WO2009028735A1

WO2009028735A1 - ステアリング装置

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Publication number: WO2009028735A1
Application number: PCT/JP2008/066024
Authority: WO
Inventors: Takashi Iwasaki
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2009-03-05
Also published as: DE112008002240T5; CN101795926B; JP2009056835A; CN101795926A; US8280589B2; JP4952931B2; DE112008002240B4; US20110264326A1

Abstract

副電源装置５０から電子制御装置６０へ電源供給する副制御系電源ライン８１を設ける。電源制御部６２は、主電源電圧ｖ１が主電源判定電圧ｖ１以下になった場合、降圧用スイッチング素子８２をオン・オフさせて副電源装置５０から電子制御装置６０に電源供給する。そして、副電源電圧ｖ２が副電源判定電圧ｖ２ref以下になったとき、副電源リレー５１をオフにして、副電源装置５０からモータ駆動回路３０への電源供給を停止し、電子制御装置６０への電源供給を継続する。これにより、電源電圧低下により電子制御装置６０のマイクロコンピュータがリセットしてしまうことを防止する。

Description

明細書ステアリング装置技術分野

本発明は、主 ¾ 装置と副装置との両方を使つて電気ァクチユエータに電力を供給して転舵力を発生させるステアリング装置に関する。背景技術

従来から、例えば、電動パワーステアリング装置においては、操舵ハンドルの回動操作に対して操舵アシストトルクを付与するように電動モータを備え、電動モータの通電制御により適切な操舵アシストトルクを発生させる。操舵アシストトルクは、運転者が操舵ハンドルに入力した操舵トルクが大きいほど、また、低車速になるほど、大きな値に設定される。電動パワーステアリング装置は、こうした操舵アシスト制御を行うための電源として車載パッテリを使用する。

し力し、据え切り操作時などにおいては^バッテリだけでは電力不足を生じることがある。そこで、例えば、特開 2 0 0 7— 9 1 1 2 2号に提案された装置では、 *¾バッテリを補助する副電源装置を備えている。副電源装置は、車載パッテリ（以下、主電源装置と呼ぶ）力らモータ駆動回路への ¾¾¾供給ラインに並列に接続される。

この提案された電動パワーステアリング装置においては、モータ駆動用電力が主電源装置から引き出されるが、据え切り操作時など主電源装置の電源能力だけでは電力不足を生じるときに、その電力不足分が副 m¾i装置から引き出される。また、直進走行時など電力消費が少ないときには、主電源装置の電力が副 m¾g装置に充電される。発明の開示

しかしながら、主電源装置が劣ィ匕している場合には、副電源装置により ¾¾1供給を補助しても電力不足を生じてしまうことがある。この場合、主電源装置と副電源装置の電圧が低下し、以下の問題を招く。

電動パワーステアリング装置は、電動モータを駆動制御するためにマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置を備える。この電子制御装置は、主電源装置から電源供給される。このため、主電源装置の ¾¾i«J£が低下してマイクロコンピュータの最低作動電圧を下回ると、マイクロコンピュータがリセットしてしまう。マイクロコンピュータがリセットすると、操舵アシスト制御が突然停止するだけでなく、電源電圧が復帰しても、初期診断等を行うため操舵アシスト制御をすぐに再開できない。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、主電源装置が劣化している ^であっても、電子制御装置のマイクロコンピュータのリセットを防止することにある。

上記目的を達成するために、 .本発明の特徴は、主装置と、上記主装置により充電される副 S¾g装置と、を転舵するための転舵力を発生する電気ァクチユエータと、上記主€ 装置と上記副¾ ^装置とを並列接続した駆動系電源供給回路から電源供給され上記電気ァクチユエータを駆動する駆動回路と、上記主装置に接続された制御系電源供給回路から電源供給され上記駆動回路に制御信号を出力して上記電気ァクチユエータの作動を制御する電子制御装置とを備えたステアリング装置にぉレヽて、上記副電源装置と上記電子制御装置とを接続し、上記副 m¾i装置から上記電子制御装置へ供給する副制御系 S¾i供給回路を備えたことにある。

この発明においては、主電源装置と副電源装置とを並列接続した駆動系供給回路から電気ァクチユエータの駆動回路に電源供給する。つまり、主電源装置と副電源装置との両方から電気ァクチユエータの駆動回路に供給できる構成となっている。電子制御装置は、駆動回路に制御信号を出力して電気ァクチユエータの作動を制御し、この電気ァクチユエータの作動により輔を転舵するための転舵力を発生させる。例えば、電子制御装置は、運転者の操舵操作を検出する操腿作検出手段を備え、検出した操雌作に応じて駆動回路に制御信号を出力する。この場合、車輪の転舵軸に軸力を付与して転舵力を発生させてもよいし、操舵ノヽンドルの操舵軸に操舵力を付与して転舵力を発生させてもよい。電子制御装置は、主電源装置から電源供給される制御系電源供給回路と、副 M 装置から電源供給される副制御系電源供給回路とを接続している。従って、電子制御装置は、主電源装置の電源供給能力が低下して主電源電圧が低下しても、副電源装置から電源供給を受けることができる。この結果、本発明によれば、電子制御装置に電源供給する電源 Si£ が電子制御装置の最低作動電圧（適正動作が保証される電源電圧範囲の最低値）を下回つてマイクロコンピュータがリセットしてしまうという不具合を抑制することができる。尚、主電源装置としては、例えば、車両のステアリング装置以外の電気負荷に対しても « ^供給するを用いることができる。

本発明の他の特徴は、上記主電源装置と上記副電源装置の電源供給能力の低下をそれぞれ検出する ¾ 能力低下検出手段と、上記主装置と上記副電源装置の両方の電源供給能力の低下が検出された場合、上記副 S¾装置から上記駆動回路への供給よりも上記副 ¾ 装置から上記電子制御装置への供給を優先させる制御手段とを備えたことにめる ₀

