JP5402944B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特にクランキングの始動時等に電源電圧が低下したとき、ステアリング制御の挙動を確実に抑えることができる電動パワーステアリング装置に関するものである。
車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト)を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助トルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティ比の調整で行っている。
このような電動パワーステアリング装置の一般的な構成を、図1を参照して説明する。ハンドル1のコラム軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4A及び4B、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッド6に連結されている。コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクをトーションバーの捩れに応じて検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が、減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット30にはバッテリ14から電力が供給されると共に、イグニッションキー11を経てイグニッションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTrと車速センサ12で検出された車速Velとに基づいてアシスト指令の電流指令値Iの演算を行い、演算された電流指令値Iに基づいてモータ20に供給する電流を制御する。
コントロールユニット30は主としてCPU(又はMPUやMCU)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図2のようになっている。
図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTr及び車速センサ12からの車速Velは操舵補助指令値演算部31に入力され、アシストマップを用いて操舵補助指令値Irefが演算される。演算された操舵補助指令値Irefは過熱保護条件等に基づいて最大出力制限部32で出力を制限され、最大出力を制限された電流指令値Iは減算部33に入力される。
なお、操舵補助指令値演算部31での操舵補助指令値Irefの演算は、操舵トルクTr及び車速Velに加えて、更に操舵角を用いて演算することも可能である。
減算部33は、電流指令値Iとフィードバックされているモータ20のモータ電流iとの偏差ΔI(=I−i)を求め、偏差ΔIはPI(比例・積分)等の電流制御部34で制御され、制御された電流制御値EはPWM制御部35に入力されてデューティ比を演算され、モータ駆動回路36を介してモータ20を駆動する。モータ20のモータ電流iはモータ電流検出回路37で検出され、モータ電流iが減算部33に入力されてフィードバックされる。
モータ駆動回路36の構成例を図3に示して説明すると、3相モータの場合、モータ駆動回路36はPWM制御部35からのパルス幅変調(PWM)信号に基づいて電界効果トランジスタ(FET)FET1〜FET6の各ゲートを駆動するFETゲート駆動回路361、FET1〜FET6の3相ブリッジ回路で構成されるインバータ362、FET1、FET2及びFET3のハイサイド側を駆動する昇圧電源363等で構成されている。なお、FET1〜FET6のソース‐ドレイン間にはサージ吸収用のダイオードが逆並列に接続されている。インバータ362には、電源としてのバッテリ14からイグニションキー11及び電源リレーRLを経て電力が供給されている。インバータ362は、直列に接続されたFET1及びFET4と、同様に直列に接続されたFET2及びFET5と、直列に接続されたFET3及びFET6とを備え、これら直列に接続された3つのFET列が並列に接続されて構成される。このインバータ362のFET1及びFET4の接続点、FET2及びFET5の接続点並びにFET3及びFET6の接続点から、供給路a、b、cを介してモータ20に各相のモータ相電流が供給されるようになっている
このような電動パワーステアリング装置において、バッテリ14は、コントロールユニット30、トルクセンサ10、モータ20などの負荷機器に電力を供給している。運転者の操舵操作を正常に安定してアシストするために、バッテリ14の電源電圧を所定の安定範囲(例えば10〜15V)に維持することが必要である。しかしながら、クランキング等の状況においては、電源電圧の低下が発生する可能性がある。
電源電圧が低下した状態では、モータ駆動回路36で使用されるFETのゲート駆動電圧が低下する。この場合、FETのゲート−ソース間の電圧(VGS)が低下すると、ドレイン−ソース間のオン抵抗(RDS(ON))が急激に大きくなる。ちなみに、最大駆動電流ImaxとFETの許容電力値Pとの間には、下記数1のような関係がある。
(数1)
P=RDS(ON)・Imax
ここで、PはFETの許容電力値、RDS(ON)はFETのソース−ドレイン間のオン抵抗であり、ImaxはFETに流せるモータ最大電流である。
上記数1の関係より、モータ20の駆動制御の際、FETオン抵抗RDS(ON)が大きくなると、電力損失が大きくなってしまう。そのため、電源電圧が低下すると、FETの電力損失による発熱によって温度が上昇し、更に電源電圧の低下が続くと、FETが焼損するという故障を発生する恐れがある。
また、電源電圧が著しく低下し、トルクセンサ10のセンサ最低動作電圧以下まで低下すると、トルクセンサ10の出力が低下し、ハンドル1の中立位置がずれてしまい、モータ20の電流特性もハンドル1の中立位置からずれてしまう。そのため、ハンドル操舵力の左右差が生じ、ひどくなると「ハンドル取られ」などが生じてしまい、操舵感が悪化するという問題があった。即ち、ある電圧値以下になると、トルクセンサ10が正常に動作できなくなる。
従って、電源電圧が低下したとき、良好な操舵フィーリングを保つために、アシスト制御を制限又は停止する必要がある。このような問題を解決するために、特許文献1(特開2005−193751号公報)では、電源電圧の低下時に、電源電圧に応じてアシスト量を可変な制限値により制限する電動パワーステアリング装置が提案されている。また、特許文献2(特開2007−290429号公報)には、低電圧時に低オン抵抗の半導体スイッチング素子を有し、電源電圧が動作電圧下限値以上であるときに、電動モータの制御を行い、動作電圧を下回ったときに、電動モータの制御を停止する電動パワーステアリング装置が提案されている。
特開2005−193751号公報 特開2007−290429号公報
しかし、近年環境保護の観点からの要望として、車両の停車中にエンジンを停止させること、所謂アイドリングストップ機能を備えた車両が増えており、このような車両においては、その停止したエンジンを再始動すべく、頻繁にクランキングが実行されることになる。そして、クランキングの際は電源電圧の変動が相当に激しく、電源電圧がアシスト可能電圧の範囲外になってしまうこともあり、このような場合にはアシストが急激に停止される可能性がある。アシストの停止が発生すると、キックバック等のステアリング挙動や異音等が発生する可能性があり、ドライバに違和感を与えてしまい、電動ステアリング装置全体の品質に大きく影響する。
