特許 6398276 電動アシスト用電源制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6398276

(24)【登録日】2018年9月14日

(45)【発行日】2018年10月3日

(54)【発明の名称】電動アシスト用電源制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20180920BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20180920BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20180920BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20180920BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20180920BHJP

   B60R 16/033 20060101ALI20180920BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20180920BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20180920BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20180920BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 302C

   H02J7/00 P

   H02J7/00 303C

   H02J7/02 V

   H02J7/34 B

   H02J7/34 D

   B62D6/00

   B62D5/04

   B60R16/033 C

   B60R16/04 W

   B62D101:00

   B62D119:00

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-81795(P2014-81795)

(22)【出願日】2014年4月11日

(65)【公開番号】特開2015-204655(P2015-204655A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2017年3月6日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】杉山 豊樹

(72)【発明者】

【氏名】東 真康

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１２９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８９３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１２２８１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−０９７０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９１１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８００３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０８７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１５９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９２４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２００８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９９５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６６６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５３０７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

Ｂ６０Ｒ １６／０３３

Ｂ６０Ｒ １６／０４

Ｂ６２Ｄ ５／００−５／３２

Ｂ６２Ｄ ６／００−６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主電源から供給される電力、又は主電源及び主電源からの電力供給により充電可能な補助電源から供給される電力に基づいて駆動するモータを備えた電動アシスト装置用の電源制御装置であって、
前記主電源から前記補助電源への電力供給を制御する充電制御部と、
前記補助電源から前記モータ側への電力供給を制御する電力供給系統切替制御部と、
前記補助電源の蓄電量が予め設定された第１の閾値以下であるかを検出する蓄電量監視部と、
前記補助電源から前記モータ側への電力供給がなされているかを検出する電力供給状態監視部と、
を備え、
前記充電制御部は、前記蓄電量監視部が前記補助電源の蓄電量が前記第１の閾値以下であると検出したこと、かつ、前記電力供給状態監視部が前記補助電源から前記モータ側への電力供給がなされていないことを検出したことに基づいて前記主電源から前記補助電源への電力供給を許容して前記補助電源を充電し、
前記電力供給系統切替制御部は、前記電力供給状態監視部が前記補助電源から前記モータ側への電力供給がなされていると検出することにより前記補助電源の電力を必要とする前記モータの駆動が継続中であると検出している間は、前記蓄電量監視部が前記補助電源の蓄電量が前記第１の閾値以下であると検出した場合であっても、車速センサによって検出された車速に基づいてモータ電流算出部が算出した、前記主電源の最大電力値以下の所定の電流上限値を越える目標電流値に応じた所望のアシスト力が得られるよう、前記補助電源からの電力供給を維持することを特徴とする電源制御装置。

【請求項2】

前記蓄電量監視部は、前記第１の閾値よりも高く設定された第２の閾値を備え、
前記電力供給系統切替制御部は、前記補助電源の充電中に前記補助電源から前記モータ側への電力供給を遮断し、前記補助電源から前記モータ側への電力供給の遮断を前記補助電源の蓄電量が前記第２の閾値に達するまで維持することを特徴とする請求項１に記載の電源制御装置。

【請求項3】

前記電力供給系統切替制御部により、前記補助電源から前記モータ側への電力供給が遮断されたことに基づいて、前記モータが前記主電源から供給される電力のみにより駆動されることを報知する報知部を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。

【請求項4】

前記補助電源は、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電源制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動アシスト用電源制御装置に関し、特に電源電力が低下した場合でも安定したアシスト動作を可能とする電動アシスト用電源制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動アシスト用電源制御装置の一例として電動パワーステアリング用電源制御装置がある。電動パワーステアリング用電源制御装置には、運転者によるステアリングホイールの操舵力に応じたアシスト力を発生する電動パワーステアリング装置に対して電力を供給する主電源や補助電源の蓄電量を検知し、検知した蓄電量に応じて電動パワーステアリング装置への電力供給を制御する制御装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１５３１０７号公報

【特許文献2】特開２０１１−２２３８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の各特許文献には、電動パワーステアリング装置に対して補助電源から電力供給を行っている状態において、補助電源の蓄電量が所定の下限値を下回ったことを条件として、補助電源からの電力供給を遮断する構成や、遮断後に主電源からの充電を開始する構成が開示されているが、補助電源からの電力供給の遮断が電力供給中に実行されるため、ステアリングホイールの操作中にアシスト力が突如として減少し、運転者に不快感を与えることが懸念される。

