特許 7163765 補助電源装置及び電動パワーステアリング装置

(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】

(24)【登録日】2022-10-24

(45)【発行日】2022-11-01

(54)【発明の名称】補助電源装置及び電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20221025BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20221025BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20221025BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221025BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

B62D6/00

B62D5/04

H02J7/00 302A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018246005

(22)【出願日】2018-12-27

(65)【公開番号】P2020108286

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-11-11

(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】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】杉山 豊樹

(72)【発明者】

【氏名】篠田 智史

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０９７７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８２１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０００９０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主電源から給電対象への給電経路に設置される補助電源装置であって、補助電源を有するとともに、前記補助電源を充電する充電状態と、前記補助電源の充電電圧を保持する保持状態と、前記補助電源から放電する放電状態とを切替可能な補助電源装置において、
入力電圧を昇圧する昇圧回路を有しており、
前記補助電源は、前記主電源に第１端子が接続されて前記給電対象に第２端子が接続されているとともに前記主電源と前記給電対象との間に直列接続される直列接続態様と、前記主電源と前記給電対象との間のこれらが直列接続される部分に前記第１端子が接続される並列接続態様とで切り替え可能であり、
前記補助電源は、前記直列接続態様に切り替えられたときに、前記主電源の電圧を前記補助電源の放電電圧によってブーストして前記給電対象に給電し、
前記補助電源は、前記並列接続態様に切り替えられたときに、前記第２端子が前記昇圧回路の入力端子に接続され、前記補助電源の放電電圧を前記昇圧回路の入力電圧として昇圧し、当該昇圧した放電電圧を前記給電対象に給電するバックアップを行う補助電源装置。

【請求項2】

前記補助電源は、前記主電源から前記給電対象に対して給電するときに、前記並列接続態様に切り替えられて、前記第２端子が前記昇圧回路の出力端子に接続され、前記昇圧回路の入力端子は前記主電源に接続され、前記主電源の出力電圧を前記昇圧回路の前記入力電圧として昇圧し、当該昇圧した出力電圧によって前記補助電源を充電する請求項１に記載の補助電源装置。

【請求項3】

給電対象としてのモータと、主電源と、前記主電源から前記モータへの給電経路に設置される補助電源装置と、制御部とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記補助電源装置は、補助電源と、入力電圧を昇圧する昇圧回路とを有し、
前記補助電源は、前記主電源に第１端子が接続されて前記モータに第２端子が接続されているとともに前記モータと前記主電源との間に直列接続される直列接続態様と、前記主電源と前記給電対象との間のこれらが直列接続される部分に前記第１端子が接続される並列接続態様とで切り替え可能であり、
前記制御部は、前記補助電源を充電する充電状態と、前記補助電源の充電電圧を保持する保持状態と、前記補助電源から放電する放電状態とを切り替えるとともに、前記補助電源を前記直列接続態様と前記並列接続態様とで切り替えており、
前記補助電源は、前記直列接続態様に切り替えられたときに、前記主電源の電圧を前記補助電源の放電電圧によってブーストして前記モータに給電し、
前記補助電源は、前記並列接続態様に切り替えられたときに、前記第２端子が前記昇圧回路の入力端子に接続され、前記補助電源の放電電圧を前記昇圧回路の入力電圧として昇圧し、当該昇圧した放電電圧を前記モータに給電するバックアップを行う電動パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補助電源装置及び電動パワーステアリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両の操舵機構にモータの回転力を操舵補助力として付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）が知られている。ＥＰＳの制御装置は、モータへの給電を制御することにより、モータの駆動を制御している。ＥＰＳの制御装置は、バッテリから供給される電力を用いて動作している。

【0003】

ＥＰＳの高性能化に伴ってモータを駆動するために必要とされる電力が増大していることから、モータへ供給される電力の高出力化が求められている。バッテリが失陥して、バッテリからモータへ供給される電力が得られなくなると、ステアリング操作の補助の機能を継続することができなくなる。こうした事情を反映して、特許文献１に開示の技術では、ＥＰＳにはバッテリに対して直列接続された補助電源と、バッテリに対して並列接続された補助電源とが設けられている。高出力化が求められた場合、バッテリと直列接続された補助電源を用いて、バッテリからモータへ供給される電力をブーストする機能を実現している。また、バッテリが失陥した場合、バッテリと並列接続された補助電源を用いて、モータに対して供給される電力をバックアップする機能を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ブースト時とバックアップ時とでは、バックアップ時の方が必要とされる電圧が大きい場合、各補助電源の電圧が同じ場合には、バックアップ時に用いられる補助電源の方がブースト時に用いられる補助電源よりも補助電源の個数が多くなるように回路が構成される。回路構成をコンパクトにするために、ブースト時に用いられる補助電源とバックアップ時に用いられる補助電源との共通化が求められることがある。この場合には、バックアップ時に用いられる補助電源のうちの一部をブースト時にも用いるように共通化する構成が考えられる。この構成では、ブースト時には、共通化されている補助電源は放電状態となる一方、共通化されていない補助電源は保持状態のまま維持されることになる。そのため、バックアップ時には、充電状態の異なるものが混在した補助電源を用いて、モータへの給電をバックアップすることになる。このことから、充電状態の異なるものが混在した補助電源を用いてモータへの給電をバックアップした場合と、充電状態の異なるものが混在していない補助電源を用いてモータへの給電をバックアップした場合とで、補助電源からモータへの給電の電圧がばらつくことになる。このため、ブースト時に用いられる補助電源とバックアップ時に用いられる補助電源とを共通化することが困難であった。