主電源装置の電源供給能力が低下している状態で副電源装置から駆動回路への電源供給を継続すると、副電源装置の供給能力が低下した場合には、副電源装置からも電子制御装置への電源供給を適切に行えなくなるおそれがある。そこで、本発明においては、電源能力低下検出手段により主装置と副 m ^装置の両方の電源供給能力の低下が検出されたとき、 m¾i制御手段が、副電源装置から駆動回路への電源供給よりも副 s ^装置から電子制御装置への電源供給を優先させる。この結果、副 ¾¾¾装置から電子制御装置への適正な供給を維持することが可能となり、電子制御装置の障害（マイクロコンピュータのリセット）を防止することができる。

本発明の他の特徴は、上記電源制御手段は、上記主電源装置と上記副電源装置の両方の電源供給能力の低下が検出された^、上記副 ¾ ^装置から上記駆動回路への電源供給を禁止して上記副装置から上記電子制御装置への電源供給を優先させることにある。この発明におレヽては、主電源装置と副電源装置の両方の電源供給能力の低下が検出された場合、副電源装置から駆動回路への電源供給を禁止する。従って、副電源装置の保有する電力を電気ァクチユエータの駆動のために消費することがなく、電子制御装置への電源供給を確実に行うことができる。

本発明の他の特徴は、上記制御手段は、上記副電源装置から上記駆動回路へ供給するための電源供給回路を遮断することにより、上記副電源装置から上記駆動回路への供給を禁止することにある。

この発明によれば、確実に副電源装置から駆動回路への電源供給を禁止することができる。

本発明の他の特徴は、上記電源能力低下検出手段は、上記主電源装置の電源電圧を検出

検出手段とを備え、上記主電源装置の電源電圧が主電源判定電圧以下となり、カゝつ、上記副電源装置の ¾i£が副 m¾g判定 siE以下となつた場合に、上記主電源装置と上記副 ¾ ^装置の両方の ¾ 供給能力が低下したと推定することにある。

この発明におレヽては、主電源装置およぴ副電源装置の電源電圧に基づヽて電源供給能力を推定しているため、電源供給能力低下の検出を簡単に行うことができる。また、電子制御装置の障害（マイクロコンピュータのリセット）は、供給されるの Si£低下によつて発生するものであるため、その ®i£を直接検出することにより、電源制御手段の障害を確実に防止することができる。

本発明の他の特徴は、上記主電源装置の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、上記昇圧回路の出力側に上記駆動回路を接続するとともに、上記昇圧回路と上記駆動回路とのあいだに上記副装置を並列に接続したことにある。

この発明においては、主電源装置の出力電圧を昇圧回路により昇庄して駆動回路に電源供給する。副電源装置は、昇圧回路の出力側に接続されており主電源装置の電力を充電するとともに、充電した電力を駆動回路に供給する ®¾装置として機能する。従って、効率よく電気ァクチユエータを駆動することができる。つまり、主電源装置および副電源装置の出力 ¾]£を、電気ァクチユエータを効率よく作動させる適正電圧に設定することができる。

本発明の他の特徴は、上記副電源装置から上記電子制御装置へ電源供給する副制御系電源供給回路に、上記副電源装置の m^flffを降圧する降圧回路を設けたことにある。この発明においては、昇圧回路の昇圧動作により、副電源装置の電源電圧が主電源装置の電源電圧よりも高くなつている。従って、副電源装置の電源電圧を降圧回路により降圧して電子制御装置に供給することにより、適正な供給を行うことができる。図面の簡単な説明

図 1は、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構成図である。図 2は、操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。

図 3は、アシストトルクテーブルを表すグラフである。

図 4は、電源制御ルーチンを表すフローチャートである。

図 5は、副電源電圧に応じて設定される上限電流特性を表すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施形態に係るステアリング装置について図面を用いて説明する。図 1は、同実施形態として車両の電動パワーステアリング装置の概峪構成を表している。本実施形態の車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル 1 1の操腿作により転蛇輪を転蛇するステアリング機構 1 0と、ステアリング機構 1 0に組み付けられ操 |β アシストトルクを発生する電動モータ 2 0と、電動モータ 2 0を駆動するためのモータ駆動回路 3 0と、主電源装置 1 0 0の出力電圧を昇圧してモータ駆動回路 3 0に電源供給する昇圧回路 4 0と、昇圧回路 4 0とモータ駆動回路 3 0との間の供給回路に並列接続される副電源装置 5 0と、電動モータ 2 0の作動および装置内の供給状態を制御する電子制御装置 6 0とを主要部として備えている。

ステアリング機構 1 0は、操舵ノヽンドル 1 1の回転操作により左右前輪 FWL， FWR を転舵するための機構で、操舵ノヽンドル 1 1を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト 1 2を備える。このステアリングシャフト 1 2の下端には、ピニオンギヤ 1 3が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ 1 3は、ラックパー 1 4に形成されたラック歯と嚙み合って、ラックバー 1 4とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー 1 4の両端には、タイロッド 1 5 L， 1 5 Rを介して左右前輪 FWL， FWRのナックル（図示略）が操舵可能に接続されている。左右前輪 FWL， FWRは、ステアリングシャフト 1 2の軸線回りの回転に伴うラックパー 1 4の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。

ラックバー 1 4には、操舵アシスト用の電動モータ 2 0が組み付けられている。電動モータ 2 0の回転軸は、ボーノレねじ機構 1 6を介してラックノー 1 4に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪 FWL， FWRに転舵力を付与して操舵操作をァシストする。ボールねじ機構 1 6は、減速機および回転一雄変難として機能するもので、電動モータ 2 0の回転を減速するとともに S 運動に変換してラックバー 1 4に伝 ¾·Τる。ステアリングシャフト 1 2には、操舵トルクセンサ 2 1が設けられる。操舵トルクセンサ 2 1は、操舵ハンドル 1 1の回動操作によってステアリングシャフト 1 2に作用する操舵トルクに応じた信号を出力する。この操舵トルクセンサ 2 1から出力される信号により検出される操舵トルクの値を、以下、操舵トルク Τ χと呼ぶ。操舵トルク Τ χは、正負の値により操舵ハンドル 1 1の操作方向が識別される。