【0005】

本発明は上記課題を解決すべく、運転者によりステアリングホイールの操作中に電動パワーステアリング装置から発生するアシスト力の減少を防止する電動アシスト用の電源制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための電源制御装置の構成として、主電源から供給される電力、又は主電源及び主電源からの電力供給により充電可能な補助電源から供給される電力に基づいて駆動するモータを備えた電動アシスト装置用の電源制御装置であって、主電源から補助電源への電力供給を制御する充電制御部と、補助電源からモータ側への電力供給を制御する電力供給系統切替制御部と、補助電源の蓄電量が予め設定された閾値以下であるかを検出する蓄電量監視部と、補助電源からモータ側への電力供給がなされているかを検出する電力供給状態監視部とを備え、充電制御部は、蓄電量監視部が補助電源の蓄電量が予め設定された閾値以下であると検出したこと、かつ、電力供給状態監視部が補助電源からモータ側への電力供給がなされていないことを検出したことに基づいて主電源から補助電源への電力供給を許容して補助電源を充電し、電力供給系統切替制御部は、蓄電量監視部が補助電源の蓄電量が予め設定された閾値以下であると検出したこと、かつ、電力供給状態監視部が補助電源からモータ側への電力供給がなされていることを検出したことに基づいて、補助電源からの電力供給を維持する構成とした。
本構成によれば、電力供給系統切替制御部が、補助電源の蓄電量が予め設定された閾値以下であり、かつ、補助電源からモータ側への電力供給がなされていることに基づいて補助電源からの電力供給を維持するため、モータに対して主電源及び補助電源から電力が供給されている状態から突如として補助電源からの電力供給が遮断されることがなく、ステアリングホイールの操作中にアシスト力が減少することを防止でき、運転者に不快感を与えることがない。また、電力供給系統切替制御部によって補助電源からモータ側への電力供給が遮断され、主電源から補助電源への電力供給が許容されるため、補助電源を主電源からの電力供給によって充電することが可能となる。

【0007】

また、他の構成として、電力供給系統切替制御部は、補助電源の充電中に補助電源からモータ側への電力供給を遮断し、補助電源からモータ側への電力供給の遮断を補助電源の蓄電量が閾値に達するまで維持する構成とした。
本構成によれば、主電源から補助電源への電力中、もしくは充電中は、電力供給系統切替制御部による補助電源からモータ側への電力供給を遮断し、補助電源からモータ側への電力供給の遮断を補助電源の蓄電量が閾値まで維持するので、充電後の蓄電量を直ちに閾値に達するまで復帰できるとともに、補助電源からモータ側への電力供給の開始を可能にできる。

【0008】

また、他の構成として、電力供給系統切替制御部により、補助電源からモータ側への電力供給が遮断されたことに基づいて、モータが主電源から供給される電力のみにより駆動されることを報知する報知部を更に設けた構成とした。
本構成によれば、運転者がステアリングホイールの操作時に、モータによるアシスト力が減少することを事前に認識することが可能となり、不快感を低減することができる。また、補助電源の蓄電量が減少していることを把握することができる。
また、上述の各構成において補助電源をリチウムイオンキャパシタにより構成することが可能であり、本構成によれば、モータ側に高い電力を供給できるとともに、充電を速やかに行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る電源制御装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略図。

【図2】モータ制御装置及び電源制御装置のブロック図。

【図3】操舵操作による補助電源のセル電圧変化の一例及び各モードとの関係を示すグラフ。

【図4】電源制御装置の概略処理を示すメインフローチャート及びモータ制御装置のモータ制御処理のメインフローチャート。

【図5】電源制御装置における充電制御処理を示すフローチャート及び充電制御処理の他の制御形態を示すフローチャート。

【図6】電力供給系統切替処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明にかかる電源制御装置を備えた電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。電動パワーステアリング装置１は、運転者の操作によって動作する操舵機構１０と、操舵機構１０と機械的に連結され、操舵機構１０に入力された操舵量に応じて転舵輪を転舵する舵取り機構３０と、舵取り機構３０を操作する運転者の操舵力を補助（アシスト）するアシスト機構５０とを備える。

【0011】

［操舵機構について］
操舵機構１０は、車両の運転席に設けられたコラム１２と、運転手によって回転操作可能なステアリングホイール１４と、コラム１２内においてステアリングホイール１４の回転中心部と連結されたシャフト１５と、シャフト１５と舵取り機構３０とを連結する中間シャフト１６とを備える。

【0012】

シャフト１５は、コラム１２の軸方向に延長する部材であり、コラム１２内に配置された図外の軸受けにより正逆方向に回転自在に支持される。中間シャフト１６の一端側は、シャフト１５と自在継手１６Ａを介して連結される。また、中間シャフト１６の他端側は、舵取り機構３０と自在継手１６Ｂを介して連結される。

【0013】

［舵取り機構について］
舵取り機構３０は、シャフト１５の回転力を直線運動に変換して操舵輪に伝達するラックアンドピニオン機構を主たる構成とする。ラックアンドピニオン機構は、中間シャフト１６とともに回転するピニオンギア３１と、ピニオンギア３１の回転を車体幅方向への直線運動に変換するラック軸３２と備える。ピニオンギア３１及びラック軸３２は、車体に固定されるケーシング３３内に収容される。

【0014】

ピニオンギア３１は、ピニオン軸３１ａと、ピニオン軸３１ａの外周に形成されるピニオン歯車３１ｂとを有する。ピニオン軸３１ａは、ケーシング３３内において図外のベアリングにより回転自在に支持される。ピニオン軸３１ａの一端側は、中間シャフト１６と自在継手１６Ｂを介して連結される。ラック軸３２は、ピニオン軸３１ａに対して軸線が交差するように車体幅方向に延長してピニオン歯車３１ｂと噛み合う。従って、ラック軸３２は、ピニオンギア３１の正逆方向への回転に応じて車体幅方向に直動動作する。