【0006】

本発明の目的は、ブースト時に用いられる補助電源とバックアップ時に用いられる補助電源とを共通化することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成しうる補助電源装置は、主電源から給電対象への給電経路に設置される補助電源装置であって、補助電源を有するとともに、前記補助電源を充電する充電状態と、前記補助電源の充電電圧を保持する保持状態と、前記補助電源から放電する放電状態とを切替可能な補助電源装置において、入力電圧を昇圧する昇圧回路を有しており、前記補助電源は、前記主電源に第１端子が接続されて前記給電対象に第２端子が接続されているとともに前記主電源と前記給電対象との間に直列接続される直列接続態様と、前記主電源と前記給電対象との間のこれらが直列接続される部分に前記第１端子が接続される並列接続態様とで切り替え可能であり、前記補助電源は、前記直列接続態様に切り替えられたときに、前記主電源の電圧を前記補助電源の放電電圧によってブーストして前記給電対象に給電し、前記補助電源は、前記並列接続態様に切り替えられたときに、前記第２端子が前記昇圧回路の入力端子に接続され、前記補助電源の放電電圧を前記昇圧回路の入力電圧として昇圧し、当該昇圧した放電電圧を前記給電対象に給電するバックアップを行う。

【0008】

上記構成によれば、補助電源装置の回路構成をコンパクトにするために、主電源と給電対象との間に直列接続される直列接続態様と、主電源と給電対象との間の直列接続される部分に補助電源の第１端子が接続される並列接続態様とで切り替え可能にしており、直列接続態様の補助電源と並列接続態様の補助電源とを共通化している。すなわち、バックアップ時にもブースト時にも共通化された補助電源を用いている。補助電源としては、主電源と比べて電源容量が小さいものを用いることを想定し、上記構成では、バックアップ時においては、補助電源の放電電圧を昇圧回路の入力電圧とすることで昇圧している。このように、ブースト時には、全ての補助電源が放電状態となることから、バックアップ時に充電状態の異なるものが混在した補助電源を用いて給電対象への給電をバックアップすることがなくなる。このため、補助電源からの放電電圧がばらつくことを抑えることができるため、バックアップ時において、補助電源からの放電電圧を安定させることができる。

【0009】

上記の補助電源装置において、前記補助電源は、前記主電源から前記給電対象に対して給電するときに、前記並列接続態様に切り替えられて、前記第２端子が前記昇圧回路の出力端子に接続され、前記昇圧回路の入力端子は前記主電源に接続され、前記主電源の出力電圧を前記昇圧回路の前記入力電圧として昇圧し、当該昇圧した出力電圧によって前記補助電源を充電することが好ましい。

【0010】

上記構成によれば、バックアップ時にも補助電源の充電時にも共通化された昇圧回路を用いている。このため、補助電源を充電する際に用いる昇圧回路とバックアップ時に用いる昇圧回路とをそれぞれ別個に補助電源装置に設ける場合と比べると、昇圧回路の構成を共通化している分、補助電源装置の回路構成をさらにコンパクトにすることができる。

【0011】

上記目的を達成しうる電動パワーステアリング装置は、給電対象としてのモータと、主電源と、前記主電源から前記モータへの給電経路に設置される補助電源装置と、制御部とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記補助電源装置は、補助電源と、入力電圧を昇圧する昇圧回路とを有し、前記補助電源は、前記主電源に第１端子が接続されて前記モータに第２端子が接続されているとともに前記モータと前記主電源との間に直列接続される直列接続態様と、前記主電源と前記給電対象との間のこれらが直列接続される部分に前記第１端子が接続される並列接続態様とで切り替え可能であり、前記制御部は、前記補助電源を充電する充電状態と、前記補助電源の充電電圧を保持する保持状態と、前記補助電源から放電する放電状態とを切り替えるとともに、前記補助電源を前記直列接続態様と前記並列接続態様とで切り替えており、前記補助電源は、前記直列接続態様に切り替えられたときに、前記主電源の電圧を前記補助電源の放電電圧によってブーストして前記モータに給電し、前記補助電源は、前記並列接続態様に切り替えられたときに、前記第２端子が前記昇圧回路の入力端子に接続され、前記補助電源の放電電圧を前記昇圧回路の入力電圧として昇圧し、当該昇圧した放電電圧を前記モータに給電するバックアップを行う。