電動モータ 2 0には、回転角センサ 2 2が設けられる。この回転角センサ 2 2は、電動モータ 2 0内に組み込まれ、電動モータ 2 0の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力する。この回転角センサ 2 2の検出信号は、電動モータ 2 0の回転角および回転角速度の計算に利用される。一方、この電動モータ 2 0の回転角は、操舵ノヽンドル 1 1の傈 IB 角に比例するものであるので、操舵ノヽンドル 1 1の操舵角としても共通に用いられる。また、電動モータ 2 0の回転角を時間微分した回転角速度は、操舵ノヽンドル 1 1の操舵角速度に比例するものであるため、操舵ノヽンドル 1 1の操舵速度としても共通に用いられる。以下、回転角センサ 2 2の出力信号により検出される操舵ハンドル 1 1の操舵角の値を操舵角 0 Xと呼び、その操舵角 θ Xを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵速度 ω X と呼ぶ。操舵角 0 xは、正負の値により操舵ノヽンドル 1 1の中立位置に対する右方向およぴ左方向の舵角をそれぞれ表す。

モータ駆動回路 3 0は、 MO S F E Tからなる 6個のスイッチング素子 3 1〜3 6により 3相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第 1スイッチング素子 3 1と第 2スイッチング素子 3 2とを直列接続した回路と、第 3スイッチング素子 3 3と第 4スィツチング素子 3 4とを直列接続した回路と、第 5スィツチング素子 3 5と第 6スィッチング素子 3 6とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における 2つのスィッチング素子間（3 1— 3 2， 3 3— 3 4 , 3 5— 3 6 ) から電動モータ 2 0への供給ライン 3 7を引き出した構成を採用している。

第 1スイッチング素子 3 1 , 第 3スイッチング素子 3 3，第 5スイッチング素子 3 5のドレインは、それぞれ後述するモータ駆動ライン 1 1 3に接続され、第 2スイッチング素子 3 2，第 4スイッチング素子 3 4 , 第 6スイッチング素子 3 6のソースは、それぞれ接地ライン 1 1 1に接続される。モータ駆動回路 3 0から電動モータ 2 0への電源供給ライン 3 7には、電流センサ 3 8が設けられる。この電流センサ 3 8は、各相ごとに流れる電流をそれぞれ検出（測定）し、その検出した電流値に対応した検出信号を電子制御装置 6 0に出力する。以下、この測定された電流値を、モータ電流 i uvwと呼ぶ。また、この電流センサ 3 8をモータ電流センサ 3 8と呼ぶ。

各スィツチング素子 3 1〜3 6は、それぞれゲートが電子制御装置 6 0のアシスト制御部 6 1 (後述する）に接続され、アシスト制御部 6 1からの PWM制御信号によりデューティ比が制御される。これにより電動モータ 2 0の駆動が目標に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子 3 1〜3 6を構成する MO S F E Tには、構造上ダイォードが寄生している。

次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。

電動パワーステアリング装置は、主装置 1 0 0から電源供給される。主廳装置 1 0 0は、主バッテリ 1 0 1と、エンジンの回転により発電するオルタネータ 1 0 2とを並列接続して構成される。主バッテリ 1 0 1としては、定格出力が 1 2 Vの一般の車載パッテリが用いられる。

この主電源装置 1 0 0は、電動パワーステアリング装置だけでなく他の車載電気負荷への ¾ 供給も共通して行う。主バッテリ 1 0 1の電源端子（+端子）に接続される電源供給元ライン 1 0 3は、主制御系、ライン 1 0 4と駆動系ライン 1 0 5とに分岐する。主制御系電源ライン 1 0 4は、電子制御装置 6 0のみに m¾g供給するための電源ラインとして機能する。駆動系 M ライン 1 0 5は、モータ駆動回路 3 0と電子制御装置 6 0との両方に電源供給する ¾¾¾ラインとして機能する。

主制御系電源ライン 1 0 4には、イダニッシヨンスィッチ 1 0 6が接続される。駆動系電源ライン 1 0 5には、主電源リレー 1 0 7が接続される。この主電源リレー 1 0 7は、電子制御装置 6 0の電源制御部 6 2 (後述する）からのオン信号により接点が閉じて主電源装置 1 0 0から電動モータ 2 0への電源供給を可能にし、オフ信号により接点が開いて主電源装置 1 0 0から電動モータ 2 0への電源供給を不能にするものである。主制御系電源ライン 1 0 4は、電子制御装置 6 0の電源 +端子に接続されるが、その途中で、イダ二ッシヨンスィッチ 1 0 6よりも負荷側（電子制御装置 6 0側）においてダイォード 1 0 8 を備えている。このダイオード 1 0 8は、力ソードを電子制御装置 6 0側、アノードを主電源装置 1 0 0側に向けて設けられ、供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。

駆動系電源ライン 1 0 5には、主電源リレ一 1 0 7よりも負荷側において主制御系電源ライン 1 0 4と接続する連結ライン 1 0 9が分岐して設けられる。この連結ライン 1 0 9 は、主制御系電源ライン 1 0 4のダイオード 1 0 8接続位置よりも電子制御装置 6 0側に接続される。また、連結ライン 1 0 9には、ダイオード 1 1 0が接続される。このダイォード 1 1 0は、力ソードを主制御系電源ライン 1 0 4側に向け、アノードを駆動系 ® ライン 1 0 5側に向けて設けられる。従って、連結ライン 1 0 9を介して駆動系 M ライン