また、特許文献1の電動パワーステアリング装置は、動作限界電圧に達するまで電源電圧の数値によりアシストレベルを可変させているので、円滑なアシスト制御を行うことができる特徴がある。しかしながら、電源電圧がアシスト停止電圧以下に低下するとアシスト制御を停止するようにしているので、クランキングのような、電源電圧が相当低いレベルに低下する可能性がある場合には適用できない問題がある。
更に、特許文献2の電動パワーステアリング装置は、低電圧時のオン抵抗が低いFETを用いることで発熱量が少なくなり、低電圧においても作動するようにしているが、クランキングにおいては電圧低下が発生し、その変動が大きく、トルクセンサの作動電圧を下回り、制御が不安定になる可能性がある。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、クランキング中における電源電圧が激しく変動しても、ステアリングアシストの挙動を抑え、違和感のないアシスト制御が可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。また、電源電圧が激しく変動しても、アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、電流制限マップを参照してアシスト可能電流を算出し、アシスト可能電流に基づく限定的条件をもってアシストを継続させることによってステアリングアシストの挙動を抑え、違和感のないアシスト制御が可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明は、ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電 圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するF ETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、 前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前記時間経過に応じた ゲインとの乗算により行うことにより、或いは前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値 が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くなる特性であり、前記電源電圧検出値がアシ スト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブ リッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシ スト制御を継続し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源 電圧監視部が判定したとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、 前記電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシ スト可能電流制限値を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段が アシスト制御を継続し、前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前 記時間経過に応じたゲインとの乗算により行うことにより、或いは前記電源電圧検出値が 前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定し たときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ最低動作電圧以下に低 下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシスト制御し、前記電源電 圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに 、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特 性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下 したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間 経過に応じて、前記電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップ を参照してアシスト可能電流制限値を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ 駆動制御手段がアシスト制御を継続し、前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流 制限マップと前記時間経過に応じたゲインとの乗算により行うことにより、或いは前記駆 動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くなる特性 であり、前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下である と前記電源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前 記センサ最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとし てアシスト制御し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の 低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記アシスト 動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下レベルに応じた電流制 限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値を算出し、前記アシス ト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続し、前記アシスト可能 電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前記時間経過に応じたゲインとの乗算により 行うことにより、或いは前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前 記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電 圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出 値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記アシ スト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下レベルに応じた電 流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値を算出し、前記ア シスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続し、前記アシスト 可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオフセットを減 算して行うことにより達成される。
