JPH08127352A - 車両用パワーステアリングシステム - Google Patents

車両用パワーステアリングシステム

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JPH08127352A
JPH08127352A JP6266712A JP26671294A JPH08127352A JP H08127352 A JPH08127352 A JP H08127352A JP 6266712 A JP6266712 A JP 6266712A JP 26671294 A JP26671294 A JP 26671294A JP H08127352 A JPH08127352 A JP H08127352A
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JP
Japan
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motor
vehicle
boosted voltage
voltage
steering
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Application number
JP6266712A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiichi Tomioka
栄一 富岡
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Jidosha Kiki Co Ltd
Original Assignee
Jidosha Kiki Co Ltd
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Publication date
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  • Power Steering Mechanism (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 システム全体としてのコストを低減する。バ
ッテリ電圧の変動の影響を受け難いものとして精度良く
アシスト力の制御を行う。昇圧回路での無駄なエネルギ
ー消費を抑制して省エネを図る。 【構成】 モータ駆動電流Iをチェックし(ステップ1
01)、I1以上であれば、昇圧電圧Vout をV2(V
2=100V)とする(ステップ102)。モータ駆動
電流IがI1以下であれば、モータ駆動電流IがI1以
下となってから所定時間Δt以上経過したか否かをチェ
ックする(ステップ103)。Δt時間以上継続してI
1以下となれば、昇圧電圧Vout を降下し、Vinとする
(ステップ104)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車速センサの検出す
る車速および舵角センサの検出するハンドル舵角に基づ
き、車載バッテリからのモータへの供給電流を調整する
ことによって、ハンドル操舵時のアシスト力を制御する
車両用パワーステアリングシステムに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種のパワーステアリング
システムとして、図5にその基本構成を示すようなモー
タドライブ・パワーステアリングシステム(MDPS)
がある。同図において、1は車載バッテリ、2はオルタ
ネータ、3はエンジン、4は車速センサ、5は舵角セン
サ、6はパワーステアリングユニット、7は電動モータ
駆動ポンプ、8は点火スイッチ、9はシグナルコントロ
ーラ、10はパワーコントローラである。
【0003】このMDPSでは、車速センサ4の検出す
る車速および舵角センサ5の検出するハンドル舵角が、
シグナルコントローラ9へ与えられる。シグナルコント
ローラ9は、車速センサ4および舵角センサ5からの車
速およびハンドル舵角に基づいて電動モータ駆動信号を
生成し、この生成した電動モータ駆動信号をパワーコン
トローラ10へ与える。パワーコントローラ10は、シ
グナルコントローラ9からの電動モータ駆動信号に応
じ、車載バッテリ1からの電動モータ駆動ポンプ7への
供給電流を調整する。
【0004】これにより、パワーステアリングユニット