【0012】

上記構成によれば、補助電源装置の回路構成をコンパクトにするために、モータと主電源との間に直列に接続される直列接続態様と、主電源とモータとの間の直列接続されている部分に補助電源の第１端子が接続される並列接続態様とで切り替え可能にしており、直列接続態様の補助電源と並列接続態様の補助電源とを共通化している。すなわち、バックアップ時にもブースト時にも共通化された補助電源を用いている。補助電源としては、主電源と比べて電源容量が小さいものを用いることを想定し、上記構成では、バックアップ時においては、補助電源の放電電圧を昇圧回路の入力電圧とすることで昇圧している。このように、ブースト時には、全ての補助電源が放電状態となることから、バックアップ時に充電状態の異なるものが混在した補助電源を用いて給電対象への給電をバックアップすることがなくなる。このため、補助電源からの放電電圧がばらつくことを抑えることができるため、バックアップ時において、補助電源からの放電電圧を安定させることができる。このことから、補助電源からの放電電圧を安定させることができる電動パワーステアリング装置を実現することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の補助電源装置及び電動パワーステアリング装置によれば、ブースト時に用いられる補助電源とバックアップ時に用いられる補助電源とを共通化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】補助電源装置を搭載したステアリング装置の概略構成を示す構成図。

【図2】補助電源装置の電気回路の構成を示す回路図。

【図3】補助電源装置の各動作状態におけるスイッチング素子の動作状態を示す表。

【図4】保持状態における補助電源装置のスイッチング素子の動作状態を示す回路図。

【図5】充電状態における補助電源装置のスイッチング素子の動作状態を示す回路図。

【図6】ブースト時の放電状態における補助電源装置のスイッチング素子の動作状態を示す回路図。

【図7】バックアップ時の放電状態における補助電源装置のスイッチング素子の動作状態を示す回路図。

【図8】補助電源装置の給電制御の状態の判定手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

補助電源装置を電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）に適用した第１実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のＥＰＳ１は、ステアリング軸４を備えている。ステアリング軸４の一端にはステアリングホイール２が固定されており、他端にはピニオンギア３が形成されている。ピニオンギア３は、ラック軸５に形成されたラックギア６に噛み合わされている。これらピニオンギア３及びラックギア６によりラックアンドピニオン機構が構成されている。ステアリング軸４の回転運動は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸５の長手方向（図１中の左右方向）の往復直線運動に変換される。ＥＰＳ１は、ラック軸５の長手方向が車幅方向となるように車両に組み付けられている。ラック軸５の往復直線運動は、ラック軸５の両端にそれぞれ連結されたタイロッド８を介して左右の転舵輪７にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪７の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

【0016】

ステアリング軸４には、ステアリングホイール２の操作によりステアリング軸４に加えられた操舵トルクＴＲを計測するためのトルクセンサ９が装着されている。本実施形態のトルクセンサ９は、ステアリング軸４の一部を構成するトーションバーの捩り量を検出して、その捩り量に基づいて操舵トルクＴＲを計測している。

【0017】

ステアリング軸４には、操舵補助用のモータ１０が減速機１１を介して連結されている。減速機１１は、モータ１０の回転を減速し、当該減速した回転力をステアリング軸４に伝達する。本実施形態のモータ１０としては、３相ブラシレスモータが採用されている。また、本実施形態の減速機１１としては、ウォームギア機構が採用されている。

【0018】

ＥＰＳ１は、駆動回路１２、補助電源装置１３、及び電子制御ユニット１４を備えている。駆動回路１２には、モータ１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ２つのスイッチング素子を備えた公知の回路が採用されている。また、ＥＰＳ１が車両に組み付けられた際には、補助電源装置１３及び電子制御ユニット１４は、主電源としての車載バッテリ１５にそれぞれ接続される。