また、本発明の上記目的は、前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くなる特性であり、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続し、前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオフセットを減算して行うことにより、或いは前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシスト制御し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続し、前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオフセットを減算して行うことにより、或いは前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くなる特性であり、前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシスト制御し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続し、前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオフセットを減算して行うことにより、或いは前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト継続許容時間以内にアシスト制御を継続することにより、或いは前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くなる特性であり、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト継続許容時間以内にアシスト制御を継続することにより、或いは前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシスト制御し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト継続許容時間以内にアシスト制御を継続することにより、或いは前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト継続許容時間以内にアシスト制御を継続し、前記モータ駆動制御手段が、前記アシスト継続許容時間に基づいて算出されるアシスト補正ゲインを用いて前記アシスト量を補正することにより、或いは前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くなる特性であり、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト継続許容時間以内にアシスト制御を継続し、前記モータ駆動制御手段が、前記アシスト継続許容時間に基づいて算出されるアシスト補正ゲインを用いて前記アシスト量を補正することにより、或いは前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシスト制御し、前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト継続許容時間以内にアシスト制御を継続し、前記モータ駆動制御手段が、前記アシスト継続許容時間に基づいて算出されるアシスト補正ゲインを用いて前記アシスト量を補正することにより達成される。
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、クランキングの始動時に電源電圧の低下が発生した場合、電源電圧に応じてアシスト継続許容時間を設定し、アシスト継続許容時間以内に、アシスト継続許容時間に基づいて求められたアシスト補正ゲインを用いてアシスト量を制限しながらアシスト制御を継続するようにしており、ステアリングアシストの挙動の変動を抑え、商品性を高めることができる。他の実施形態によれば、FETの駆動可能特性に基づき、電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを有し、クランキングの始動時に電源電圧の低下が発生した場合、FETのアシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値を算出し、限定的制限でアシスト制御を継続するようにしており、ステアリングアシストの挙動の変動を抑え、商品性を高めることができる。
また、本発明によれば、電源電圧がトルクセンサの最低動作電圧以下に低下した場合に、低下した直前若しくは過去の操舵トルクの検出値(記憶値)を操舵トルクの代替値として操舵補助指令値(電流指令値)を演算しているので、アシスト制御を停止することなく、クランキング中に電源電圧がトルクセンサのセンサ最低動作電圧以下に低下した場合においても、違和感のないアシスト制御が可能である。
更に、本発明によれば、アシスト補正ゲインを算出するとき、ECUの内部温度特性を加味することによりアシスト量を可変し、或いはアシスト可能電流制限値を算出するときに、ECU温度に応じた適正なゲインマップ若しくはオフセットマップを使用してアシスト量(アシスト可能電流制限値)を可変しており、高温環境でもアイドリングストップ中のステアリング操作が可能となる。
電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 コントロールユニットの一般的な構成例を示すブロック図である。 モータ駆動回路の構成例を示す結線図である。 本発明の第1実施形態に係るコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。 本発明のFETの駆動可能特性の電源電圧とアシスト継続許容時間との関係の一例を示す特性図である。 本発明の第1実施形態に係るアシスト継続許容時間とアシスト補正ゲインとの関係の一例を示す特性図ある。 本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置のクランキング時のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。 本発明の第2実施形態に係るコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。 アシスト量補正部の構成例を示すブロック図である。 電源電圧に対するFETの電流制限値の特性例(120A仕様)を示す電流制限マップである。 ゲインマップの一例を示す特性図である。 本発明の第2実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る電動パワーステアリング装置のクランキング時のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。 アシスト量補正部の他の構成例を示すブロック図である。 オフセットマップの一例を示す図である。 ECU温度を考慮したゲインマップの例を示す図である。