6への油圧が制御され、低速走行域の操舵時はアシスト
力を大きくして操舵力を軽く、中高速走行域の操舵時は
逆に小さくして操舵力を重たくするように、ハンドル操
舵時のアシスト力が制御される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このM
DPSでは、電動モータ駆動ポンプ7へ車載バッテリ1
のバッテリ電圧(DC12V)を直に印加するものとし
ている。すなわち、電動モータ駆動ポンプ7に使用する
モータ7−1として、DC12V仕様のモータを用いて
いる。このため、モータ7−1に大電流を流して大きな
トルクを得るものとしており、モータ7−1の大型化,
使用配線の太線化が避けられず、システム全体としての
コストがアップするという問題があった。
【0006】また、車載バッテリ1のバッテリ電圧は、
負荷の大きさによって変動する。このバッテリ電圧の変
動の影響をモータ7−1が受けてしまい、結果としてハ
ンドル操舵時のアシスト力が変動してしまう。すなわ
ち、バッテリ電圧は12Vと低く、この低いバッテリ電
圧をモータ7−1へ直に印加するものとしているため、
少しの電圧変動でモータ7−1の発生トルクが大きく変
動し、ハンドル操舵時のアシスト力の制御が精度良く行
われないという問題が生じていた。
【0007】なお、上述においては、内燃機関を原動機
とした自動車を例にとって説明したが、電気自動車(E
V車)に採用した場合にも同様の問題が生じる。EV車
においては、主の電圧供給源はバッテリだけであり、そ
の電圧変動は大きい。また、上述においては、MDPS
を例にとって説明したが、油圧を介さず直接モータを駆
動することによってアシスト力を制御するFEPS(フ
ルエレクトリック・パワーステアリングシステム)にお
いても、同様の問題が生じる。
【0008】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、モータの小
型化,使用配線の細線化を図って、システム全体として
のコストを低減することができ、またバッテリ電圧の変
動の影響を受け難いものとして精度良くアシスト力の制
御を行うことができ、且つ昇圧回路での無駄なエネルギ
ー消費を抑制して省エネを図ることのできる車両用パワ
ーステアリングシステムを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、第1発明(請求項1に係る発明)は、上述し
た車両用パワーステアリングシステムにおいて、モータ
への電流供給通路の途上に昇圧回路を設け、車載バッテ
リからのバッテリ電圧を昇圧し、昇圧電圧Vou t として
モータに印加する一方、モータの負荷を監視し、その負
荷が所定値I1以上となった場合、昇圧電圧Vout を上
昇させるようにしたものである。第2発明(請求項2に
係る発明)は、上述した車両用パワーステアリングシス
テムにおいて、モータへの電流供給通路の途上に昇圧回
路を設け、車載バッテリからのバッテリ電圧を昇圧し、
昇圧電圧Vout としてモータに印加する一方、モータの
負荷を監視し、その負荷が所定値I1以上となった場
合、昇圧電圧Voutを上昇させ、所定時間Δt以上継続
して所定値I1以下となった場合、昇圧電圧Vout を降
下させるようにしたものである。第3発明(請求項3に
係る発明)は、上述した車両用パワーステアリングシス
テムにおいて、モータへの電流供給通路の途上に昇圧回
路を設け、車載バッテリからのバッテリ電圧を昇圧し、
昇圧電圧Vout としてモータに印加する一方、モータの
負荷を監視し、その負荷に応じて昇圧電圧Vout を変化
させるようにしたものである。
【0010】
【作用】したがってこの発明によれば、第1発明では、
モータの負荷が所定値I1以上となった場合、モータに
印加される昇圧電圧Vout が上昇する。例えば、モータ
に流れる電流が所定値I1以上となった場合、昇圧電圧
out が12V(最低値:バッテリ電圧)から100V
(最高値)へ上昇する。。第2発明では、モータの負荷
が所定値I1以上となった場合、昇圧電圧Voutが上昇
し、所定時間Δt以上継続して所定値I1以下となった
場合、昇圧電圧Vout が降下する。例えば、モータに流
れる電流が所定値I1以上となった場合、昇圧電圧V
out が12V(最低値:バッテリ電圧)から100V
(最高値)へ上昇し、所定時間Δt以上継続して所定値
I1以下となった場合、昇圧電圧Voutが100Vから