【0019】

電子制御ユニット１４は、ＥＰＳ１の制御に係る演算処理を実行する演算処理回路１６と、制御用のプログラムやデータが格納されたメモリ１７と、を備えている。また、電子制御ユニット１４には上述のトルクセンサ９が接続されている。さらに、ＥＰＳ１が車両に組付けられた際に、電子制御ユニット１４には、車両に設置されて当該車両の走行速度ＶＳを検出する車速センサ１８が接続される。また、電子制御ユニット１４には、電流センサ１９が接続されている。電流センサ１９は、補助電源装置１３から駆動回路１２への給電の実電流値Ｉを検出する。具体的には、電流センサ１９は、補助電源装置１３の出力ポート２１（図２参照）の実電流値Ｉを検出する。

【0020】

電子制御ユニット１４は、車両に組み付けられた状態のＥＰＳ１において、モータ１０により付与される操舵補助力の制御を行っている。操舵補助力の制御に際して電子制御ユニット１４は、操舵トルクＴＲ及び走行速度ＶＳに基づき、操舵補助力の目標値である目標操舵補助力を決定する。そして、電子制御ユニット１４は、目標操舵補助力分の操舵補助力を発生すべく、駆動回路１２及び補助電源装置１３の動作を制御する。

【0021】

図２に示すように、補助電源装置１３は、入力ポート２０と出力ポート２１とを備えている。入力ポート２０は、ＥＰＳ１が車両に組み付けられる際に車載バッテリ１５に接続される。また、出力ポート２１は、補助電源装置１３がＥＰＳ１に組み付けられた際に、駆動回路１２を介して給電対象であるモータ１０に接続される。

【0022】

補助電源装置１３は、後述の保持状態及び充電状態時の給電経路となるラインである第１ライン２３を備えている。第１ライン２３は、入力ポート２０及び出力ポート２１に接続された配線である。

【0023】

補助電源装置１３は、電荷を充放電可能な補助電源２４を備えている。補助電源２４は、車載バッテリ１５とモータ１０との間にこれらが直列接続される直列接続態様と、第１ライン２３上の接続点Ｐ２に第１端子Ｔ１が接続される並列接続態様とで切り替え可能に接続されている。接続点Ｐ２は、車載バッテリ１５とモータ１０との間のこれらが直列接続される部分である。補助電源２４は、２つのキャパシタ２４ａ，２４ｂを有している。補助電源２４の有するキャパシタ２４ａ，２４ｂの数は、ＥＰＳ１で要求される電圧に対して、キャパシタ２４ａ，２４ｂの容量を考慮して定められている。キャパシタ２４ａ，２４ｂは、正の極性を有した電極板及び負の極性を有した電極板をそれぞれ備えている。キャパシタ２４ａの負側の電極板２４ｃの第１端子Ｔ１は第１ライン２３に接続されており、キャパシタ２４ｂの正側の電極板２４ｄの第２端子Ｔ２は後述のブースト時及びバックアップ時の給電経路となるラインである第２ライン２６に接続されている。補助電源２４を総体として見た場合、補助電源２４での電荷の充電は、キャパシタ２４ａの負側の電極板２４ｃとキャパシタ２４ｂの正側の電極板２４ｄとの間で行われる。補助電源２４が直列接続態様に切り替えられたとき、第１端子Ｔ１は第１ライン２３を介して車載バッテリ１５へと接続され、第２端子Ｔ２は第２ライン２６を介してモータ１０へと接続されている。補助電源２４が並列接続態様に切り替えられたとき、第１端子Ｔ１は第１ライン２３を介してグランドへと接続され、第２端子Ｔ２が第２ライン２６を介してモータ１０へと接続されている。本実施形態では、キャパシタ２４ａ，２４ｂとして、リチウムイオンキャパシタを採用している。

【0024】

リチウムイオンキャパシタは、耐熱性が良く、寿命が長く、充放電性能が良好で、エネルギー密度が高く、安全性が高いという利点がある。これに対し、電気二重層キャパシタは、耐熱性が高く、寿命が長く、充放電性能が良好であり、安全性が高いという利点がある一方、エネルギー密度が低く、耐熱性を高める場合には大型化しやすいという欠点がある。本実施形態では、キャパシタ２４ａ，２４ｂにリチウムイオンキャパシタを採用していることから、キャパシタ２４ａ，２４ｂは上記の利点を有している。

【0025】

補助電源装置１３は、昇圧用のコイルであるチョッパコイル２５を備えている。チョッパコイル２５の一端は、第１スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ１」と記載する。）を介してグランドに接続されるとともに、第２スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ２」と記載する。）を介して第２ライン２６に接続されている。これらチョッパコイル２５、ＦＥＴ１、及びＦＥＴ２によって入力電圧を昇圧する昇圧回路３０が構成されている。昇圧回路３０は、車載バッテリ１５または補助電源２４の第２端子Ｔ２に切り替え可能に接続されている。チョッパコイル２５の他端は、第５スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ５」と記載する。）を介して第１ライン２３に接続されている。第２ライン２６は、ＦＥＴ２とキャパシタ２４ｂの電極板２４ｄとを、第６スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ６」と記載する。）を介して接続する配線となっている。