【0015】

ラック軸３２の車体幅方向への直動動作は、ラック軸３２の両端部に接続されたタイロッド３５；３５を介して転舵輪４；４に伝達される。タイロッド３５；３５は、一端部がラック軸３２に接続され、他端部が図外のナックルに接続される部材であり、ラック軸３２の直動動作に応じてナックルを押し引きする。ナックルがタイロッド３５；３５を介して押し引き動作されることにより、ナックルに組み付けられたホイールに装着された転舵輪（タイヤ）４；４が略同期して車体の左右方向に自在に転舵される。図外のナックルには、転舵輪４の回転速度から車速を検出する車速センサ８が設けられ、検出した車速Ｖを車速信号として後述のモータ制御装置６０に出力する。

【0016】

［アシスト機構について］
アシスト機構５０は、運転者によるステアリングホイール１４の操舵力を操舵トルクＴとして検出するトルクセンサ５２と、操舵トルクＴに応じたアシスト力を発生するアシストモータ５４と、アシストモータ５４の駆動を制御するモータ制御装置６０と、モータ制御装置６０に供給する電力を制御する電源制御装置７０とを備える。

【0017】

トルクセンサ５２は、ピニオン軸３１ａに作用する捩れひずみから操舵トルクＴを検出する。トルクセンサ５２は、例えばピニオン軸３１ａの内部に設けられる図示しないトーションバーと、このトーションバーの捩れひずみを検出する図示しない検出コイルとで構成される。検出コイルは、トーションバーの捩れひずみの大きさ及び捩れ方向（操舵方向）を検出し、捩れひずみの大きさに応じたトルク信号をモータ制御装置６０に出力する。トルク信号は、例えば、捩れひずみの大きさが電圧値の大小により、また、捩れ方向が電圧値の正負として出力される。なお、トルクセンサ５２をシャフト１５や中間シャフト１６に設けて操舵トルクＴを検出するように設けても良い。

【0018】

アシストモータ５４は、例えば、直流ブラシレスモータからなる。アシストモータ５４は、ラックアンドピニオン機構を収容するケーシング３３内に収容され、ラック軸３２に形成される図示しないボールねじを介してラック軸３２と接続される。アシストモータ５４は、円筒状のロータ５４ａと、ロータ５４ａの外周を包囲するようにケーシング３３内に固定されるステータ５４ｂとからなる。ロータ５４ａの内周側には、ボールねじナット５４ｃが取り付けられ、ロータ５４ａの回転とともにボールねじナット５４ｃが回転することで、ラック軸３２を車体幅方向に直動動作させる。
なお、本実施形態においては、アシストモータ５４の駆動によりラック軸３２を直動動作させるものとしたが、シャフト１５、中間シャフト１６、或いはピニオン軸３１ａを回転動作させる構成としてもよい。

【0019】

モータ制御装置６０及び電源制御装置７０は、演算手段としてのＣＰＵ、アシストモータ５４の駆動制御やアシストモータ５４への電力供給制御に要するプログラムを記憶するＲＯＭ、及び各種センサからの入力値や演算結果を一時的に記憶するＲＡＭ等の記憶手段等のハードウェアを含む。以下、モータ制御装置６０及び電源制御装置７０の詳細について説明する。

【0020】

図２は、モータ制御装置及び電源制御装置の一実施形態を示す概略図である。
図２に示すように、モータ制御装置６０は、モータ電流算出部６２と、電流値比較部６３と、制御信号生成部６４とを備える。なお、以下に説明するモータ制御装置６０及び電源制御装置７０の各部は、プログラムに従ったＣＰＵの処理機能を表すものである。

【0021】

モータ電流算出部６２は、車速センサ８によって検出された車速Ｖ、及びトルクセンサ５２によって検出された操舵トルクＴに基づいて、所望のアシスト力が得られるようにアシストモータ５４に供給すべき目標電流値Ｉａを算出する。

【0022】

電流値比較部６３は、モータ電流算出部６２により算出された目標電流値Ｉａと、主電源５が出力可能な電流上限値βとを比較する。比較の結果、電源上限値βを上回る場合、電力供給系統切替制御部７８に対して電力供給切替信号ｓ１を出力する。また、電流値比較部６３は、アシストモータ５４に入力すべき電流指令値の設定処理をする。電流値比較部６３は、後述の電力供給系統切替制御部７８から補助電源６による電力支援ができない場合に出力される電力支援不可信号ｓ６の入力がある場合には上記電流上限値βを、また、電力支援不可信号ｓ６の入力がない場合には目標電流値Ｉａを制御信号生成部６４に出力する。

【0023】

なお、電流上限値βは、例えば主電源５の出力可能な最大電力を示す電流値や、最大電力以下の所定の電流値等適宜設定すれば良いが、好ましくは、例えば車体の停止状態においてなされる操舵操作の据え切り時や、１０ｋｍ以下程度の低速でステアリングホイール１４を左右の最大操舵角に切り替えるロックトウロック時などの操舵操作により生じる電流値の変動ピークをカットするような値に設定すると良い。より好ましくは、後述する各種電気負荷２００のすべてに電力を供給しても、主電源５の電力により操舵操作に支障なくアシストモータ５４を駆動可能な値に設定すると良い。

【0024】

制御信号生成部６４は、電流値比較部６３により設定された目標電流値Ｉａ又は上限電流値βに応じたアシスト力が得られるようにアシストモータ５４をＰＷＭ制御するためのモータ駆動信号を生成する。