1 0 5から主制御系電源ライン 1 0 4には電源供給できるが、主制御系電源ライン 1 0 4 から駆動系電源ライン 1 0 5には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン 1 0 5および接地ライン 1 1 1は昇圧回路 4 0に接続される。また、接地ライン 1 1 1は、制御系接地ライン 1 1 8により電子制御装置 6 0の接地端子に接続される。従って、主制御系電源ライン 1 0 4と制御系接地ライン 1 1 8とにより電子制御装置 6 0 への電源供給回路（本発明の制御系電源供給回路に相当する）が形成される。主制御系電源ライン 1 0 4には、主電源装置 1 0 0の電源電圧を検出する第 1電圧センサ 7 1が設けられる。この第 1 ¾]£センサ 7 1は、電子制御装置 6 0の制御部 6 2に接続され、 S¾E制御部 6 2に対して測定値である flffi v 1を表す信号を出力する。以下、この ¾J3E v 1を主„ 1と呼ぶ。

昇圧回路 4 0は、駆動系電源ライン 1 0 5と接地ライン 1 1 1との間に設けられるコンデンサ 4 1と、コンデンサ 4 1の接続点より負荷側の駆動系電源ライン 1 0 5に直列に設けられる昇圧用コイル 4 2と、昇圧用コイル 4 2の負荷側の駆動系電源ライン 1 0 5と接地ライン 1 1 1との間に設けられる第 1昇圧用スイッチング素子 4 3と、第 1昇圧用スィツチング素子 4 3の接続点より負荷側の駆動系電源ライン 1 0 5に直列に設けられる第 2 昇圧用スィッチング素子 4 4と、第 2昇圧用スィッチング素子 4 4の負荷側の駆動系電源ライン 1 0 5と接地ライン 1 1 1との間に設けられるコンデンサ 4 5とから構成される。昇圧回路 4 0の二次側には、昇圧 ¾ ^ライン 1 1 2カ接続される。

本実施形態においては、この昇圧用スイッチング素子 4 3 , 4 4として MO S F E Tを用いるが，他のスイッチング素子を用いることも可能である。また、図中に回路記号で示すように、昇圧用スイッチング素子 4 3， 4 4を構成する MO S F E Tには、構造上ダイオードが寄生している。

昇圧回路 4 0は、電子制御装置 6 0の電源制御部 6 2により昇圧制御される。電源制御部 6 2は、第 1 , 第 2昇圧用スイッチング素子 4 3 , 4 4のゲートに所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子 4 3 , 4 4をオン'オフする。これにより、昇圧回路 4 0は、主電源装置 1 0 0から供給された電源を昇圧して昇圧¾¾^ライン 1 1 2に所定の出力電圧を発生させる。この場合、第 1 , 第 2昇圧用スイッチング素子 4 3 , 4 4は、互いにオン.オフ動作が逆になるように制御される。昇圧回路 4 0は、第 1昇圧用スィッチング素子 4 3をオン、第 2昇圧用スィツチング素子 4 4をオフにして昇圧用コイル 4 2に短時間だけ電流を流して昇圧用コイル 4 2に電力をため、その直後に、第 1昇圧用スィッチング素子 4 3をオフ、第 2昇圧用スイッチング素子 4 4をオンにして昇圧用コイル 4 2にたまった電力を出力するように動作する。

第 2昇圧用スイッチング素子 4 4の出力電圧は、コンデンサ 4 5により平滑される。従つて、安定した昇圧 m¾¾が昇圧ライン 1 1 2から出力される。この場合、周波数特性の異なる複数のコンデンサを並列に接続して平滑特性を向上させるようにしてもよい。また、昇圧回路 4 0の入力側に設けたコンデンサ 4 1により、主電源装置 1 0 0側へのノィズが除去される。

昇圧回路 4 0の出力電圧（昇圧電圧）は、第 1、第 2昇圧用スイッチング素子 4 3， 4 4のデューティ比制御により調整可能となっており、第 2昇圧用スィツチング素子 4 4のオンデューティ比が高いほど昇圧電圧は高くなる。本実施形態における昇圧回路 4 0は、例えば、 2 0 V〜 5 O Vの範囲で昇圧を調整できるように構成される。尚、昇圧回路 4 0として、汎用の D C— D Cコンバータを使用することもできる。

昇圧回路 4 0の出力側となる昇圧電源ライン 1 1 2には、第 2 ®j£センサ 7 2が設けられる。この第 2 ¾JEセンサ 7 2は、電子制御装置 6 0の S¾i制御部 6 2に接続され、電源制御部 6 2に対して測定値である電圧 V 2を表す信号を出力する。この第 2電圧センサ 7 2は、昇圧回路 4 0の昇圧電圧を検出するが、昇圧回路 4 0の昇圧動作が停止しているときや、主電源リレー 1 0 7がオフしているときには、副電源装置 5 0の電源電圧を検出する。以下、第 2電圧センサ 7 2により測定された電圧 V 2を、検出状況に応じて、昇圧電圧 V 2あるいは副€ ®i£ v 2と呼ぶ。

昇圧赚ライン 1 1 2は、モータ駆動ライン 1 1 3と充放電ライン 1 1 4とに分岐する。モータ駆動ライン 1 1 3および接地ライン 1 1 1は、モータ駆動回路 3 0の電源入力部に接続される。充放電ライン 1 1 4は、副 ¾ ^装置 5 0の端子に接続される。

副電源装置 5 0は、昇圧回路 4 0から出力される電力を充電し、モータ駆動回路 3 0で大電力を必要としたときに、主電源装置 1 0 0を補助してモータ駆動回路 3 0に電源供給する高圧蓄電装置である。副電源装置 5 0は、昇圧回路 4 0の出力電圧相当の電圧を維持できるように複数の蓄電セルを直列に接続して構成される。副飄装置 5 0の接地端子は、副接地ライン 1 1 9により接地ライン 1 1 1と接続される。