【0026】

補助電源装置１３は、第２ライン２６と出力ポート２１との間に設けられた第２ライン２６とモータ１０との間の接続を切り替えるための第３スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ３」と記載する。）と、第１ライン２３と出力ポート２１との間に設けられた第１ライン２３とモータ１０との間の接続を切り替えるための第４スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ４」と記載する。）とを有している。第２ライン２６におけるＦＥＴ２とＦＥＴ３との間の接続点Ｐ１には、第２端子Ｔ２と第２ライン２６との間の接続を切り替えるためのＦＥＴ６が接続されている。また、第１ライン２３におけるＦＥＴ４とキャパシタ２４ａの電極板２４ｃとの間の接続点Ｐ２には、第１端子Ｔ１とグランドとの間の接続を切り替えるための第７スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ７」と記載する。）が接続されている。第１ライン２３におけるチョッパコイル２５とＦＥＴ５との間の接続点Ｐ３には、第２端子Ｔ２とチョッパコイル２５との間の接続を切り替えるための第８スイッチング素子（以下、「ＦＥＴ８」と記載する。）が接続されている。

【0027】

ＦＥＴ１～ＦＥＴ８には、ＭＯＳ－ＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が採用されている。ＦＥＴ１～ＦＥＴ８のゲートには、電子制御ユニット１４が接続されている。電子制御ユニット１４は、ＦＥＴ１～ＦＥＴ８のゲートに対して駆動信号を出力することにより、駆動信号に応じてＦＥＴ１～ＦＥＴ８をオン状態とオフ状態との間で切り替える。電子制御ユニット１４は、これらＦＥＴ１～ＦＥＴ８のオン状態及びオフ状態を切り替えることによって、補助電源２４を直列接続態様あるいは並列接続態様に切り替える。

【0028】

電子制御ユニット１４が実行する補助電源装置１３の給電制御を説明する。
図３には、充電状態、保持状態、及び放電状態の補助電源装置１３におけるＦＥＴ１～ＦＥＴ８の動作状態が示されている。充電状態は、補助電源２４を充電するように給電制御する状態である。保持状態は、補助電源２４の充電電圧を保持するように給電制御する状態である。放電状態は、補助電源２４から放電するように給電制御する状態である。本実施形態では、放電状態として、ブースト時の放電状態及びバックアップ時の放電状態の２つの状態がある。ブースト時には、車載バッテリ１５からのバッテリ電圧Ｖｂを補助電源２４の放電電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃによってブーストしている。バックアップ時には、補助電源２４の放電電圧を昇圧回路３０の入力電圧として昇圧し、当該昇圧した放電電圧をモータ１０に給電する。これにより、車載バッテリ１５からの給電が途絶えた場合においても、モータ１０への給電を継続できるようにしている。

【0029】

電子制御ユニット１４は、給電制御に際して、操舵トルクＴＲ及び走行速度ＶＳに基づき、操舵補助力の目標値である目標操舵補助力を決定する。電子制御ユニット１４は、モータ１０が目標操舵補助力分の操舵補助力を発生させるために必要な電圧である要求電圧Ｖｒを演算する。電子制御ユニット１４は、車載バッテリ１５から補助電源装置１３への給電の電圧であるバッテリ電圧Ｖｂ、要求電圧Ｖｒ、及び接続点Ｐ１の電圧である第１電圧Ｖ１に応じて、充電状態、保持状態、及び放電状態の間で給電制御の状態を切り替える。

【0030】

図３及び図４に示すように、電子制御ユニット１４は、要求電圧Ｖｒがバッテリ電圧Ｖｂ以下であり、かつ第１電圧Ｖ１が規定の最大充電電圧以上の場合、給電制御の状態を保持状態に切り替える。最大充電電圧とは、補助電源２４が最大限充電された際の電圧のことである。電子制御ユニット１４は、給電制御の状態を保持状態に切り替える場合、ＦＥＴ１～ＦＥＴ３、ＦＥＴ５、ＦＥＴ７、ＦＥＴ８をオフ状態とするとともに、ＦＥＴ４及びＦＥＴ６をオン状態とする。この場合、ＦＥＴ４がオン状態であることから、車載バッテリ１５は第１ライン２３を介してモータ１０へと接続されている。補助電源装置１３の出力ポート２１の電圧である第２電圧Ｖ２は、車載バッテリ１５からのバッテリ電圧Ｖｂとほとんど等しい値となる。車載バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂは、第１ライン２３を介してモータ１０に給電されることになる。一方、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３がオフ状態であり、ＦＥＴ８がオフ状態であることから、補助電源２４に蓄積された電荷は放電されることがなく、それまでに充電された補助電源２４の充電電圧は保持される。また、昇圧回路３０は、ＦＥＴ５がオフ状態であることから車載バッテリ１５から切り離されており、ＦＥＴ８がオフ状態であることから補助電源２４から切り離されている。