12Vへ降下する。第3発明では、モータの負荷に応じ
て、昇圧電圧Vout が変化する。例えば、モータに流れ
る電流に応じて、電流が大きくなるにつれ昇圧電圧V
out が上昇し、電流が小さくなるにつれ昇圧電圧Vout
が降下する。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図2はこの発明の一実施例を示すMDPSの要部を
示す電気回路図である。同図において、4は車速セン
サ、5は舵角センサ、7−1’は電動モータ駆動ポンプ
のモータ、11はマイクロコンピュータ、12は昇圧回
路、13はドライブ回路、Tr1はパワートランジス
タ、D1〜D4はダイオード、R1〜R4は抵抗であ
る。
【0012】昇圧回路12は、車載バッテリからのモー
タ7−1’への電流供給通路の途上に設けられており、
すなわち車載バッテリからのバッテリ電圧Vin(DC1
2V)の印加点P1とモータ7−1’への電圧印加点P
2との間に設けられており、コンデンサC1,C2、コ
イルL1、ダイオードD5、スイッチング用のトランジ
スタTr2、発振回路12−1により構成されている。
【0013】マイクロコンピュータ11は、端子A〜K
を有し、端子Aには抵抗R1とR2とによる分圧電圧V
aが与えられ、端子Eには抵抗R3とR4とによる分圧
電圧Vbが与えられる。マイクロコンピュータ11は、
分圧電圧VaからP1点に印可されるバッテリ電圧Vin
を検出し、分圧電圧VbからP2点に生ずる昇圧電圧V
out を検出し、バッテリ電圧Vinが設定値以上低下した
ら昇圧電圧Vout を低下またはVinとする。また、この
場合、運転者に警告を与えるため、ワーニングランプ
(図示せず)を点灯する。
【0014】端子Iには舵角センサ5の検出するハンド
ル舵角が与えられ、端子Kには車速センサ4の検出する
車速が与えられる。マイクロコンピュータ11は、車速
センサ4および舵角センサ5からの車速およびハンドル
舵角に基づいて電動モータ駆動信号を生成し、この生成
した電動モータ駆動信号を端子Fよりドライブ回路13
へ出力する。
【0015】端子CにはトランジスタTr2の温度に関
する情報が、端子DにはトランジスタTr2に流れる電
流に関する情報が与えられる。端子Gにはトランジスタ
Tr1の温度に関する情報が、端子Hにはトランジスタ
Tr1に流れる電流(モータ7−1’に流れる電流)に
関する情報が与えられる。端子Jにはモータ7−1’の
回転数に関する情報が与えられる。
【0016】また、マイクロコンピュータ11は、昇圧
回路12の発振回路12−1に対して、端子Bからデュ
ーティ比指示値を出力する。このデューティ比指示値に
よって、発振回路12−1からトランジスタTr2に出
力されるパルス波のデューティ比が定められる。なお、
本実施例において、発振回路12−1の発振周波数は2
0kHzとされている。
【0017】〔昇圧回路12の基本動作〕昇圧回路12
の基本動作は、発振回路12−1からのパルス波による
トランジスタTr2のスイッチングによって、コイルL
1でエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、ダイオー
ドD5のカソード側に放出の際の高電圧が現れることに
よる。
【0018】すなわち、トランジスタTr2がオンとな
るとコイルL1に電流が流れ、トランジスタTr2がオ
フとなるとコイルL1に流れる電流が遮断される。コイ
ルL1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、ダイオードD5のカソ
ード側に高電圧が発生する。この繰り返しによって、ダ
イオードD5のカソード側に高電圧が繰り返し発生し、
コンデンサC2で平滑され、昇圧電圧Vout として点P
2に生じる。
【0019】昇圧回路12によって生成される昇圧電圧
out は、マイクロコンピュータ11の端子Bから出力
されるデューティ比指示値に依存し、デューティ比指示
値が大きければ昇圧電圧Vout は高くなり、デューティ
比指示値が小さければ昇圧電圧Vout は低くなる。すな
わち、発振回路12−1からトランジスタTr2に出力
されるパルス波のオンデューティが大きければ昇圧電圧
out は高くなり、逆にオンデューティが小さければ昇
圧電圧Vout は低くなる。
【0020】本実施例では、昇圧電圧Vout の最高値を
100Vとしており、従ってモータ7−1’としては1