従って、主電源装置 1 0 0と副電源装置 5 0とを並列接続して、モータ駆動回路 3 0に、供給するモータ駆動系電源供給回路が構成されている。

充放電ライン 1 1 4には、副電源リレー 5 1が直列に接続される。この副電源リレ一 5 1は、電子制御装置 6 0からのオン信号により接点が閉じて副電源装置 5 0の充放電回路を形成し、オフ信号により接点が開いて副電源装置 5 0の充放電回路を遮断するものである。

充放電ライン 1 1 4には、副電源リレー 5 1と副 ¾ 装置 5 0との間から副制御系電源ライン 8 1が分岐して設けられる。この副制御系電源ライン 8 1は、電子制御装置 6 0の端子に接続される。電子制御装置 6 0は、電源 +端子を 2組備え、どちらの千からも給電できるようになつている。電源 +端子の一方は、主制御系電源ライン 1 0 4に接続され、他方は副制御系ライン 8 1に接続される。

副制御系電源ライン 8 1には、降圧回路 8 0が設けられる。降圧回路 8 0は、降圧用スィツチング素子 8 2と平滑用コンデンサ 8 3と力ら構成される。降圧用スィツチング素子 8 2としては、例えば、 MO S F E Tが用いられる。降圧用スイッチング素子 8 2は、電子制御装置 6 0の電源制御部 6 2から出力された所定周期のパルス信号をゲートに入力してオン'オフすることにより、副電源装置 5 0の電源電圧を降圧する。平滑用コンデンサ 8 3は、降圧用スイッチング素子 8 2の 2次側（降圧側）と接地ライン 1 1 1との間に設けられ、降圧用スイッチング素子 8 2の 2次側のを平滑化する。これにより降圧回路 8 0から適正に降圧されたが電子制御装置 6 0に供給される。

従って、降圧回路 8 0を備えた副制御系 ¾¾¾ライン 8 1と制御系接地ライン 1 1 8とにより、電子制御装置 6 0へのもう一つの電源供給回路（本発明の副制御系電源供給回路に相当する）が形成される。

降圧回路 8 0の出力側となる副制御系電源ライン 8 1には、第 3電圧センサ 7 3が設けられる。この第 3 センサ 7 3は、電子制御装置 6 0の電源制御部 6 2に接続され、電源制御部 6 2に対して測定値である電圧 V 3を表す信号を出力する。以下、第 3電圧センサ 7 3により測定された ¾i£ V 3を副制御 ¾ £ V 3と呼ぶ。

電子制御装置 6 0は、 C P U, R OM, RAM等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、その機能から、アシスト制御部 6 1と制御部 6 2とに大別される。アシスト制御部 6 1と電源制御部 6 2とは、互いに制御指令や制御データ等の授受が可能に設けられる。アシスト制御部 6 1は、操舵トルクセンサ 2 1、回転角センサ 2 2、モータ電流センサ 3 8、車速センサ 2 3を接続し、操舵トルク T x、操舵角 θ χ、モータ電流 i uvw、車速 V xを表すセンサ信号を入力する。アシスト制御部 6 1は、これらのセンサ信号に基づいて、モータ駆動回路 3 0に PWM制御信号を出力して電動モータ 2 0を駆動制御し、者の操腿作をアシストする。

¾ ^制御部 6 2は、第 1電圧センサ 7 1、第 2電圧センサ 7 2、第 3電圧センサ 7 3、昇圧回路 4 0 , 主電源リレー 1 0 7，副電源リレー 5 1 , 降圧用スィツチング素子 8 2を接続する。電源制御部 6 2は、第 2電圧センサ 7 2により検出した昇圧電圧 V 2に基づレヽて目標昇圧電圧が得られるように昇圧回路 4 0に PWM制御信号を出力する。昇圧回路 4 0は、入力した PWM制御信号にしたがって第 1 , 第 2昇圧用スイッチング素子 4 3 , 4 4のデュ—ティ比を制御する。これにより、昇圧回路 4 0の出力電圧である昇圧電圧が目標昇圧 SJiに制御される。

また、電源制御部 6 2は、主電源装置 1 0 0と副装置 5 0の電源供給能力に基づいて、電動パワーステアリング装置内の電源供給状態を制御する。この電源供給状態の制御については後述する。

次に、電子制御装置 6 0のアシスト制御部 6 1が行う操舵アシスト制御処理について説明する。図 2は、アシスト制御部 6 1により実施される操舵アシスト制御ルーチンを表し、電子制御装置 6 0の R OM内に制御プログラムとして記憶される。操舵アシスト制御ルーチンは、イダニッシヨンスィッチ 1 0 6の投入（オン）により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。

本制御ルーチンが起動すると、アシスト制御部 6 1は、まず、ステップ S 1 1において、車速センサ 2 3によって検出された車速 V xと、操舵トルクセンサ 2 1によって検出した操舵トルク T Xとを読み込む。

続いて、ステップ S 1 2において、図 3に示すアシストトルクテーブルを参照して、入力した車速 V xおよ舵トルク T xに応じて設定される基本アシストトルク Tasを計算する。アシストトルクテーブルは、電子制御装置 6 0の R OM内に記憶されるもので、操舵トルク T xの增加にしたがって基本アシストトルク Tasも増加し、しかも、車速 V xが低くなるほど大きな値となるように設定される。尚、図 3のアシストトルクテーブルは、右方向の操舵トルク T Xに対する基本アシストトルク Tasの特性を表す力左方向の特性については方向が反対になるだけで絶対値でみれば同じである。