【0031】

図３及び図５に示すように、電子制御ユニット１４は、要求電圧Ｖｒがバッテリ電圧Ｖｂ以下であり、かつ第１電圧Ｖ１が最大充電電圧未満の場合、給電制御の状態を充電状態に切り替える。電子制御ユニット１４は、給電制御の状態を充電状態に切り替える場合、ＦＥＴ３、ＦＥＴ７、ＦＥＴ８をオフ状態とするとともに、ＦＥＴ４～ＦＥＴ６をオン状態とする。一方、電子制御ユニット１４は、充電状態である場合、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２が交互にオフ状態となるようにＰＷＭ駆動する。この場合、ＦＥＴ４がオン状態であることから、車載バッテリ１５は第１ライン２３を介してモータ１０へと接続されている。補助電源装置１３の出力ポート２１の電圧である第２電圧Ｖ２は、車載バッテリ１５からのバッテリ電圧Ｖｂとほとんど等しい値となる。車載バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂは、第１ライン２３を介してモータ１０に給電されることになる。一方、ＦＥＴ５及びＦＥＴ６がオン状態であり、かつＦＥＴ１及びＦＥＴ２がＰＷＭ駆動されていることから、補助電源２４は車載バッテリ１５に接続されている。また、ＦＥＴ５がオン状態であることから、昇圧回路３０の入力端子Ｔ３は車載バッテリ１５に接続されており、ＦＥＴ８がオフ状態であることから、昇圧回路３０の入力端子Ｔ３は補助電源２４の第２端子Ｔ２に接続されていない。一方、ＦＥＴ６がオン状態であることから、昇圧回路３０の出力端子Ｔ４は補助電源２４の第２端子Ｔ２に接続されており、ＦＥＴ３がオフ状態であることから、昇圧回路３０の出力端子Ｔ４はモータ１０へと接続されていない。そして、ＦＥＴ４～ＦＥＴ６がオン状態であり、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２がＰＷＭ駆動されていることから、車載バッテリ１５の出力電圧であるバッテリ電圧Ｖｂは、チョッパコイル２５を通じて補助電源２４に給電される。昇圧回路３０には、バッテリ電圧Ｖｂが入力電圧として入力される。昇圧回路３０は、入力されるバッテリ電圧Ｖｂを第１電圧Ｖ１に昇圧し、当該昇圧した第１電圧Ｖ１を出力電圧として出力する。そして、昇圧回路３０によって昇圧された第１電圧Ｖ１によって補助電源２４は充電される。

【0032】

図３及び図６に示すように、電子制御ユニット１４は、走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０以下であり、出力ポート２１の実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上である場合、給電制御の状態をブースト時の放電状態に切り替える。走行速度閾値ＶＳ０は、やむをえずステアリング操作の補助を停止することが好ましくない状況であるか否かを判別する観点で定められた閾値である。走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０以下である場合とは、停車を含む車両が低速で走行している場合である。停車を含む車両が低速で走行している場合は、車両が高速で走行している場合と比べてやむをえずステアリング操作の補助を停止しても運転者への影響が小さいが、モータ１０が目標操舵補助力分の操舵補助力を発生させるためにＥＰＳ１が必要な要求電圧Ｖｒが大きくなりやすい状況である。また、電流閾値Ｉ０は、ステアリング操作の補助によって実際に出力ポート２１を流れる実電流値Ｉが急操舵のステアリング操作を示すものであるか否かを判別する観点で定められた閾値である。実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上である場合は、急操舵のステアリング操作を示すものであり、要求電圧Ｖｒがバッテリ電圧Ｖｂを超えつつある状況にあるといえる。電子制御ユニット１４は、給電制御の状態をブースト時の放電状態に切り替える場合、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ４、ＦＥＴ５、ＦＥＴ７、ＦＥＴ８をオフ状態とするとともに、ＦＥＴ３、ＦＥＴ６をオン状態とする。これにより、電子制御ユニット１４は、補助電源２４の接続態様を直列接続態様に切り替えている。補助電源２４が直列接続態様に切り替えられたとき、補助電源２４の第１端子Ｔ１は、第１ライン２３の接続点Ｐ２に接続されており、第１ライン２３を介して車載バッテリ１５に接続されている。また、補助電源２４の第２端子Ｔ２は、ＦＥＴ３及びＦＥＴ６がオン状態であることから、第２ライン２６を介してモータ１０へと接続されている。これにより、車載バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂは、第１ライン２３、補助電源２４、第２ライン２６を介してモータ１０に給電される。このように、車載バッテリ１５と補助電源２４とは直列接続されており、車載バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂを補助電源２４の放電電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃによってブーストしてモータ１０に給電している。車載バッテリ１５と補助電源２４とは直列接続されていることから、補助電源２４の第２端子Ｔ２からは、バッテリ電圧Ｖｂとキャパシタ電圧Ｖｃとの総和の電圧が出力されることになる。これにより、給電対象であるモータ１０への給電をブーストしている。