【0025】

モータ駆動制御部６６は、アシストモータ５４を駆動制御するドライバ回路である。モータ駆動制御部６６は、制御信号生成部６４により生成されたモータ駆動信号に基づいて、主電源５、又は主電源５及び補助電源６から供給される電力をアシストモータ５４に供給し、操舵トルクＴに応じたアシスト力を発生させる。

【0026】

図２に示すように、モータ駆動制御部６６には、アシストモータ５４の駆動に必要な電力を供給する電源となる主電源５及び補助電源６とが接続される。主電源５は、エンジンの回転により発電する図示しない交流発電機（オルタネータ）と接続され、車両の運転中には常時所定の電気容量を維持するように充電される。
主電源５は、アシストモータ５４の他、車両に設けられた各種電気負荷２００に電力を供給する電源であり、例えば１２Ｖを定格電圧とする鉛蓄電池、リチウムイオン電池、或いはニッケル水素電池などの２次電池である。ここで、各種電気負荷とは、主電源５から供給される電力に基づいて駆動する電気負荷である。電気負荷としては、エンジン、トランスミッション、ブレーキ、アクティブスタビライザ、エアサスペンション等を駆動する各種アクチュエータや、これらを制御する制御装置等が挙げられる。また、オーディオ装置や空調装置、ヘッドランプ、フォグランプ等のランプ類、カーナビゲーションやパワーウィンドを駆動するアクチュエータ等をも含む。

【0027】

補助電源６は、主電源５からモータ制御装置６０に供給する電力に不足が生じる場合に、電力の不足分を支援するために設けられる。補助電源６には、例えば鉛蓄電池などの２次電池や、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどの大容量のコンデンサなどが適用可能である。好ましくは、補助電源６から供給する電力が一時的な電力支援を目的とした場合、充放電が比較的短時間で可能なリチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタを適用すると良い。そこで、本実施形態では、補助電源６にリチウムイオンキャパシタを適用した場合について説明する。補助電源６は、直列に接続された複数のセルにより構成され、主電源５と同様の定格電圧となるように構成される。例えば、定格電圧が３Ｖのセルを４個直列に接続して主電源５の電圧と同様の１２Ｖに構成される。補助電源６に蓄えられた電力は、モータ駆動制御部６６側に供給される。

【0028】

電源制御装置７０は、蓄電量監視部７２と、電力供給状態監視部７４と、充電制御部７６と、電力供給系統切替制御部７８と、報知部８０とを備える。
図３は、操舵操作による補助電源のセル電圧変化の一例及び各モードとの関係を示すグラフであり、補助電源の電圧変化を２つの閾値により監視し、閾値に対するセル電圧により補助電源に対して実行される各モードを示している。
蓄電量監視部７２は、補助電源６と接続され、補助電源６に蓄電されている蓄電残量（以下蓄電量という）を検出することにより、補助電源６からモータ駆動制御部６６に電力を供給可能か、或いは充電を必要としているかについて監視する。本実施形態では、蓄電量監視部７２は、補助電源６の蓄電量の増減により変化する補助電源６のセル毎のセル電圧値（以下セル電圧という）を検出することで補助電源６の蓄電量を監視するものとして説明する。
具体的には図３に示すように、蓄電量監視部７２は、補助電源６を構成する各セルのセル電圧と、予め設定された２つの閾値（α１，α２）とを比較することにより補助電源６の蓄電量を監視する。ここで、閾値α１は、１つのセルの蓄電量が減少したときの充電開始の基準となる電圧値に対応する値に設定され、補助電源６を構成する１つのセルの完全放電時の電圧よりも高く、１つのセルの蓄電量が満充電状態を示す電圧値に対応する値の閾値α２よりも低く設定される。
なお、閾値α１，α２の設定は、補助電源６の種別により任意に設定可能である。例えば、補助電源６をリチウムイオンキャパシタにより構成する場合には、閾値α１を補助電源６の完全放電時の電圧よりも高く設定し、閾値α２を閾値α１よりも高く、かつ、補助電源６の完全充電時の電圧よりも低く設定するのが望ましい。即ち、一般にリチウムイオンキャパシタは、使用に適した上限電圧が設定されているため、上限電圧を超える充電がなされた場合には性能劣化を引き起こす可能性がある。よって、閾値α２を予め上限電圧未満に設定することが望ましい。一方、補助電源６を電気二重層キャパシタにより構成する場合には、性能劣化の懸念が少ないため、閾値α２を完全充電時の電圧と同値に設定してもよい。

【0029】

蓄電量監視部７２は、補助電源６のいずれか１つのセル電圧が閾値α１以下であるとき、後述の充電制御部７６に対して電圧低下信号ｓ４を出力する。当該電圧低下信号ｓ４の出力は、本実施形態では補助電源６のすべてのセル電圧が閾値α２に達するまで継続するものとして説明するが、すべてのセル電圧が閾値α２に達するまで継続しなくても良い。一方、蓄電量監視部７２は、補助電源６のすべてのセルのセル電圧が閾値α２以上であるとき、充電完了信号ｓ５を継続して出力する。
詳細については後述するが、蓄電量監視部７２により出力される電圧低下信号ｓ４又は充電完了信号ｓ５の入力により、充電制御部７６が補助電源６に対する充電を開始又は停止するとともに、電力供給系統切替制御部７８が補助電源６からのモータ駆動制御部６６への電力の供給を遮断又は維持する。