2V仕様のモータではなく、100V仕様のモータ(D
Cブラシモータ)を使用している。すなわち、本実施例
では、モータ7−1’として、小さな電流で大きなトル
クを得ることができる高電圧仕様のモータを使用してい
る。
【0021】これにより、モータ7−1’の小型化,使
用配線の細線化を図って、システム全体としてのコスト
の低減が図られている。なお、昇圧電圧Vout を100
Vとすることにより、家電で使用されるコストの安い素
子を利用することができる。また、本実施例において、
バッテリ電圧Vinの変動に対して昇圧電圧Vout の変動
は小さく、バッテリ電圧Vinの変動の影響を受け難いも
のとして、精度良くアシスト力の制御を行うことができ
る。
【0022】なお、昇圧回路12は、近年の技術革新に
より、トランジスタTr2としてハイパワーで低損失,
低コストのトランジスタが得られるため、安価に作成で
きる。すなわち、昇圧回路12を用いるものとしても、
そのコストアップ分はモータ7−1’の小型化,使用配
線の細線化などによるコストダウンに吸収され、システ
ム全体としてのコストは低減される。
【0023】また、本実施例では、発振回路12−1の
発振周波数を20kHzとしたが、さらに発振周波数を高
くすれば、コイルL1を小さくすることができる。これ
により、コンパクト化を促進することができ、コストダ
ウンも図ることができる。振回路12−1の発振周波数
は、トランジスタTr2のスイッチング速度との兼ね合
いでその上限が規制され、トランジスタTr2として高
速のものを用いれば発振周波数を高めることができる。
【0024】また、本実施例では、昇圧回路12に発振
回路12−1を設けるものとしたが、発振回路12−1
を省略し、マイクロコンピュータ11の端子Bからその
デューティ比を調整したパルス波を出力するものとし、
このパルス波を直接トランジスタTr2へ与えるものと
してもよい。
【0025】〔マイクロコンピュータ11の動作〕次
に、マイクロコンピュータ11の動作について、その機
能を交えながら説明する。マイクロコンピュータ11
は、モータ7−1’に流れる電流(モータ駆動電流)I
が大きくなった場合、昇圧電圧Vout を上昇させ、小さ
くなった場合、昇圧電圧Vout を降下させる。すなわ
ち、モータ7−1’の負荷が小さい場合、つまり大きな
アシスト力を必要としていない場合、昇圧回路12での
無駄なエネルギー消費を避けるため、昇圧回路12での
昇圧動作を抑制し、昇圧電圧Vout を下げる。これに対
し、モータ7−1’の負荷が増大した場合、つまり大き
なアシスト力を必要とする場合、昇圧電圧Vout を上げ
る。
【0026】このマイクロコンピュータ11の特徴的な
処理動作について図1に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。マイクロコンピュータ11は、端子Hを
介して入力されるモータ駆動電流Iをチェックし(ステ
ップ101)、モータ駆動電流Iが設定値I1以上であ
れば、昇圧電圧Vout を所定値V2(本実施例では、V
2=100V)とする(ステップ102)。
【0027】ステップ101において、モータ駆動電流
IがI1以下であれば、モータ駆動電流IがI1以下の
状態が所定時間Δt以上続いたか否か、すなわちモータ
駆動電流I1が所定時間Δt以上継続してI1以下とな
ったか否かをチェックする(ステップ103)。Δt時
間以上継続してI1以下でなければ、ステップ102へ
進む。Δt時間以上継続してI1以下となれば、昇圧電
圧Vout を降下し、Vinとする(ステップ104)。
【0028】なお、昇圧電圧Vout の調整は、端子Bか
ら出力するデューティ比指示値に依存して行われること
は言うまでもなく、デューティ比指示値を小さくするこ
とによって、昇圧回路12での昇圧動作が抑制されて昇
圧電圧Vout が低下し、昇圧回路12でのエネルギー消
費が抑えられる。デューティ比指示値を0とした場合、
昇圧回路12での昇圧動作が停止し、昇圧電圧Vout
バッテリ電圧Vin(最低値)となる。
【0029】図3(a)にモータ駆動電流Iの変化状況
を、図3(b)に昇圧電圧Vout の変化状況を例示す
る。時刻t0 からt1 までの期間は、操舵がされておら
ず、モータ駆動電流IはI1以下となっている。従っ
て、昇圧電圧Vout は、Vinとされる。操舵開始に伴