【0033】

図３及び図７に示すように、電子制御ユニット１４は、走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０を超えて、かつ要求電圧Ｖｒがバッテリ電圧Ｖｂを超える場合、給電制御の状態をバックアップ時の放電状態に切り替える。走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０を超える場合とは、車両が高速で走行している場合であり、モータ１０が目標操舵補助力分の操舵補助力を発生させるためにＥＰＳ１が必要な要求電圧Ｖｒが小さくなりやすい状況であるが、ステアリング操作の補助を停止することが好ましくない状況である。要求電圧Ｖｒがバッテリ電圧Ｖｂを超える場合とは、例えば車載バッテリ１５が断線故障した場合や車載バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂが規定値よりも低くなっている場合等の車載バッテリ１５の失陥時に生じる。電子制御ユニット１４は、給電制御の状態をバックアップ時の放電状態に切り替える場合、ＦＥＴ４～ＦＥＴ６をオフ状態とするとともに、ＦＥＴ３、ＦＥＴ７、ＦＥＴ８をオン状態とする。電子制御ユニット１４は、バックアップ時の放電状態である場合、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を交互にオフ状態となるようにＰＷＭ駆動する。これにより、電子制御ユニット１４は、補助電源２４の接続態様を並列接続態様に切り替えている。補助電源２４が並列接続態様に切り替えられたとき、ＦＥＴ７はオン状態に切り替えられる。これにより、補助電源２４が並列接続態様に切り替えられたとき、補助電源２４の第１端子Ｔ１は、接続点Ｐ２に接続されているとともに、ＦＥＴ７を介してグランドに接続されている。また、ＦＥＴ８がオン状態であることから、補助電源２４の第２端子Ｔ２は、昇圧回路３０の入力端子Ｔ３に接続されている。また、ＦＥＴ６がオフ状態であることから、補助電源２４の第２端子Ｔ２は、第２ライン２６の接続点Ｐ１と接続されておらず、昇圧回路３０の出力端子Ｔ４に接続されていない。また、ＦＥＴ４及びＦＥＴ５がオフ状態であることから、車載バッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂは、モータ１０へは給電されない。また、ＦＥＴ３がオン状態であることから、昇圧回路３０の出力端子Ｔ４はモータ１０へと接続されている。そして、ＦＥＴ３、ＦＥＴ７、ＦＥＴ８がオン状態であり、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２がＰＷＭ駆動されていることから、補助電源２４からの放電電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃは、チョッパコイル２５を通じてモータ１０に給電される。昇圧回路３０には、補助電源２４からのキャパシタ電圧Ｖｃが入力電圧として入力される。昇圧回路３０は、入力されるキャパシタ電圧Ｖｃを第１電圧Ｖ１に昇圧し、当該昇圧した第１電圧Ｖ１を出力電圧として出力する。そして、昇圧回路３０によって昇圧された第１電圧Ｖ１によってモータ１０は給電される。

【0034】

電子制御ユニット１４によって実行される給電制御の状態の判定手順をフローチャートを用いて説明する。給電制御の状態の判定処理は、所定周期毎に繰り返し実行される。
図８に示すように、電子制御ユニット１４は、走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。

【0035】

電子制御ユニット１４は、走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０以下である場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

【0036】

電子制御ユニット１４は、実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上である場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、給電制御の状態をブースト時の放電状態に切り替える（ステップＳ３）。
電子制御ユニット１４は、実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０未満の場合（ステップＳ２のＮＯ）、処理を終了する。この場合、電子制御ユニット１４は、給電制御の状態を保持状態あるいは充電状態に切り替える。

【0037】

電子制御ユニット１４は、走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０を超える場合（ステップＳ１のＮＯ）、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧Ｖｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

【0038】

電子制御ユニット１４は、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧Ｖｒ以下である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、給電制御の状態をバックアップ時の放電状態に切り替える（ステップＳ５）。

【0039】

電子制御ユニット１４は、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧Ｖｒを超える場合（ステップＳ４のＮＯ）、処理を終了する。この場合、電子制御ユニット１４は、給電制御の状態を保持状態あるいは充電状態に切り替える。