【0030】

電力供給状態監視部７４は、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給の有無を検出する。補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされている状態は、補助電源６の電力を必要とするアシストモータ５４の駆動が継続中であることを意味する。つまり、電力供給状態監視部７４は、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給の有無の検出により、補助電源６の電力を要するアシストモータ５４の駆動が継続中であるかを検出する。なお、ここで補助電源６の電力を要するアシストモータ５４の回転駆動とは、例えば車体が停止状態で操舵操作が行なわれる、いわゆる据え切り時や、車体が停止又は１０ｋｍ以下程度の低速でステアリングホール１４を正方向の最大操舵角から逆方向の最大操舵角まで操舵した場合等が想定される。
電力供給状態監視部７４は、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされていないことに基づいて、後述の充電制御部７６に対して充電許可信号ｓ８を出力する。

【0031】

充電制御部７６は、電圧低下信号ｓ４及び充電許可信号ｓ８の入力、又は充電完了信号ｓ５の入力に基づいて充電回路７６Ａを制御する。充電回路７６Ａは、例えば、スイッチング素子として機能するＦＥＴ９１，ＦＥＴ９２及び昇圧コイル９０で構成される昇圧チョッパ回路からなる。充電制御部７６は、補助電源６のいずれかのセル電圧が閾値α１以下となったことを示す電圧低下信号ｓ４、及び補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされていないことを示す充電許可信号ｓ８の入力に基づいて、所定の電圧信号をＦＥＴ９１及びＦＥＴ９２のゲート端子に印加する。

【0032】

ゲート端子への所定の電圧信号の印加により、主電源５と補助電源６とが電気的に接続されることとなり、昇圧された主電源５の電圧が補助電源６へ印加されることで補助電源６への電力の供給が許容される。充電制御部７６は、補助電源６への充電を開始すべきことを示す充電開始信号ｓ３を電力供給系統切替制御部７８に継続的に出力する。

【0033】

一方、充電制御部７６は、補助電源６のすべてのセルのセル電圧が閾値α２以上となったことを示す充電完了信号ｓ５の入力に基づいて、ＦＥＴ９１及びＦＥＴ９２に対する電圧信号の印加を停止する。電圧信号の印加停止により、主電源５と補助電源６との接続が遮断され、主電源５から補助電源６への電力の供給が阻止される。充電制御部７６は、補助電源６への充電を停止すべきことを示す充電停止信号ｓ７を電力供給系統切替制御部７８に出力する。

【0034】

つまり、充電制御部７６は、電圧低下信号ｓ４及び充電許可信号ｓ８の入力、換言すれば補助電源６電圧が閾値α１以下となったこと、かつ、現時点で補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされていないことを条件として主電源５から補助電源６への電力の供給を許容する。そして、主電源５から補助電源６への電力の供給を許容する状態は、補助電源６の電圧が閾値α２に達するまで維持される。

【0035】

以上のとおり、蓄電量監視部７２、電力供給状態監視部７４、及び充電制御部７６は、補助電源６のいずれかのセル電圧が閾値α１以下であるか、及び、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされているかに応じて、主電源５から補助電源６への電力供給を許容又は阻止する充電制御処理を実行する。なお、充電制御処理の流れについては後述する。

【0036】

電力供給系統切替制御部７８は、モータ駆動制御部６６への電力供給を主電源５のみから行うか、主電源５及び補助電源６から行うかを切り替える。具体的には、電力供給系統切替制御部７８は、前述の電流値比較部６３より出力される電力供給切替信号ｓ１、充電制御部７６より出力される充電開始信号ｓ３又は充電停止信号ｓ７の入力有無に基づいて、電力系統切替回路７８Ａを制御する。また、充電開始信号ｓ３の入力に基づいて、電力支援ができないことを報知するための電力支援不可信号ｓ６を継続的に電流値比較部６３に出力する。また、充電停止信号ｓ７の入力に基づいて、電力支援不可信号ｓ６の出力を停止する。

【0037】

図２に示すように、電力系統切替回路７８Ａは、例えば２つのＦＥＴ９３，ＦＥＴ９４により構成される。
電力供給系統切替制御部７８は、電力供給切替信号ｓ１が入力したことに基づいて、ＦＥＴ９３のゲート端子への電圧信号の印加を停止するとともに、ＦＥＴ９４のゲート端子へ電圧信号を印加する。これにより、主電源５と補助電源６とが電気的に直列に接続された状態となり、主電源５及び補助電源６からの電力が矢印Ｘ２に示す供給ルートでモータ駆動制御部６６側に供給される。
即ち、電力供給系統切替制御部７８は、電力供給切替信号ｓ１の入力があったことに基づいて、矢印Ｘ１で示すモータ駆動制御部６６側に対して主電源５のみから電力を供給するデフォルトの電力供給ルートを矢印Ｘ２に示す供給ルートに切り替える。