エンジン停止時におけるクランキングでは電源電圧(バッテリ電圧)の変動が激しく、電源電圧が従来のアシスト制御におけるアシスト停止電圧(アシスト動作可能電圧)まで低下する可能性がある。しかし、電源電圧の低下の継続時間は短く、また、電源電圧の低下が始まってからFETの焼損まで一定の許容時間があることを考慮して、本発明の第1実施形態では、従来のように電源電圧のみに応じてアシスト量を制限するのではなく、電源電圧の低下が発生した後、FETの特性に応じてアシスト継続許容時間を決定する駆動可能特性を用いて、アシスト継続許容時間内はアシスト制御を継続するようにしており、FETが焼損しない範囲内でアシストの停止を避けるようにしている。本発明の第2実施形態では、アシスト動作可能電圧からの低下継続時間及び電源電圧のレベルに応じてアシスト可能電流制限値を算出し、アシストを停止することなく、可能な限り限定的条件をもってアシスト制御を継続するようにしており、FETが焼損しない範囲内でアシスト停止を避けるようにしている。即ち、モータ駆動回路内のFETブリッジを構成するFETの駆動可能特性を基に、電源電圧の低下レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを備え、電源電圧がアシスト動作可能電圧より低下したことが検出されたとき、アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じたゲイン、オフセット等と、電流制限マップの電源電圧に応じた電流制限値とからアシスト可能電流制限値を算出し、限定的条件で可能な限りアシスト制御を継続するようにしている。
また、本発明の第1実施形態では、電源電圧がトルクセンサのセンサ最低動作電圧以下に低下した場合に、低下直前若しくは過去のトルクセンサ検出値を代替値として用いることにより、従来の電源電圧低下の対策より、より低い電源電圧までアシスト制御を継続することができる。従って、クランキングのような短時間に電源電圧が激しく変動する状況においても、ステアリングアシストの挙動を抑えながら違和感のないアシスト制御を実現することができる。
即ち、本発明の第1実施形態では、クランキング中に電源電圧が低下した場合に、FETの特性に応じて作成された電源電圧とアシスト継続許容時間との関係に基づいて、このときの電源電圧に対応しているアシスト継続許容時間を決定し、アシスト継続許容時間とアシスト補正ゲインの特性関係を参照してアシスト補正ゲインを求め、アシスト継続許容時間以内に、求められたアシスト補正ゲインでアシスト量を制限しながらアシスト制御を継続する。また、電源電圧がトルクセンサのセンサ最低動作電源電圧以下に低下した場合には、直前若しくは過去のトルクセンサ検出値を代替値としてアシスト制御を継続するようにしている。アシスト継続許容時間が経過した後に、電源電圧が復帰した場合は、本発明のアシスト制御は終了し、通常の制御に戻る。
更に、本発明の第2実施形態では、電源電圧がトルクセンサのセンサ最低動作電圧(アシスト動作可能電圧より小)以下に低下した場合には、記憶している低下直前若しくは過去のトルクセンサ検出値を操舵トルクの代替値として用いることにより、従来の電源電圧低下の対策より、より低い電源電圧までアシスト制御を継続することができるようにしている。従って、クランキングのような短時間に電源電圧が激しく変動する状況においても、ステアリングアシストの挙動を確実に抑えながら、違和感のないアシスト制御を実現することができる。クランキング後のエンジン作動中に電源電圧が復帰した場合は、本発明の限定的条件をもったアシスト制御は終了し、通常のアシスト制御に戻る。
また、第2実施形態では、特にECU温度を計測若しくは推定し、ECU温度に応じたゲインマップ若しくはオフセットマップのパラメータを用いてアシスト補正量(アシスト可能電流制限値)を演算しており、より高精度なアシスト補正の制御が可能である。
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
先ず、本発明の第1実施形態について説明する。
図4は本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニット30の構成例を示すブロック図であり、前述した図2に対応させて示す構成図であるので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態に係るコントロールユニット30には、トルク入力処理部40、電源電圧監視部41、アシスト量補正部42、乗算部38が新たに設けられている。
電源電圧監視部41は、電源電圧検出手段(図示せず)より検出された電源電圧Vbを入力し、予め閾値として設定されているアシスト動作可能電源電圧と比較し、検出された電源電圧Vbがアシスト動作可能電源電圧以下である場合に電源電圧Vbが低下したと判定する。そして、電源電圧監視部41は、該電動パワーステアリングに備えられているモータ駆動部のFETの駆動可能特性を基にして予め設定されている関係、つまりその時の電源電圧Vbに基づいて、アシスト継続許容時間ACを求める機能を有している。求められたアシスト継続許容時間ACがアシスト量補正部42に入力される。
また、電源電圧監視部41は、電源電圧Vbとトルクセンサ最低動作電圧とを比較し、電源電圧Vbがトルクセンサ最低動作電圧以下であると判定したときに、切替信号SWを出力してトルク入力処理部40に入力する。
図5は、FETの駆動可能特性である電源電圧Vbとアシスト継続許容時間ACとの関係の一例を示す特性図である。電源電圧Vbが低下するほど、ドレイン-ソース間のオン抵抗RDSが大きくなり、FETの電力損失による発熱が大きくなるので、図5に示すように電源電圧Vbが低下するほど、アシスト継続許容時間ACが短くなっている。そして、図5の斜線部はアシスト可能範囲であり、他の空白部分はアシスト不可能範囲である。
アシスト量補正部42は、入力されるアシスト継続許容時間ACとアシスト補正ゲインAGとの対応関係を示す特性パラメータ(ルックアップテーブル)を有し、図6の特性(A)はこのような関係の特性例を示している。電源電圧監視部41から入力されたアシスト継続許容時間ACを用い、該アシスト継続許容時間ACとアシスト補正ゲインAGとの関係特性図を参照してアシスト補正ゲインAGを求め、乗算部38に入力する。図6の特性(A)に示すように、アシスト継続許容時間ACが長くなるほどアシスト補正ゲインAGが低くなっており、最大ゲインは“1”になっている。
トルク入力処理部40は、代替値算出部402と、操舵トルク切替部404とを備えており、電源電圧Vbがトルクセンサ10の最低動作電源電圧以上の場合には、トルクセンサ10からの操舵トルクTrをそのまま操舵補助指令演算部31に入力するように動作し、電源電圧Vbがトルクセンサ10の最低動作電圧以下になった場合に、操舵トルク切替部404の接点を切替え、低下した直前若しくは過去のトルクセンサ10の検出値を代替値Traとして操舵補助指令演算部31に入力するようにしている。
代替値算出部402は、当該サンプリング直前(例えば1サンプリング前)のトルクセンサ10で検出された操舵トルクTrを代替値Traとして記憶する。操舵トルク切替部404は接点404a及び404bを有しており、接点404aには代替値算出部402からの代替値Traが入力され、接点404bにはトルクセンサ10からの操舵トルクTrが入力され、電源電圧監視部41からの切替信号SWによって接点404a又は404bに切替えられる。即ち、電源電圧監視部41が、電源電圧Vbがトルクセンサ最低動作電圧以下であると判定したとき、切替信号SWによって接点404aに切替えられ、代替値Traが操舵トルクTr0として操舵補助指令値演算部31に入力され、電源電圧Vbがトルクセンサ最低動作電圧より大きいと判定したとき、切替信号SWによって接点404bに切替えられ、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTrが操舵トルクTr0として操舵補助指令値演算部31に入力される。操舵補助指令値演算部31は入力された操舵トルクTr0(Tra又はTr)及び車速Vに基づいて操舵補助指令値Irefを演算する。
乗算部38では、操舵補助指令値演算部31により演算された操舵補助指令値Irefがアシスト量補正部42により算出されたアシスト補正ゲインAGと乗算され、乗算結果が操舵補助指令値Iref1として最大出力制限部32Aに入力される。最大出力制限部32は、過熱保護条件により最大出力を制限し、モータ20の電流を徐々に減少させる(漸減処理)ように最大出力を制限する機能を有している。