続いて、アシスト制御部 6 1は、ステップ S 1 3において、この基本アシストトルク T asに補償トルクを加算して目標指令トルク T *を計算する。この補償トルクは、操舵角 Θ Xに比例して大きくなるステアリングシャフト 1 2の基本位置への復帰力と、操舵速度 ω Xに比例して大きくなるステアリングシャフト 1 2の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、回転角センサ 2 2にて検出した電動モータ 2 0の回転角（操舵ハンドル 1 1の操舵角 θ Xに相当）を入力して行う。また、操舵速度 ω Xについては、操舵ハンドル 1 1の操舵角 θ Xを時間で微分して求める。

次に、アシスト制御部 6 1は、ステップ S 1 4において、目標指令トルク Τ *に比例した目標電流 i as *を計算する。目標電流 i as *は、目標指令トルク T *をトルク定数で除算することにより求められる。この場合、後述する制御処理により目標電流の上限が設定されている状況であれば、目標指令トルク T *から計算した目標電流 i as *が上限電流 i aslimより大きければ、上限電流 i aslimを新たな目標電流 i as *に設定する。一方、目標指令トルク T *から計算した目標電流 i as *が上限電流 i aslim以下であれば、目標電流 i as *を変更しない。

続いて、アシスト制御部 6 1は、ステップ S 1 5において、電動モータ 2 0に流れるモータ電流 i uvwをモータ電流センサ 3 8から読み込む。続いて、ステップ S 1 6において、このモータ電流 i uvwと先に計算した目標電流 i as*との偏差 Δ iを計算し、この偏差厶 iに基づく P I制御（比例積分制御）により目標指令電圧 V *を計算する。

そして、アシスト制御部 6 1は、ステップ S 1 7において、目標指令電圧 V *に応じた PWM制御信号をモータ駆動回路 3 0に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、モータ駆動回路 3 0のスイッチング素子 3 1〜 3 6のデューティ比が制御されて、運転者の操!^作に応じた所望のアシストトルクが得られる。

操舵アシスト制御の実行中においては、特に、低速走行時でのハンドル操作や、速いハンドル回動操作したときには大きな電力が必要とされる。し力し、一時的な大電力消費に備えて主電源装置 1 0 0の大容量ィ匕を図ることは好ましくない。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置においては、主電源装置 1 0 0の大容量ィ匕を図らずに、一時的な大電力消費時に電源供給を補助する副電源装置 5 0を備える。また、電動モータ 2 0を効率的に駆動するために昇圧回路 4 0を備え、昇圧した電力をモータ駆動回路 3 0および副電源装置 5 0に供給するシステムを構成している。

こうした ¾¾¾供給システムを構成した場合、副電源装置 5 0により主電源装置 1 0 0の電源供給を補うことができる。しカゝし、主 S^、装置 1 0 0の供給能力が低下してくると供給システム全体の能力も低下し、モータ駆動回路 3 0で大電力が消費されるたびに主電源装置 1 0 0の電源電圧が低下する。電子制御装置 6 0は、その主要部がマイクロコンピュータにて構成されているため、供給される電源 ¾J£が最低作動 «]£を下回るとマイク口コンピュータがリセットしてしまう。

そこで、本実施形態においては、主 ¾¾¾装置 1 0 0の能力が低下してもマイクロコンビユータがリセットしないように、副電源装置 5 0から電子制御装置 6 0に電源供給するための電源供給回路（副制御系電源ライン 8 1と降圧回路 8 0 ) を備えている。副電源装置 5 0は、もともとモータ駆動用のとして設けられている。従って、主 ® ^装置 1 0 0 の能力が低下した状態で副電源装置 5 0が使用され続けると、副電源装置 5 0の充電量が低下し、ついにはモータ駆動回路 3 0だけでなく電子制御装置 6 0への電源供給に支障をきたすおそれがある。そこでこうしたケースにおいては、副装置 5 0から電子制御装置 6 0への供給を優先し、モータ駆動回路 3 0への S¾g供給を禁止する。

以下、こうした電源供給制御について詳述する。図 4は、制御部 6 2により実施される電源制御ルーチンを表す。この電源制御ルーチンは、電子制御装置 6 0の R OM内に制御プログラムとして記憶される。電源制御ルーチンは、ィダニッシヨンスィツチ 1 0 6 がオンされると起動し、所定の速い周期で繰り返される。

本電源制御ルーチンが起動すると、電源制御部 6 2は、ステップ S 2 1において、第 1 電圧センサ 7 1により検出された主電源電圧 V 1を読み込む。主電源装置 1 0 0の電源供給能力と主€ Si£v 1とには相関関係があり、主 S«装置 1 0 0の供給能力が低下すると、それに伴って主 ¾¾g«i£v 1も低くなる。そこで、本実施形態においては、主電源電圧 V 1に基づいて主電源装置 1 0 0の電源供給能力を推定する。

続いて、電源制御部 6 2は、ステップ S 2 2において、主電源電圧 V 1が主電源判定電圧 V l ref以下である力、否かを判断する。主 ®¾I¾i£v 1が主電源判定 ¾i£v l refを上回つている場合には（S 2 2： NO)、主装置 1 0 0の電源供給能力は低下していないと判断して、ステップ S 2 3の処理を行う。電源制御部 6 2は、ステップ S 2 3において、通常の操舵アシスト制御が行われる電源環境に設定する。つまり、主電源リレー 1 0 7と副電源リレー 5 1をともにオン状態にして、モータ駆動回路 3 0に対して主電源装置 1 0 0と副 ¾ 装置 5 0との両方から供給できる状態にする。同時に、昇圧回路 4 0に対して PWM制御信号を出力して、主電源装置 1 0 0の出力電源を目標昇圧電圧にまで昇圧制御する。また、降圧用スイッチング素子 8 2をオフ状態に保って、副電源装置 5 0から電子制御装置 6 0への供給は行わなレゝ