【0038】

また、電力供給系統切替制御部７８は、充電開始信号ｓ３が入力したことに基づいて、ＦＥＴ９３のゲート端子に所定の電圧信号を印加するとともにＦＥＴ９４のゲート端子への電圧信号の印加を停止する。
これにより、主電源５からの電力のみが矢印Ｘ１に示す供給ルートでモータ駆動制御部６６側に供給されるとともに、主電源５からの電力供給が許容された補助電源６への充電が開始される。
即ち、電力供給系統切替制御部７８は、充電開始信号ｓ３の入力がある場合には、電力供給切替信号ｓ１の入力がある場合でも電力供給切替信号ｓ１の入力を無効として扱い、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給を遮断（禁止）し、補助電源６への充電を優先して実行する。そして、当該補助電源６の放電を禁止し、充電を優先する状態（放電禁止モード）は、充電停止信号ｓ７の入力があるまで維持される。
このように、電力供給系統切替制御部７８は、補助電源６の電圧が閾値α１以下となったこと、かつ、モータ駆動制御部６６側への電力供給がなされていないことを条件として生成される充電開始信号ｓ３に基づいて、モータ駆動制御部６６側への電力供給を遮断（禁止）するとともに、補助電源６への充電を開始させる。

【0039】

ここで、充電開始信号ｓ３は、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされていないことを条件として入力する信号である。つまり、当該充電開始信号ｓ３の入力がない場合（電力供給切替信号ｓ１のみが入力した場合）には、補助電源６の電圧が閾値α１以下であり、かつ、現時点で補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされている場合が含まれる。
そして、本実施形態においては、補助電源６の電圧が閾値α１以下であっても、補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給がなされている場合には、充電開始信号ｓ３を出力することなく、矢印Ｘ２で示す主電源５及び補助電源６による電力供給を維持する状態（放電許可モード）とし、モータ駆動制御部６６側に十分な電力を供給する構成としている。

【0040】

上記構成により、少なくとも主電源５及び補助電源６からモータ駆動制御部６６側に電力が供給されている途中で補助電源６からの電力供給が停止されることはなく、ステアリングホイール１４の操作途中にアシストモータ５４によるアシスト力が低下し、ステアリングホイール１４の手ごたえが重くなるといった不快感を与えることを防止することが可能となる。

【0041】

このように、電力供給系統切替制御部７８は、電流値比較部６３により出力される電力供給切替信号ｓ１の入力有無、及び充電制御部７６により出力される充電開始信号ｓ３、充電停止信号ｓ７の入力有無に応じてモータ駆動制御部６６への電力の供給系統を切り替える電力供給系統切替処理を実行する。

【0042】

報知部８０は、電力供給系統切替制御部７８により補助電源６からモータ駆動制御部６６側への電力供給が遮断されたことに基づいて表示装置９を制御する。表示装置９は、運転者の視認可能な範囲に設けられたモニタやランプ等の表示部を有し、報知部８０は、表示装置９の表示部を制御して、モータ駆動制御部６６に対して主電源５のみから電力が供給されることを運転者に報知する。当該報知がなされることにより、運転者に対してアシストモータ５４のアシスト力が減少することを事前に認識させることが可能となる。なお、表示装置９に代えてスピーカを有する音響装置を設けて、音声ガイダンスや警報音などにより報知するようにしても良い。

【0043】

次に、図４，図５の各フローチャートを参照して、モータ制御装置６０及び電源制御装置７０により実行される主要な処理について説明する。
図４（ａ）に示すように、モータ制御装置６０及び電源制御装置７０は互いに協働して、モータ制御処理（ステップＳ１００）、充電制御処理（Ｓ１２０）、及び電力供給系統切替処理（ステップＳ１４０）を実行する。なお、当該処理はイグニッションスイッチがオンとされてからオフとされるまでの間、繰り返し実行される。

【0044】

［モータ制御処理について］
［ステップＳ１０２］
図４（ｂ）に示すように、モータ制御装置６０は、トルクセンサ５２からの操舵トルクＴの入力があるかを判定し、入力がある場合にステップＳ１０４に処理を移し、入力が無い場合に当該判定を繰り返す。具体的には、運転者によるステアリングホイール１４の操作がなされた場合には判定がＹＥＳとなり、ステアリングホイール１４の操作がなされていない場合（例えば直進走行）には判定がＮＯとなる。

【0045】

［ステップＳ１０４］
モータ制御装置６０は、トルクセンサ５２から入力した操舵トルクＴ、及び車速センサ８から入力した車速Ｖに基づいて、アシストモータ５４の回転駆動に要する目標電流値Ｉａを算出してステップＳ１０６に処理を移す。

【0046】

［ステップＳ１０６］
モータ制御装置６０は、ステップＳ１０４で算出された目標電流値Ｉａが、主電源５の出力可能な電流値の電流上限値βを上回るかを判定し、電流上限値βを上回る場合にステップＳ１０８に処理を移し、電流上限値β以下である場合に目標電流値Ｉａを制御信号生成部６４に出力し、ステップＳ１１０に処理を移す。ここで、目標電流値Ｉａが電流上限値βを上回る場合とは、例えば車体が停止状態で操舵操作が行なわれる、いわゆる据え切り時や、車体が停止又は１０ｋｍ以下程度の低速でステアリングホール１４を正方向の最大操舵角から逆方向の最大操舵角まで操舵した場合等が想定される。

【0047】

［ステップＳ１０８］
モータ制御装置６０は、ステップＳ１０６において目標電流値Ｉａが電流上限値βを上回ると判定されたことに基づいて、電源制御装置７０に対して電力供給切替信号ｓ１を出力し、ステップＳ１１０に処理を移す。当該処理の実行により、条件に応じて電力系統が主電源５から主電源５及び補助電源６に切り替わる。そして条件に応じて目標電流値Ｉａ又は電流上限値βが制御信号生成部６４に出力される。