このような構成において、その動作例を図7のフローチャートを参照して説明する。
先ず、車両のイグニッションキー11が入力された状態で(ステップS1)、電源電圧Vbの変動が激しいアイドリングストップにおけるクランキングが始まる。この状態では、操舵トルク切替部404は接点404bに接続されている。電源電圧監視部41により電源電圧Vbを検出して(ステップS2)、入力された電源電圧Vbがアシスト動作可能電源電圧に低下したか否かを判定し(ステップS3)、アシスト動作可能電源電圧より大きいと判定したときは、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTr及び車速センサ12で検出された車速Velを入力し(ステップ4)、操舵補助指令値演算部31は、入力された操舵トルクTr及び車速Velに基づいて操舵補助指令値Irefをして乗算部38に入力する(ステップS5)。このとき、電源電圧監視部41は図5に示すアシスト可能範囲のアシスト継続許容時間ACに対応し、アシスト量補正部42からのアシスト補正ゲインAGは“1”となっている。乗算部38で算出された操舵補助指令値Irefが“1”のアシスト補正ゲインAGと乗算され(ステップS6)、最大出力制限部32に入力される(ステップS16)。その後、前述と同様に電流制御され(ステップS17)、モータ20によるアシスト制御が実行される(ステップS18)。
一方、上記ステップS3において、電源電圧Vbがアシスト動作可能電源電圧以下に低下したと判定したとき、電源電圧監視部41は、更に電源電圧Vbがトルクセンサ最低動作電圧以下に低下したか否かを判定し(ステップS7)、電源電圧Vbがトルクセンサ最低動作電圧以下に低下したと判定したとき、切替信号SWにより操舵トルク切替部404は接点404aに切替えられ(ステップS8)、代替値算出部402に記憶されているトルク代替値Traが操舵トルクTr0として操舵補助指令値演算部31に入力される(ステップS9)。電源電圧Vbがトルクセンサ最低動作電圧より大きいと判定したときは切替信号SWは出力されず、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTrがそのまま操舵トルクTr0として操舵補助指令値演算部31に入力される(ステップS10)。
操舵補助指令値演算部31には車速Velが入力され(ステップS11)、入力された操舵トルクTr0(Tr又はTra)及び車速Velに基づいて操舵補助指令値Irefが演算されて乗算部38に入力される(ステップS12)。電源電圧監視部41では電源電圧Vbとアシスト継続許容時間ACとの関係に基づいてアシスト継続許容時間ACを算出し(ステップS13)、算出したアシスト継続許容時間ACがアシスト量補正部42に入力されてアシスト補正ゲインAGが算出される(ステップS14)。このときのアシスト量補正ゲインAGは、図6の(A)の特性から“1”より小さくなっている。アシスト量補正部42で算出されたアシスト補正ゲインAGは乗算部38に入力され、乗算部38でアシスト補正ゲインAGと操舵指令値Irefと乗算されることにより操舵指令値Irefが補正される(ステップS15)。補正された操舵補助指令値Iref1が最大電流制限部32に入力され、過熱保護条件などにより制限され(ステップS16)、電流制御部34で制限された電流指令値Iに基づいて電流制御し(ステップS17)、モータ20に対してアシスト制御を行う(ステップS18)。
図8は本実施形態のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図8(B)は、電動パワーステアリング装置の電源電圧Vbの変化を示す曲線である。図8(C)は、本実施形態の電動パワーステアリング装置のステアリング挙動を示す曲線であり、図8(D)は、本発明の機能のない電動パワーステアリング装置のステアリング挙動を示す曲線である。時点t0にイグニッションキーがオンされ、クランキングが始まり、電源電圧Vbが急に下がり、6Vまで低下する。図5の電源電圧Vb‐アシスト継続許容時間AC特性により、電源電圧Vbが6Vのとき、アシスト継続許容時間ACは約5msであり、アシスト継続許容時間ACとアシスト補正ゲインAGの関係に基づいて算出されたアシスト補正ゲインAGでアシスト量を制限しながらアシスト制御を継続する。時点t3になると、電源電圧Vbが正常レベルに回復し、アシスト量も通常レベルに戻る。時点t4になると、エンジン作動状態に入り、クランキングが終了する。電源電圧Vbの低下期間(時点t0からt3まで)に、電源電圧Vbが、従来の電動パワーステアリング装置においてアシストが停止される電源電圧以下まで低下したが、本発明は、アシストを停止するのではなく、アシスト継続許容時間AC内にアシストを継続させるようにして、ステアリングアシストの挙動を抑えることができる。一方、本発明の機能のない電動パワーステアリング装置の挙動を見ると、クランキングが始まると、電源電圧Vbが激しく変動し、キックバックが発生している。
なお、前述の実施形態では、アシスト補正ゲインAGを算出する際に、FETの特性を基にしたアシスト継続許容時間ACとアシスト補正ゲインAGの特性が用いられているが、図6(B)のようなECU(Engine Control Unit)の内部温度(温度上昇)を考慮して作成された特性を用いて、ECU温度が上昇したときにアシスト量を更に小さく制限することもできる。このようにすると、モータ20に流れる電流が更に小さく制限され、高温環境でもアイドリングストップ中のステアリング操作も可能になる。
また、前述の実施形態では、アシスト量を補正するとき、ゲイン形式の特性が用いられているが、他の形式の補正方法、例えばマップ形式、オフセット形式の特性パラメータを利用することもできる。
更に、代替値算出部402は1サンプリング前の操舵トルク値を算出するようになっているが、数サンプリング前の過去値の算出でも良く、任意に適宜変更可能である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図9は本発明に係る電動パワーステアリング装置のコントロールユニット30の構成例を示すブロック図であり、前述した図4に対応させて示す構成図であるので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。本実施形態に係るコントロールユニット30には、電源電圧監視部50、アシスト量補正部60、アシスト可能電流制限部70が新たに設けられている。電源電圧検出手段(図示せず)で検出された電源電圧Vbは、電源電圧監視部50及びアシスト量補正部60に入力されている。
電源電圧監視部50は電源電圧Vbを入力し、予め閾値として設定されているアシスト動作可能電圧(例えば8V)と比較し、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧より低い場合には、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧よりも低下したと判定し、レベル低下信号ACAを出力してアシスト量補正部60に入力する。また、電源電圧Vbがセンサ最低動作電圧以下となった場合には、切替信号SWを出力してトルク入力処理部40に入力する。
前述のように電源電圧Vbが低下するほど、FETのドレイン-ソース間のオン抵抗RDSが大きくなり、FETの電力損失による発熱が大きくなり、図5で説明したように電源電圧Vbが低下するほど、電圧低下状態の継続時間は短くなる。アシスト量補正部60は、電源電圧監視部50よりレベル低下信号ACAが入力されたとき、電圧低下状態の継続時間との関係からアシスト可能電流制限値AGAを算出し、アシスト可能電流制限値AGAをアシスト可能電流制限部70に入力して操舵補助指令値Irefを制限する。図12に示すように、電圧低下状態の継続時間が長くなるほどアシスト可能電流制限値AGが低くなっている。