本制御ルーチンは、所定の周期で繰り返される。従って、主電源電圧 V 1が主電源判定

Si±v l refを上回っている間は、主飄装置 1 0 0の電源が昇圧回路 4 0により昇圧されてモータ駆動回路 3 0に供給される。モータ駆動回路 3 0で大電力が消費される場合には、昇圧回路 4 0の出力電圧が一時的に下がり、それを補うようにして副電源装置 5 0からモータ駆動回路 3 0に電力供給される。また、モータ駆動回路 3 0での電力消費が少ない状況においては、昇圧回路 4 0から副電源装置 5 0に充電電流が流れて副電源装置 5 0が充電される。

こうした ®¾I状態においては、操舵アシスト制御を適切に行うことができ、アシストトルク不足が生じたりするおそれもなレ、。

主電源装置 1 0 0の供給能力が低下すると、それに伴って主電源 ¾]ϊν 1も低くなる。そして、主電源装置 1 0 0の電源供給能力の低下が進んで主電源電圧 V 1が主電源判定 ¾J£ v l ref以下になると、 S¾g制御部 6 2は、ステップ S 2 2にて「Y E S」と判定し、その処理をステップ S 2 4に進める。尚、主電源判定電圧 V l refは、電子制御装置 6 0の動作保証される最低^ llSffiよりも高い SIBこ設定されている。

® 制御部 6 2は、ステップ S 2 4において、主電源リレー 1 0 7へのオン信号を停止して主電源リレー 1 0 7の接点を開く。つまり、主電源リレー 1 0 7をオフにする。従つて、主 ®¾I装置 1 0 0からモータ駆動回路 3 0への ¾¾¾供給回路が遮断される。同時に、電源制御部 6 2は、昇圧回路 4 0への P WM制御信号を停止して昇圧用スィツチング素子 4 3， 4 4をオフにして昇圧作動を停止する。また、電源制御部 6 2は、降圧用スィッチング素子 8 2にパルス信号を出力して降圧回路 8 0を作動させ、副電源装置 5 0から電子制御装置 6 0に電源供給する。この場合、電源制御部 6 2は、第 3電圧センサ 7 3により検出される副制御電圧 V 3が予め設定された設定 ¾]£ (電子制御装置 6 0に供給する適正 ¾ 電圧）となるように、降圧用スイッチング素子 8 2のデューティ比を調整する。

続いて、電源制御部 6 2は、ステップ S 2 5において、第 2電圧センサ 7 1により検出された副電源 ¾i£ V 2を読み込む。副 ¾ 装置 5 0の電源供給能力と副電源 flff V 2とには相関関係があり、副電源装置 5 0の電源供給能力が低下すると、それに伴って副電源電圧 V 2も低くなる。そこで、本実施形態においては、副電源電圧 V 2に基づいて副電源装置 5 0の電源供給能力を推定する。

続いて、電源制御部 6 2は、ステップ S 2 6において、副電源電圧 V 2が副電源判定電圧 V 2 ref以下であるか否かを判断する。副電源電圧 V 2が副電源判定電圧 V 2 refを上回つている場合には（S 2 6 ： NO) ,副 ¾¾¾装置 5 0の供給能力は低下していないと判断して、ステップ S 2 7の処理を行う。電源制御部 6 2は、ステップ S 2 7において、電流制限を加えた操舵アシスト制御が行われる電源環境に設定する。つまり、副電源リレー 5 1をオン状態に維持して副電源装置 5 0のみでモータ駆動回路 3 0へ電源供給するとともに、副電源装置 5 0のの急激な低下を抑えるために、電動モータ 2 0に流すことのできる電流の上限を制限する。 ¾¾1制御部6 2は、ステップ S 2 7の処理を行うにあたって、図 5に示すように、副電源電圧 V 2に応じた上限電流 i aslim を設定し、アシスト制御部 6 1に対して、この上限電流 i aslim を上限値とした電流制限指令を出力する。アシスト制御部 6 1は、上述した操舵アシスト制御ルーチンのステップ S 1 4において、電動モータ 2 0に流す電流がこの上限電流 i aslim以下になるように目標電流 i as *を計算する。

従って、電力消費を抑えつつ操舵アシストを継続することができる。また、これにより副電源装置 5 0の電源電圧の急激な低下を抑えることができる。尚、本実施形態においては、副電源電圧 V 2の低下にしたがって小さくなる上限電流 i aslim を設定した関数あるいは参照テーブルを R OM内に記憶し、それに基づいて上限電流 i aslimを求めるが、上限電流 i aslimを変化させずに固定値として記憶する構成であってもよい。

こうした電流制限を加えた操舵アシスト制御が行われているときに、副電源装置 5 0の副 S^mffi V 2が副 ¾¾!判定 SiE V 2 ref以下にまで低下すると（S 2 6 ： Y E S ) , 制御部 6 2は、副電源装置 5 0の電源供給能力が低下したと判断して、その処理をステツプ S 2 8に進める。電源制御部 6 2は、このステップ S 2 8において、副電源リレー 5 1 へのオン信号を停止して副電源リレ一 5 1の接点を開く。つまり、副電源リレー 5 1をォフにする。従って、副電源装置 5 0からモータ駆動回路 3 0への供給回路が遮断される。この場合、降圧回路 8 0の作動により、副電源装置 5 0から電子制御装置 6 0への電源供給は継続されている。

主電源装置 1 0 0と副電源装置 5 0の両方の電源供給能力（電源電圧）が低下している場合には、これ以上操舵アシスト制御を継続させてしまうと、主と副 ®ISi£との両方が電子制御装置 6 0の最低作動電圧を下回ってしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、こうした状況においては、副電源装置 5 0からモータ駆動回路 3 0への電源供給回路を遮断し、副電源装置 5 0の保有する電力を電子制御装置 6 0の電源用にのみ使用する。つまり、モータ駆動回路 3 0への電源供給よりも電子制御装置 6 0への電源供給を優先させる。従って、電子制御装置 6 0への電源供給を確保することができ、電源 ®£の低下によるマイクロコンピュータのリセットを防止することができる。