【0048】

［ステップＳ１１０］
モータ制御装置６０は、ステップＳ１０６及びステップＳ１０８で出力された目標電流値Ｉａ又は上限電流値βに基づいて、アシストモータ５４をＰＷＭ制御するためのモータ駆動信号を生成し、モータ駆動制御部６６に出力して処理を終了する。モータ駆動制御部６６は、当該ステップＳ１１０で生成されたモータ駆動信号と、主電源５、又は主電源５及び補助電源６から供給される電力に基づいてアシストモータ５４を回転駆動させ、ラック軸３２を直動動作させるアシスト力を付与する。これにより、運転者は少ない操舵力により、転舵輪４；４を転舵させることができる。

【0049】

［充電制御処理について］
図５（ａ）は、電源制御装置７０により実行される充電制御処理を示すフローチャートである。
［ステップＳ１２２］
電源制御装置７０は、補助電源６の電圧監視を開始するとともに、補助電源６のセル電圧が予め設定された閾値α２未満であるかを判定する。判定の結果、補助電源６の電圧が閾値α２未満である場合にはステップＳ１２４に処理を移し、閾値α２以上である場合には当該処理を繰り返す。

【0050】

［ステップＳ１２４］
電源制御装置７０は、補助電源６の電圧が予め設定された閾値α１以下であるかを判定する。判定の結果、補助電源６の電圧が閾値α１以下である場合にはステップＳ１２８に処理を移し、閾値α１を上回る場合にはステップＳ１２６に処理を移す。

【0051】

［ステップＳ１２６］
電源制御装置７０は、現在、補助電源６からモータ駆動制御部６６に対して電力供給中であるかを判定する。判定の結果、電力供給中の場合にはステップＳ１２８に処理を移し、電力供給中でない場合には当該処理を繰り返す。

【0052】

［ステップＳ１２８］
電源制御装置７０は、モータ駆動制御部６６への電力供給が継続中でないことに基づき、主電源５から補助電源６への電力供給を許容するように充電回路７６Ａに電圧信号ｓ１１を出力するとともに、充電開始信号ｓ３を出力してステップＳ１３０に処理を移す。

【0053】

［ステップＳ１３０］
電源制御装置７０は、補助電源６を構成するすべてのセルのセル電圧が予め設定された閾値α２以上であるかを判定する。判定の結果、補助電源６のすべてのセル電圧が閾値α２以上である場合にはステップＳ１３６に処理を移し、いずれかのセル電圧が閾値α２未満である場合にはステップＳ１３２に処理を移す。

【0054】

［ステップＳ１３２］
電源制御装置７０は、いずれかのセル電圧が閾値α２未満であることに基づき、電力供給系統切替制御部７８に電力供給切替信号ｓ１の入力があるかどうかを判定する。判定の結果、電力供給切替信号ｓ１の入力がある場合にはステップＳ１３４に処理を移し、電力供給切替信号ｓ１の入力がない場合にはステップＳ１３０に処理を移す。

【0055】

［ステップＳ１３４］
電源制御装置７０は、補助電源６のすべてのセルのセル電圧が予め設定された閾値α１を上回っているかどうかを判定する。判定の結果、補助電源６のすべてのセルのセル電圧が予め設定された閾値α１を上回っている場合にはステップＳ１３６に処理を移し、補助電源６のすべてのセルのセル電圧が予め設定された閾値α１を上回っていない場合にはステップＳ１３０に処理を移す。

【0056】

［ステップＳ１３６］
電源制御装置７０は、主電源５から補助電源６への電力供給を阻止するように充電回路７６Ａへの電圧信号ｓ１１の出力を停止するとともに、充電停止信号ｓ７を出力してステップＳ１２２に処理を移す。

【0057】

なお、充電制御処理の他の形態として、図５（ｂ）に示すフローチャートのようにしても良い。図５（ｂ）に示すフローチャートは、図５（ａ）のフローチャートにおけるステップＳ１３２及びステップＳ１３４を省略し、補助電源６のいずれかのセル電圧が、閾値α２未満である場合には、充電を停止せずにすべてのセル電圧が閾値α２以上となるまで充電するように制御するものである。以下、図５（ｂ）を用いて他の制御形態について説明する。ステップＳ１２２からステップＳ１２６までは同一の処理であるため説明を省略する。

【0058】

［ステップＳ１３０］
電源制御装置７０は、補助電源６を構成するすべてのセルのセル電圧が予め設定された閾値α２以上であるかを判定する。判定の結果、補助電源６のすべてのセル電圧が閾値α２以上である場合にはステップＳ１３６に処理を移し、いずれかのセル電圧が閾値α２未満である場合にはすべてのセル電圧が閾値α２以上となるまで当該処理を繰り返す。

【0059】

［ステップＳ１３６］
電源制御装置７０は、主電源５から補助電源６への電力供給を阻止するように充電回路７６Ａへの電圧信号ｓ１１の出力を停止するとともに、充電停止信号ｓ７を出力してステップＳ１２２に処理を移す。

【0060】

また、充電制御処理の他の形態として、図５（ｃ）に示すフローチャートのように充電を制御するようにしても良い。図５（ｃ）に示すフローチャートは、図５（ａ）のフローチャートにおけるステップＳ１３４を省略し、補助電源の各セル電圧の充電状態にかかわらず、モータ駆動制御部６６側に電力の供給を可能にする制御である。なお、ステップＳ１２２からステップＳ１２８までは図５（ａ）と同一であるため説明を省略する。