ここにおいて、本実施形態ではアシスト可能電流制限値AGAを得るために、アシスト量補正部60を図10に示すような構成としている。即ち、FETブリッジを構成するFETの駆動特性を基にし、電源電圧Vbのレベルに対するFETの電流制限値の基本特性をマップにした図11に示すような電流制限マップ61と、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧より低下した時点からの経過時間Ttを計測するタイマー63と、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧より低下した継続(経過)時間Tt、つまり通常時アシスト不可能範囲電圧の継続時間に対応して、電源電圧Vbに対応したゲインGmが設定されているゲインマップ62と、電流制限マップ61からの電流制限値とゲインマップ62からのゲインGmを乗算する乗算部64とを備えている。
図11は、定格120A仕様のFETについての電流制限値例を示す電流制限マップ61であり、例えば電源電圧Vbが7.0Vでは電流制限値は80Aであり、電源電圧Vbが8.0Vでは電流制限値は120Aであるが、いずれもその状態で長時間に亘って電流を流せないこと、つまり電圧低下状態の継続時間があることを示している。電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧より低下したレベルに応じてFETの電流制限値が規定されており、このようなFETの駆動可能特性を基に図11に示すような電流制限マップ61を作成して設定する。
また、ゲインマップ62は図12に示すような内容であり、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧より低下した時点からの継続時間Tt、つまり通常時アシスト不可能範囲電圧の継続時間に対応して、かつ電源電圧Vbに対応したゲインGmが設定されている。本例では電圧低下の継続時間Ttは、0〜5ms未満、5ms以上〜10ms未満、10ms以上〜20ms未満、20ms以上〜50ms未満、50ms以上〜100ms未満、100ms以上〜150ms未満、150ms以上〜200ms未満、200ms以上〜300ms未満、300ms以上の各範囲に分類され、ゲインGmは電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧(本例は8V)より低い範囲を3段階(8V、7V、6V)に分けて設定されている。このような継続時間Ttの範囲の設定、電源電圧Vbの設定は適宜変更可能であり、各電圧の間の特性については、両電圧の特性値を平均化することによって求めることができる。
タイマー63は電源電圧監視部50からレベル低下信号ACAが入力された時点からの継続時間Ttを計測し、継続時間Ttをゲインマップ62に入力する。ゲインマップ62は、入力された継続時間Ttと電源電圧Vbに基づいてゲインGmを算出して出力する。
電流制限マップ61からの電流制限値とゲインマップ62からのゲインGmは乗算部64で乗算され、その乗算結果がアシスト可能電流制限値AGAとして出力される。アシスト可能電流制限値AGAはアシスト可能電流制限部70に入力され、操舵補助指令値Irefを制限した操舵補助指令値Iref1が最大出力制限部32に入力される。
一方、トルク入力処理部40の構成及び動作は、第1実施形態で説明したものと全く同一である。
アシスト可能電流制限部70では、操舵補助指令値演算部31により演算された操舵補助指令値Irefがアシスト量補正部60により算出されたアシスト可能電流制限値AGAと比較される。つまり、アシスト可能電流制限部70はアシスト可能電流制限値AGAと操舵補助指令値Irefとを比較し、小さい方を操舵補助指令値Iref2として最大出力制限部32に入力する。最大出力制限部32は、過熱保護条件により最大出力を制限し、モータ20の電流を徐々に減少させる(漸減処理)ように最大出力を制限する機能を有している。
このような構成において、その動作例を図13のフローチャートを参照して説明する。
先ず、車両のイグニッションキー11がオンされた状態で(ステップS20)、電源電圧Vbの変動が激しいアイドリングストップにおけるクランキングが始まる。この状態では、操舵トルク切替部404は接点404bに接続されている。電源電圧検出手段で検出された電源電圧Vbは電源電圧監視部50及びアシスト量補正部60内の電流制限マップ61、ゲインマップ62に入力され(ステップS21)、電源電圧監視部50は入力された電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧(例えば8V)より低下したか否かを判定し(ステップS22)、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧以上と判定したときは、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTrを操舵トルク切替部404を経て入力すると共に、車速センサ12で検出された車速Velを入力し(ステップS23)、操舵補助指令値演算部31は、入力された操舵トルクTr及び車速Velに基づいて操舵補助指令値Irefを演算し、操舵補助指令値Irefがアシスト可能電流制限部70に入力する(ステップS24)。アシスト可能電流制限部70からの操舵補助指令値Iref2は最大出力制限部32に入力されて電流制御され(ステップS50)、その後、前述と同様に電流制御され(ステップS51)、モータ20によるアシスト制御が実行される(ステップS52)。
一方、上記ステップS22において、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧よりも低下したと判定されたとき、電源電圧監視部50はレベル低下信号ACAを出力し、アシスト量補正部60内のタイマー63が継続時間Ttの計測を開始する(ステップS25)。更に電源電圧Vbがセンサ最低動作電圧以下に低下したか否かを判定し(ステップS26)、電源電圧Vbがセンサ最低動作電圧以下に低下したと判定したとき、電源電圧監視部50は切替信号SWを出力し、切替信号SWにより操舵トルク切替部404の接点は接点404bから接点404aに切替えられ(ステップS27)、代替値算出部402に記憶されているトルク代替値Traが操舵トルクTr0として操舵補助指令値演算部31に入力される(ステップS30)。また、電源電圧Vbがセンサ最低動作電圧より大きいと判定したときは切替信号SWは出力されず、トルクセンサ10により検出された操舵トルクTrが操舵トルク切替部404を経て、そのまま操舵トルクTr0として操舵補助指令値演算部31に入力される(ステップS40)。
その後、操舵補助指令値演算部31には車速Velが入力され(ステップS31)、入力された操舵トルクTr0(Tr又はTra)及び車速Velに基づいて操舵補助指令値Irefが演算されてアシスト可能電流制限部70に入力される(ステップS32)。アシスト量補正部60内のタイマー63はアシスト動作可能電圧よりも低くなった時点以降の継続時間Ttを計測しており(ステップS25)、ゲインマップ62は入力された電源電圧Vb及び継続時間Ttに基づいてゲインGmを算出し(ステップS33)、電流制限マップ61は入力された電源電圧Vbに基づいて電流制限値を算出する(ステップS34)。ゲインマップ62より算出されたゲインGmと電流制限マップ61より算出された電流制限値を乗算部64で乗算し(ステップS35)、アシスト可能電流制限値AGAを算出してアシスト可能電流制限部70に入力する(ステップS36)。アシスト量補正部60で算出されたアシスト可能電流制限値AGAはアシスト可能電流制限部70に入力され、アシスト可能電流制限部70でアシスト可能電流制限値AGAと操舵指令値Irefとが比較されることにより操舵指令値Irefが制限される(ステップS37)。アシスト可能電流制限部70で電流制限された操舵補助指令値Iref2が最大出力制限部32に入力され、過熱保護条件などにより最大出力を制限され(ステップS50)、電流制御部34で制限された電流指令値Iに基づいて電流制御し(ステップS51)、モータ20に対してアシスト制御を行う(ステップS52)。