本電源制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返されるため、その時点における主電源装置 1 0 0と副電源装置 5 0との S¾g供給能力（電源に応じて、電動パワーステアリング装置内における電源供給状態が切り替えられる。従って、例えば、主電源装置 1 0

0と副電源装置 5 0の両方の電源電圧が低下している状況から、主電源電圧が正常電圧に復帰した場合には、通常の操舵アシスト制御を開始することができる。この場合、電子制御装置 6 0のマイクロコンピュータのリセットが防止されているため、初期診断処理等を行うことなく、そのまま通常の操舵アシスト制御に^?することができる。また、通常の操舵アシスト制御に復帰した後は、モータ駆動回路 3 0での電力消費が少ない状況において、昇圧回路 4 0から副電源装置 5 0に充電電流を流して副電源装置 5 0の充電量を増加させることができる。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、主電源装置 1 0 0の主が低下しても、副装置 5 0から電子制御装置 6 0に電源供給することができる。しカゝも、副電源 AHが低下した ^には、副 S¾g装置 5 0からモータ駆動回路 3 0 への電源供給を停止して電子制御装置 6 0へ優先的に電源供給するため、一層安定した電源供給を維持することができる。この結果、電子制御装置 6 0の障害（マイクロコンピュータのリセット）を防止することができる。

また、主電源装置 1 0 0および副電源装置 5 0の電源電圧に基づいて電源供給能力を推定しているため、電源供給能力低下の検出を簡単に行うことができる。また、電子制御装置 6 0の障害（マイクロコンピュータのリセット）は、供給される電源 ¾J£の低下によつて発生するものであるため、その ¾i£を直接検出することにより障害発生を確実に防止することができる。

また、電動パワーステアリング装置への€ 供給装置として、主電源装置 1 0 0と副電源装置 5 0とを使つて操舵ァシスト性能をフルに発揮できるようにしているため、主電源装置 1 0 0の大容量化を抑制することができる。また、昇圧回路 4 0により電動モータ 2 0を効率よく駆動することができる。また、副 « 、装置 5 0の電源を降圧用スィッチング素子 8 2により降圧して電子制御装置 6 0に電源供給するため、適正な電源供給を行うことができる。

以上、本発明の実施形態として電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、副電源リレー 5 1を遮断して副電源装置 5 0からモータ駆動回路 3 0への電源供給を停止したが、モータ駆動回路 3 0への PWM制御信号によりモータ駆動電流が流れないようにしてもよい。この場合、 3相インバータ回路の上ァームを構成するスイッチング素子 3 1 , 3 3， 3 5と、下アームを構成するスイッチング素子 3 2， 3 4 , 3 6とを互いに反転させて（一方をオン状態、他万をオフ状態)、テューティ比 5 0 %にて高速でオン 'オフさせるようにすればよい。

また、車輪に転舵力を付与するステアリング装置として、操舵ハンドルと車輪転舵軸とを機械的に切り離し、操! ^作に応じて作動する電動モータの力だけで車輪を転舵するバィワイヤ方式のステアリング装置にも適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 主職装置と、

上記主 ¾¾¾装置により充電される副装置と、

^¾を転舵するための転舵力を発生する電気ァクチユエ一タと、

上記主電源装置と上記副装置とを並列接続した駆動系 ¾ 供給回路から供給され上記電気ァクチユエータを駆動する駆動回路と、

上記主電源装置に接続された制御系 S ^供給回路から供給され、上記駆動回路に制御信号を出力して上記電気ァクチユエータの作動を制御する電子制御装置と

を備えたステアリング装置において、

上記副装置と上記電子制御装置とを接続し、上記副 m ^装置から上記電子制御装置へ供給する副制御系 ¾¾¾供給回路を備えたことを特徴とするステアリング装置。

2. 上記主電源装置と上記副電源装置の電源供給能力の低下をそれぞれ検出する電源能力低下検出手段と、

上記主電源装置と上記副電源装置の両方の電源供給能力の低下が検出された場合、上記副電源装置から上記駆動回路への電源供給よりも上記副装置から上記電子制御装置への ¾¾¾供給を優先させる電源制御手段と

を備えたことを特徴とする請求項 1記載のステアリング装置。

3. 上記電源制御手段は、上記主電源装置と上記副電源装置の両方の電源供給能力の低下が検出された場合、上記副電源装置から上記駆動回路への電源供給を禁止して上記副電源装置から上記電子制御装置への M 供給を優先させることを特徴とする請求項 2記載のステアリング装置。

4. 上記電源制御手段は、上記副装置から上記駆動回路へ電源供給するための供給回路を遮断することにより、上記副装置から上記駆動回路への ¾¾¾供給を禁止することを特徴とする請求項 3記載のステアリング装置。

5. 上記電源能力低下検出手段は、上記主 ® 装置のを検出する主„ 検出手段と、

上記副装置のを検出する副 miE検出手段と

を備え、上記主電源装置のが主 ¾ ^判定 SIE以下となり、かつ、上記副¾¾¾装置の «J£が副判定 ®Ε以下となった場合に、上記主 m¾i装置と上記副 «¾!装置の両方の m¾i供給能力が低下したと推定することを特徴とする請求項 2ないし請求項 4の何れか一項記載のステアリング装置。

6. 上記主電源装置の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、上記昇圧回路の出力側に上記駆動回路を接続するとともに、上記昇圧回路と上記駆動回路とのあいだに上記副電源装置を並列に接続したことを特徴とする請求項 1ないし請求項 5の何れ力、一項記載のステアリング装置。

7. 上記副¾¾¾装置から上記電子制御装置へ電源供給する副制御系供給回路に、上記副、装置の電源 ®Ιΐを降圧する降圧回路を設けたことを特徴とする請求項 6記載のステァリング装置。