 100 is performed only when the boosting operation is unnecessary (in the steering end contact state) corresponding to the change in the steering situation of the steering wheel 1. On the other hand, when the boosting operation is necessary (in the non-steering end contact state), the boosting operation can be appropriately performed.
[0063]
(3) Also in this embodiment, the booster circuit 100 is configured by the first and second switching elements (transistors Q1 and Q2) together with the booster coil L, the booster capacitor C2, and the like. Therefore, at the time of power running, since the amount of heat generated (loss) due to the current flowing when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on is small, the efficiency can be increased. Further, at the time of regeneration, even if the output voltage VBPIG rises, the transistor Q2 is turned on, so that a current flows through the battery B, and an increase in the output voltage VBPIG can be avoided.
[0064]
In addition, you may change each said embodiment into the following other examples.
In each of the above embodiments, the assist command current corresponding to the steering torque τ and the vehicle speed V is calculated and the PWM control signals UU, VU, WU as the motor control signals are determined. However, the determination is based only on the steering torque τ. You may make it do.
[0065]
In each of the above embodiments, when the magnitude of the steering torque τ is greater than or equal to the predetermined threshold value τ0 in step S2 of FIG. 5, it is determined as the steering end application state. That is, it may be determined in step S2 whether or not the rotational speed of the motor 6 or the rotational speed of the steering wheel 1 has become equal to or higher than a predetermined rotational speed corresponding to the steering end contact state. Alternatively, the steering shaft 2 is provided with a steering angle sensor for detecting the steering angle, and whether or not the absolute angle of the steering angle detected by the steering angle sensor is equal to or larger than a predetermined angle corresponding to the steering end contact state is determined in the step S2. You may make it determine by. Further, a determination element based on the rotation speed and the steering angle may be added to a determination element based on the steering torque τ.
[0066]
In the first embodiment, it is determined that the steering end is applied, and the target boost voltage VBPIG * is changed from the first boost target value V1 (20V) to the second boost target value V2 (12V) as at time t2 in FIG. When the time is lowered, as shown by the alternate long and short dash line from time t2 to time t2 ′ in FIG. When the target boost voltage VBPIG * is returned from the second boost target value V2 (12 V) to the first boost target value V1 (20 V) as determined at the non-steer end application state at time t3 in FIG. As indicated by the alternate long and short dash line from time t3 to t3 ′ in FIG. In this way, the uncomfortable feeling of steering can be prevented and the operation feeling can be maintained well.
[0067]
Similarly, in the second embodiment, the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α) is changed from the first upper limit value α1 (90%) to the second upper limit value α2 (50%) at time t2 in FIG. When it is lowered to the time, as shown by the alternate long and short dash line from time t2 to time t2 ′ in FIG. When the upper limit value α0 of the PWM drive command value (duty ratio α) is returned from the second upper limit value α2 (50%) to the first upper limit value α1 (90%) at time t3 in FIG. As indicated by the alternate long and short dash line from t3 to t3 ′, it may be configured to gradually return with time. Also in this case, the uncomfortable feeling of steering is prevented and the operation feeling can be maintained well.
[0068]
In the first embodiment, the first boost target value V1 is set to 20V and the second boost target value V2 is set to 12V. However, the relationship of the first boost target value V1> the second boost target value V2 is shown. If present, it is not always necessary to limit the first boost target value V1 to 20V and the second boost target value V2 to 12V.
[0069]
In the second embodiment, the first upper limit value α1 is set to 90% and the second upper limit value α2 is set to 50%. However, if the relationship of the first upper limit value α1> the second upper limit value α2 is satisfied. However, it is not always necessary to limit the first upper limit value α1 to 90% and the second upper limit value α2 to 50%.
[0070]
In each of the above embodiments, it is determined that the non-steering end contact state has been returned when the steering torque τ again becomes less than the predetermined threshold value τ0. For example, the determination may be made based on the detected content such as the number of rotations of the motor 6 without depending on τ.
[0071]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first to eighth aspects of the invention, by suppressing unnecessary boosting operation in the steering end contact state, the boosting circuit generates heat due to the boosting operation. Loss can be prevented.
[0072]
According to the second aspect of the invention, in response to a change in the steering situation, the boosting operation is suppressed only when the boosting operation is unnecessary (in the steering end contact state), while the boosting operation is necessary ( In the non-steering end contact state), it is possible to appropriately perform the boosting operation.
[0073]
According to the third aspect of the present invention, the voltage value of the output voltage from the booster circuit is set by setting the target boost voltage to a second target boost value lower than the first boost target value in the steering end contact state. Can be reliably reduced.
[0074]
In the fourth aspect of the present invention, in the steering end contact state, the upper limit value of the PWM drive command value is set to the second upper limit value lower than the first upper limit value, so that the output voltage from the booster circuit is reduced. The voltage value can be reliably reduced.
[0075]
According to the fifth aspect of the invention, since the boosting operation in the booster circuit is prohibited in the steering end contact state, the voltage value of the output voltage from the booster circuit is a low voltage value equal to the power supply voltage of the DC power supply. Can be reliably reduced.
[0076]
In addition, according to the sixth and seventh aspects of the invention, when switching between the steering end contact state and the non-steer end contact state, a sense of incongruity of steering is prevented, and the operation feeling can be maintained well.
[0077]
According to the eighth aspect of the present invention, since the heat generation amount (loss) due to the current flowing when the switching element is turned on and off is small, the boosting efficiency in the booster circuit can be increased. Further, at the time of regeneration, even if the output voltage increases, the second switching element is turned on and a current flows through the DC power supply, so that an increase in output voltage can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the electric power steering apparatus.
FIG. 3 is an electric circuit diagram of the booster circuit.
FIG. 4 is a control block diagram of the control device during boosting similarly.
FIG. 5 is a flowchart showing a boost control routine by the CPU.
FIG. 6 is a timing chart illustrating the setting change of the target boost voltage.
FIG. 7 is a waveform diagram of duty ratio drive signals for transistors Q1, Q2 of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
6. Motor (electric motor)
21 ... CPU (steering state determination means, control means)
35 ... Motor drive device (motor drive means)
100: Booster circuit
B ... Battery
L ... Coil (Boosting coil)
C2: Capacitor (Boosting capacitor)
Q1 ... transistor (first switching element)
Q2 ... Transistor (second switching element)