図14は本実施形態のシミュレーション結果を示すタイムチャートである。図14(B)は、電動パワーステアリング装置の電源電圧Vbの変化を示す特性例である。図14(C)は、本実施形態の電動パワーステアリング装置のステアリング挙動を示す特性例であり、図14(D)は、本発明の機能のない電動パワーステアリング装置のステアリング挙動を示す特性例である。図14(A)に示すように時点t0にイグニッションキーがオンされてクランキングが始まり、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧以下まで急に下がり、6V位まで低下する。電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧以下となる時点t0以降、タイマー63は継続時間Ttを計測しており、継続時間Ttと電源電圧Vbの関係に基づきゲインマップ62でゲインGmが算出され、電源電圧Vbに対応する電流制限値が電流制限マップ61で算出され、ゲインGmと電流制限値の乗算によってアシスト可能電流制限値AGAを求め、アシスト可能電流制限値AGAでアシスト量(操舵電流指令値Iref)を制限しながらアシスト制御を継続する。このようなアシスト制御を、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧以下となっている間継続する。
時点t4になるとエンジン作動状態に入り、クランキングが終了するので、電源電圧Vbが正常レベルに回復し、アシスト量も通常レベルに戻る。本例では電源電圧Vbの低下期間(時点t0からt4まで)に、電源電圧Vbが、従来の電動パワーステアリング装置においてアシストが遮断されるアシスト動作可能電圧以下まで低下しているが、本発明は、アシストを停止するのではなく、ゲインマップ62から算出されたゲインGmと電流制限マップ61から算出された電流制限値によってアシスト可能電流制限値AGAを求め、アシスト可能電流制限値AGAでアシスト量を制限しながらアシスト制御を継続させるようにして、図14(C)に示すようにステアリングアシストの挙動を確実に抑えることができる。
一方、本発明の機能のない電動パワーステアリング装置の挙動を見ると、クランキングが始まると電源電圧Vbが激しく変動し、図14(D)に示すようにキックバックが発生しており、挙動において本発明の効果が顕著である。
前述の実施形態では、アシスト可能電流制限値AGの算出をゲインマップ62及び電流制限マップ61を用いてゲインGmの乗算によって行っているが、ゲインマップ62に代えてオフセットマップを用い、オフセットOsの減算によって行うことも可能である。
図15はその場合の構成例を示しており、タイマー63からの継続時間Tt及び電源電圧Vbを入力するオフセットマップ66と、減算処理する減算部67とが設けられている。オフセットマップ66は例えば図16に示すような構成であり、電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧より低下した時点からの継続時間Tt、つまり通常時アシスト不可能範囲電圧の継続時間に対応して、かつ電源電圧Vbに対応したオフセットOsが設定されている。本例では継続時間は、0〜5ms未満、5ms以上〜10ms未満、10ms以上〜20ms未満、20ms以上〜50ms未満、50ms以上〜100ms未満、100ms以上〜150ms未満、150ms以上〜200ms未満、200ms以上〜300ms未満、300ms以上の各範囲に分類され、オフセットOsは電源電圧Vbがアシスト動作可能電圧(本例は8V)より低い範囲を3段階(8V、7V、6V)に分けて設定されている。このような継続時間の範囲の設定、オフセットOsを設定する電源電圧Vbの設定は適宜変更可能である。
そして、オフセットマップ66はタイマー63からの継続時間Ttと電源電圧vbに基づいてオフセットOsを算出して減算部67に減算入力し、電流制限マップ61は電源電圧Vbに基づいて電流制限値を算出して減算部67に加算入力し、減算部67での減算結果(電流制限値−オフセットOs)をアシスト可能電流制限値AGAとして出力するようになっている。
なお、上述の実施形態では、代替値算出部42は1サンプリング前の操舵トルク値を算出するようになっているが、数サンプリング前の過去値の算出でも良く、任意に適宜変更可能である。
また、ECU内部の温度を計測若しくは推定し、ECU内部温度による電流制限マップ若しくはゲインマップを備えても良い。ECU温度の推定は例えば特許第4221907号公報に記載のようにすれば良い。図17はその例を、図12のゲインマップに対応させて示している。図17(A)はECU温度が上昇(例えば40℃)したときに用いるゲインマップのパラメータであり、図17(B)は更にECU温度が上昇(例えば80℃)したときに用いるゲインマップのパラメータである。このように複数のゲインマップを用意しておき、ECUの温度に応じて切替えて使用するようにしても良い。図16に示すオフセットについても同様にECU温度に応じたパラメータマップを用意しておき、切替えて使用するようにすることも可能である。
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 電源リレー
14 バッテリ
20 モータ
31 操舵補助指令値演算部
32 最大出力制限部
33 減算部
34 電流制御部
35 PWM制御部
36 モータ駆動回路
37 モータ電流検出回路
38 乗算部
40 トルク入力処理部
402 代替値算出部
404 操舵トルク切替部
41、50 電源電圧監視部
42、60 アシスト量補正部
70 アシスト可能電流制限部

Claims (15)

  1. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前記時間経過に応じたゲイ ンとの乗算により行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くな る特性であり、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前記時間経過に応じたゲイ ンとの乗算により行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  3. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ 最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシス ト制御し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前記時間経過に応じたゲイ ンとの乗算により行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  4. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くな る特性であり、