【0061】

［ステップＳ１３０］
電源制御装置７０は、補助電源６を構成するすべてのセルのセル電圧が予め設定された閾値α２以上であるかを判定する。判定の結果、補助電源６のすべてのセル電圧が閾値α２以上である場合にはステップＳ１３６に処理を移し、いずれかのセル電圧が閾値α２未満である場合にはステップＳ１３２に処理を移す。

【0062】

［ステップＳ１３２］
電源制御装置７０は、いずれかのセル電圧が閾値α２未満であることに基づき、電力供給系統切替制御部７８に電力供給切替信号ｓ１が入力されたかどうかを判定する。判定の結果、電力供給切替信号ｓ１が入力されている場合にはステップＳ１３６に処理を移し、電力供給切替信号ｓ１が入力されている場合にはステップＳ１３０に処理を移す。

【0063】

［ステップＳ１３６］
電源制御装置７０は、主電源５から補助電源６への電力供給を阻止するように充電回路７６Ａへの電圧信号の出力を停止するとともに、充電停止信号ｓ７を出力してステップＳ１２２に処理を移す。

【0064】

［電力供給系統切替処理について］
図６は、電源制御装置７０により実行される電力供給系統切替処理を示すフローチャートである。
［ステップＳ１４２］
電源制御装置７０は、前述のステップＳ１０８の処理において出力される電力供給切替信号ｓ１が入力したかを判定する。判定の結果、電力供給切替信号ｓ１が入力した場合にステップＳ１４４に処理を移し、入力しない場合に処理を終了する。

【0065】

［ステップＳ１４４］
電源制御装置７０は、前述のステップＳ１３０の処理において出力される充電開始信号ｓ３が入力したかを判定する。判定の結果、充電開始信号ｓ３が入力した場合にステップＳ１４６に処理を移し、入力しない場合にステップＳ１５０に処理を移す。

【0066】

［ステップＳ１４６］
電源制御装置７０は、上述のステップＳ１４４で充電開始信号ｓ３の入力があると判定されたことに基づいて、放電禁止モードに設定して処理を移す。当該処理の実行により、以後、放電禁止モードが解除されるまでは、モータ駆動制御部６６に対して主電源５のみから電力が供給され、補助電源６への充電が継続される。

【0067】

［ステップＳ１４８］
電源制御装置７０は、前述のステップＳ１２４で出力される充電停止信号ｓ７が入力したかを判定する。判定の結果、充電停止信号ｓ７が入力した場合にはステップＳ１５０に処理を移し、入力しない場合には処理を終了する。

【0068】

［ステップＳ１５０］
電源制御装置７０は、放電許可モードに設定して処理を終了する。当該処理が実行されることにより、以後、再び放電禁止モードが設定されるまで、モータ駆動制御部６６に対して主電源５及び補助電源６からの電力が供給される。

【0069】

以上説明したとおり、本実施形態に係る電源制御装置７０によれば、補助電源６の電圧を監視する蓄電量監視部７２と、補助電源６からアシストモータ５４側への電力供給がなされているかを検出する電力供給状態監視部７４とを備え、電力供給系統切替制御部７８が、補助電源６のいずれかのセル電圧が閾値α１以下となったこと、かつ、補助電源６からアシストモータ５４側への電力供給がなされていることに基づいて、補助電源６からの電力供給を遮断することなく維持する構成である。よって、アシストモータ５４の駆動中に突如としてアシスト力が低下することがなく、運転者に不快感を与えることを防止することができる。

【0070】

上述の実施形態においては、補助電源６に対する充電開始の条件を閾値α１以下のときとしたが、これに限られるものではなく、例えば電力供給切替信号ｓ１の出力がない場合において常に充電を実行する構成としてもよい。
また、補助電源６が、蓄電量監視部７２による補助電源６の電圧の監視を補助電源６が出力する電圧の基本電圧を構成するセル毎に行うとして説明したが、補助電源６の端子間電圧を監視するようにしても良い。この場合、閾値α１及び閾値α２は、補助電源６の端子間電圧に許容される充電上限値電圧、放電下限値電圧などに基づいて設定すれば良い。

【0071】

また、補助電源６が、蓄電量監視部７２による補助電源６の上限電圧の監視を閾値α１，閾値α２により監視するとして説明したが、閾値α１と閾値α２の間の値にさらに別途閾値α３を設定し、この閾値α３を補助電源６の充電を開始するときの下限値、もしくは充電を停止するときの上限値として補助電源６の蓄電量を監視するようにしても良い。
また、上記実施形態において補助電源６の蓄電量を監視するために、閾値α１以下、閾値α２以上等として説明したが、以下でなく未満や下回る、以上でなく上回るなど制御における境界値の設定は任意である。

【0072】

また、上記実施形態では、電動パワーステアリング用電源制御装置として説明したが、他の電動アシスト製品の電源制御装置として適用することができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 電動パワーステアリング装置、５ 主電源、６ 補助電源、
５４ アシストモータ、７０ 電源制御装置、７２ 蓄電量監視部、
７４ 電力供給状態監視部、７６ 充電制御部、７８ 電力供給系統切替制御部、
８０ 報知部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】