い、モータ駆動電流Iが増大し、I1以上となると(時
刻t1 )、昇圧電圧Vout はV2(100V)へ上昇さ
れる。
【0030】操舵終了に伴い、モータ駆動電流Iが減少
し、モータ駆動電流IがI1以下となり(時刻t2 )、
I1以下の状態が所定時間Δt以上続くと(時刻
2 ’)、昇圧電圧Vout はVinへ降下される。すなわ
ち、モータ駆動電流IがI1以下となってもΔt時間の
間、昇圧電圧Vout はV2を維持する。これにより、操
舵終了直後の早いタイミングでの再操舵に際して、操舵
に違和感が生じることが防止され、操舵フィーリングが
良好となる。
【0031】再操舵され、モータ駆動電流IがI1以上
となると(時刻t3 )、時刻t1 での場合と同様にし
て、昇圧電圧Vout はV2へ上昇される。操舵終了に伴
い、モータ駆動電流Iが減少し、モータ駆動電流IがI
1以下となり(時刻t4 )、そこからΔt時間経過する
前に再操舵されると、すなわち時刻t4 からΔt時間経
過した時点である時刻t4 ’に至るまでの間にモータ駆
動電流IがI1以上となると、昇圧電圧Vout は低下せ
ず、V2を維持する。
【0032】操舵終了に伴い、モータ駆動電流Iが減少
し、モータ駆動電流IがI1以下となり(時刻t5 )、
I1以下の状態が所定時間Δt以上続くと(時刻
5 ’)、昇圧電圧Vout はVinへ降下される。以上説
明したように本実施例によれば、モータ駆動電流IがΔ
t時間以上継続してI1以上となった場合、昇圧電圧V
out が降下されてVinとなり、昇圧回路12での無駄な
エネルギー消費が抑えられ、省エネが図られるものとな
る。
【0033】なお、本実施例においては、モータ駆動電
流Iによってモータ7−1’の負荷を監視するものとし
たが、モータ7−1’の回転数等により監視するものと
してもよく、他にも負荷を監視するためのパラメータは
種々考えられる。また、本実施例では、モータ駆動電流
IがI1以下になった場合、昇圧電圧Vout をVinへ降
下するようにしたが、Vinに限られれるものでないこと
は言うまでもない。
【0034】また、昇圧電圧Vout を降下(上昇)させ
るための判断基準はI1のみとせずともよく、複数の判
断基準を設けて段階的に昇圧電圧Vout を降下(上昇)
させるようにしてもよい。また、モータ駆動電流Iに応
じて、モータ駆動電流Iが大きくなるにつれ昇圧電圧V
out を上昇させ、モータ駆動電流Iが小さくなるにつれ
昇圧電圧Vout を降下する等としてもよい。また、本実
施例では、昇圧回路12としてコイルL1を用いた方式
としたが、トランスを使用した昇圧回路としてもよい。
すなわち、昇圧回路は本方式に限定されるものではな
く、任意に昇圧電圧を設定できる昇圧回路であればよ
い。
【0035】また、本実施例では、モータ7−1’とし
てDCブラシモータを用いたが、DCブラシモータに代
えてDCブラシレスモータを用いるようにしてもよい。
DCブラシレスモータを使用した場合のMDPSの要部
の電気回路図を図4に示す。この場合、ブラシレスモー
タドライバ回路13’を設け、パワートランジスタTr
11〜Tr16およびダイオードD6〜D11からなるトラ
ンジスタ回路14を介して、モータ7−1”への供給電
流を調整する。モータ7−1”としてDCブラシレスモ
ータを用いることにより、ブラシ交換(例えば、モータ
連続作動時、1回/2000〜3000km)が不必要
となり、長期安定性が確保され、耐久性がアップする等
の利点が生じる。
【0036】また、本実施例では、MDPSを例にとっ
て説明したが、FEPSにも同様にして適用することが
可能である。また、車両の原動機の種類(内燃機、EV
車・・・etc)、およびバッテリ電圧(12V、24
V・・・etc)の大小に拘らず、全ての車両に同様に
して適用することが可能である。なお、EV車等にMD
PSを用いる場合、車両走行用モータ電源としての高電
圧を降圧して電動モータ駆動ポンプに電圧を印加するこ
とが考えられるが、この際の降圧回路にも同様の技術思
想を適用して、省エネを図ることが可能である。
【0037】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、バッテリ電圧が昇圧され昇圧電圧Vout
としてモータに印加され、小さな電流で大きなトルクを
得ることができ、高電圧仕様(例えば、100V仕様)
としてモータの小型化,使用配線の細線化を図って、シ