    前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ 最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシス ト制御し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップと前記時間経過に応じたゲイ ンとの乗算により行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  5. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオ フセットを減算して行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  6. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くな る特性であり、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオ フセットを減算して行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  7. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ 最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシス ト制御し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオ フセットを減算して行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  8. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くな る特性であり、
    前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ 最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシス ト制御し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判定し たとき、前記アシスト動作可能電圧より低下した時間経過に応じて、前記電源電圧の低下 レベルに応じた電流制限値を規定する電流制限マップを参照してアシスト可能電流制限値 を算出し、前記アシスト可能電流制限値で前記モータ駆動制御手段がアシスト制御を継続 し、
    前記アシスト可能電流制限値の算出を、前記電流制限マップから前記時間経過に応じたオ フセットを減算して行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  9. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判 定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト 継続許容時間以内にアシスト制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装 置。
  10. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くな る特性であり、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判 定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト 継続許容時間以内にアシスト制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装 置。
  11. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ 最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシス ト制御し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判 定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト 継続許容時間以内にアシスト制御を継続することを特徴とする電動パワーステアリング装 置。
  12. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判 定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト 継続許容時間以内にアシスト制御を継続し、
    前記モータ駆動制御手段が、前記アシスト継続許容時間に基づいて算出されるアシスト補 正ゲインを用いて前記アシスト量を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装 置。
  13. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記駆動可能特性は、前記電源電圧検出値が低くなるに従ってアシスト継続時間が短くな る特性であり、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判 定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト 継続許容時間以内にアシスト制御を継続し、
    前記モータ駆動制御手段が、前記アシスト継続許容時間に基づいて算出されるアシスト補 正ゲインを用いて前記アシスト量を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装 置。
  14. ステアリング機構にかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、ハンドルの操舵 をアシストするアシスト力を発生するモータと、電源の電源電圧を検出する電源電圧検出 手段と、前記電源電圧検出手段で検出された電源電圧検出値を判定する電源電圧監視部と 、前記操舵トルクに基づいてアシスト量を算出し、前記モータをFETブリッジで成る駆 動部を介して駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に おいて、
    前記電源電圧検出値が前記操舵トルク検出手段のセンサ最低動作電圧以下であると前記電 源電圧監視部が判定したときに、前記モータ駆動制御手段が、前記電源電圧が前記センサ 最低動作電圧以下に低下した直前若しくは過去のトルク検出値を操舵トルクとしてアシス ト制御し、
    前記電源電圧検出値がアシスト動作可能電源電圧以下であると前記電源電圧監視部が判定 したときに、前記FETブリッジを構成するFETの前記電源電圧の低下レベルに応じた 駆動可能特性を基に、アシスト制御を継続し、
    前記電源電圧検出値が前記アシスト動作可能電圧より低下したと前記電源電圧監視部が判 定したとき、前記電源電圧検出値に基づいてアシスト継続許容時間を求め、前記アシスト 継続許容時間以内にアシスト制御を継続し、
    前記モータ駆動制御手段が、前記アシスト継続許容時間に基づいて算出されるアシスト補 正ゲインを用いて前記アシスト量を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装 置。
  15. ECUの内部温度に応じて前記駆動可能特性を補正するようになっている請求項1乃至1 4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
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