Claims

直流電源と電動機駆動手段の間がＰＷＭ駆動されるスイッチング素子のオンオフ動作に基づき電源電圧を昇圧可能な昇圧回路を介して接続され、少なくともステアリングホイールの操舵トルクに基づき決定される電動機制御信号に従って前記電動機駆動手段が操舵補助用の電動機を駆動する電動パワーステアリング装置において、
前記ステアリングホイールの操舵トルク状態を判定する操舵トルク状態判定手段と、
前記操舵トルク状態判定手段による判定内容が所定の操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には、前記昇圧回路からの出力電圧の電圧値が低下するように前記昇圧回路における昇圧動作を制御する制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置。The DC power supply and the motor driving means are connected via a booster circuit capable of boosting the power supply voltage based on the on / off operation of the switching element driven by PWM, and according to the motor control signal determined based on at least the steering torque of the steering wheel. In the electric power steering apparatus in which the electric motor driving means drives the electric motor for assisting steering,
Steering torque state determining means for determining a steering torque state of the steering wheel;
Control for controlling the boosting operation in the booster circuit so that the voltage value of the output voltage from the booster circuit is lowered when the determination content by the steering torque state determining means is a determination content indicating a predetermined steering end application state And an electric power steering apparatus.

前記制御手段は、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が操舵エンド当て状態を示す判定内容から非操舵エンド当て状態を示す判定内容になった場合には、前記出力電圧の電圧値が低下前の電圧値に復帰するように前記昇圧回路における昇圧動作を制御する請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。When the determination content of the steering torque state determination means changes from the determination content indicating the steering end contact state to the determination content indicating the non-steer end contact state, the control means is configured to reduce the voltage value of the output voltage before the decrease. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the boosting operation in the boosting circuit is controlled to return to a voltage value.

前記制御手段は、前記昇圧回路における昇圧電圧の目標値を、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が、非操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１昇圧目標値に設定し、操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１昇圧目標値よりも低い第２昇圧目標値に設定する請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。The control means sets the target value of the boosted voltage in the booster circuit to the first boost target value when the determination content of the steering torque state determination means is a determination content indicating a non-steering end application state, and steering The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein in the case of determination content indicating an end contact state, the second boost target value is set lower than the first boost target value.

前記制御手段は、前記昇圧回路におけるスイッチング素子のＰＷＭ駆動指令値の上限値を、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が、非操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１上限値に設定し、操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には第１上限値よりも低い第２上限値に設定する請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。The control means sets the upper limit value of the PWM drive command value of the switching element in the booster circuit to the first upper limit value when the determination content of the steering torque state determination means is a determination content indicating a non-steer end application state. 3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is set to a second upper limit value lower than the first upper limit value in the case of the determination content indicating the steering end application state.

前記制御手段は、前記昇圧回路における昇圧動作を、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が、非操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には許容し、操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には禁止する請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。The control means allows the boosting operation in the boosting circuit when the determination content of the steering torque state determination means is a determination content indicating a non-steer end application state, and when the determination content indicates a steering end application state. The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, which is prohibited.

前記制御手段は、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が操舵エンド当て状態を示す判定内容の場合には、前記出力電圧の電圧値が時間の経過と共に低下するように、前記昇圧回路における昇圧動作を制御する請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。When the determination content of the steering torque state determination means is a determination content indicating a steering end application state, the control means performs a boost operation in the boost circuit so that the voltage value of the output voltage decreases with time. The electric power steering device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power is controlled.

前記制御手段は、前記操舵トルク状態判定手段の判定内容が操舵エンド当て状態を示す判定内容から非操舵エンド当て状態を示す判定内容になった場合には、前記出力電圧の電圧値が時間の経過と共に復帰するように、前記昇圧回路における昇圧動作を制御する請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。When the determination content of the steering torque state determination means changes from the determination content indicating the steering end contact state to the determination content indicating the non-steer end contact state, the control means determines that the voltage value of the output voltage has elapsed over time. The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the boosting operation in the boosting circuit is controlled so as to return together.

前記昇圧回路は、前記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スイッチング素子及び第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が駆動制御されることにより、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構成とされている請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。The boosting circuit includes a boosting coil connected to the output terminal of the DC power supply, a first switching element and a second switching element connected together to the output terminal of the boosting coil, and the second switching element. A boosting capacitor connected to the output terminal of the first and second switching elements, and by controlling the drive of both the switching elements, the current supplied to the boosting coil from the DC power source is controlled, and the boosting voltage is supplied to the boosting capacitor. The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the electric power steering apparatus is configured to be charged.