ステム全体としてのコストを低減することができるよう
になる。また、バッテリ電圧の変動に対して昇圧電圧V
out の変動は小さく、バッテリ電圧の変動の影響を受け
難いものとして、精度良くアシスト力の制御を行うこと
ができるようになる。また、第1発明では、モータの負
荷が所定値I1以上となった場合、モータに印加される
昇圧電圧Vout が上昇し、また第2発明では、モータの
負荷が所定値I1以上となった場合、昇圧電圧Vout
上昇し、所定時間Δt以上継続して所定値I1以下とな
った場合、昇圧電圧Vout が降下し、また第3発明で
は、モータの負荷に応じて昇圧電圧Vout が変化し、モ
ータの負荷が小さい場合、つまり大きなアシスト力を必
要としていない場合、昇圧電圧Vout を低いものとし
て、昇圧回路での無駄なエネルギー消費を抑え、省エネ
を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図2におけるマイクロコンピュータの特徴的
な処理動作を示すフローチャートである。
【図2】 本発明の一実施例を示すMDPSの要部を示
す電気回路図である。
【図3】 モータ駆動電流Iの変化状況および昇圧電圧
out の変化状況を例示する図である。
【図4】 DCブラシモータに代えてDCブラシレスモ
ータを使用した場合のMDPSの要部を示す電気回路図
である。
【図5】 従来のMDPSの基本構成を示す図である。
【符号の説明】 1…車載バッテリ、4…車速センサ、5…舵角センサ、
7−1’…電動モータ駆動ポンプのモータ、11…マイ
クロコンピュータ、12…昇圧回路、13…ドライブ回
路、Tr1,Tr2…トランジスタ、L1…コイル、1
2−1…発振回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 113:00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車速センサの検出する車速および舵角セ
    ンサの検出するハンドル舵角に基づき、車載バッテリか
    らのモータへの供給電流を調整することによって、ハン
    ドル操舵時のアシスト力を制御する車両用パワーステア
    リングシステムにおいて、 前記モータへの電流供給通路の途上に設けられ、前記車
    載バッテリからのバッテリ電圧を昇圧し、昇圧電圧V
    out として前記モータに印加する昇圧回路と、 前記モータの負荷を監視し、その負荷が所定値I1以上
    となった場合、前記昇圧電圧Vout を上昇させる昇圧電
    圧上昇手段を備えたことを特徴とする車両用パワーステ
    アリングシステム。
  2. 【請求項2】 車速センサの検出する車速および舵角セ
    ンサの検出するハンドル舵角に基づき、車載バッテリか
    らのモータへの供給電流を調整することによって、ハン
    ドル操舵時のアシスト力を制御する車両用パワーステア
    リングシステムにおいて、 前記モータへの電流供給通路の途上に設けられ、前記車
    載バッテリからのバッテリ電圧を昇圧し、昇圧電圧V
    out として前記モータに印加する昇圧回路と、 前記モータの負荷を監視し、その負荷が所定値I1以上
    となった場合、前記昇圧電圧Vout を上昇させる昇圧電
    圧上昇手段と、 前記モータの負荷を監視し、その負荷が所定時間Δt以
    上継続して所定値I1以下となった場合、前記昇圧電圧
    out を降下させる昇圧電圧降下手段と、 を備えたことを特徴とする車両用パワーステアリングシ
    ステム。
  3. 【請求項3】 車速センサの検出する車速および舵角セ
    ンサの検出するハンドル舵角に基づき、車載バッテリか
    らのモータへの供給電流を調整することによって、ハン
    ドル操舵時のアシスト力を制御する車両用パワーステア
    リングシステムにおいて、 前記モータへの電流供給通路の途上に設けられ、前記車
    載バッテリからのバッテリ電圧を昇圧し、昇圧電圧V
    out として前記モータに印加する昇圧回路と、 前記モータの負荷を監視しその負荷に応じて前記昇圧電
    圧Vout を変化させる昇圧電圧可変手段と、 を備えたことを特徴とする車両用パワーステアリングシ
    ステム。
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