【0040】

以上で電子制御ユニット１４によって実行される給電制御の状態の判定処理を終了する。
本実施形態の作用及び効果を説明する。

【0041】

（１）補助電源装置１３の回路構成をコンパクトにするために、給電対象であるモータ１０と車載バッテリ１５との間のこれらが直列接続される直列接続態様と、接続点Ｐ２に補助電源２４の第１端子Ｔ１が接続される並列接続態様とで切り替え可能にしており、直列接続態様の補助電源２４と並列接続態様の補助電源２４とを共通化している。すなわち、バックアップ時にもブースト時にも共通化された補助電源２４を用いている。補助電源２４としては、車載バッテリ１５と比べて電源容量が小さいものを用いることを想定し、本実施形態では、バックアップ時においては昇圧回路３０を用いて補助電源２４からのキャパシタ電圧Ｖｃを昇圧している。これにより、ブースト時には、全ての補助電源２４が放電状態となることから、バックアップ時に充電状態の異なるものが混在した補助電源を用いて給電対象への給電をバックアップすることがなくなる。このため、補助電源２４からの放電電圧であるキャパシタ電圧Ｖｃがばらつくことを抑えることができるため、バックアップ時において補助電源２４からの放電電圧を安定させることができる。

【0042】

（２）バックアップ時にも補助電源の充電時にも共通化された昇圧回路３０を用いている。このため、補助電源２４を充電する際に用いる昇圧回路３０とバックアップ時に用いる昇圧回路３０とをそれぞれ別個に補助電源装置１３に設ける場合と比べると、昇圧回路３０の構成を共通化している分、補助電源装置１３の回路構成をさらにコンパクトにすることができる。

【0043】

（３）補助電源２４からのキャパシタ電圧Ｖｃを安定させることができるＥＰＳ１を実現することができる。
なお、本実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。

【0044】

・電子制御ユニット１４は、図８のステップＳ２において、実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上であるか否かを判定したが、これに限らない。例えば、電子制御ユニット１４は、図８のステップＳ２において、ステアリングホイール２の操舵速度が所定の閾値以上であるか否かに基づく判定をするようにしてもよい。

【0045】

・電子制御ユニット１４は、図８において、ステップＳ１として走行速度ＶＳが走行速度閾値ＶＳ０以下であるか否かを判定したが、これは判定しなくてもよい。この場合、例えば電子制御ユニット１４は、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧Ｖｒ以下であるか否かを判定し、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧以下である場合に給電制御の状態をバックアップ時の放電状態に切り替える。一方、電子制御ユニット１４は、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧Ｖｒを超えている場合、実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上か否かを判定し、実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０以上である場合に給電制御の状態をブースト時の放電状態に切り替える。また、電子制御ユニット１４は、バッテリ電圧Ｖｂが要求電圧Ｖｒを超えていて、かつ実電流値Ｉが電流閾値Ｉ０未満である場合、処理を終了する。この場合、電子制御ユニット１４は、給電制御の状態を保持状態あるいは充電状態に切り替える。

【0046】

・図８のステップＳ２の判定処理に用いられる電流閾値Ｉ０は、据え切りを含むステアリング操作の負荷が大きい状況であるか否かを判別する観点で定められてもよい。
・電子制御ユニット１４は、車載バッテリ１５の失陥時に給電制御の状態をバックアップ時の放電状態に切り替えたが、車載バッテリ１５が失陥しているか否かに関係なく、給電制御の状態をバックアップ時の放電状態に切り替えることは可能である。

【0047】

・スイッチング素子（ＦＥＴ１～ＦＥＴ８）の一部、あるいは全てをＭＯＳ－ＦＥＴ以外のスイッチング素子によって構成してもよい。ＭＯＳ－ＦＥＴ以外のスイッチング素子としては、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等が挙げられる。

【0048】

・モータ１０は、３相ブラシレスモータに限らない。例えば、モータ１０は、ブラシ付きモータであってもよい。
・本実施形態では、補助電源２４を充電する際に用いた昇圧回路３０とバックアップ時に用いた昇圧回路３０とを共通化していたが、これに限らない。すなわち、バックアップ時に用いた昇圧回路３０を、補助電源２４を充電する際に用いた昇圧回路３０と別個に設けるようにしてもよい。

【0049】

・本実施形態では、電流センサ１９は補助電源装置１３の出力ポート２１の実電流値Ｉを検出したが、これに限らない。例えば、電流センサ１９は、入力ポート２０の実電流値Ｉを検出するようにしてもよい。

【0050】

・本実施形態では、ＥＰＳ１で要求される電圧とキャパシタ２４ａ，２４ｂの容量との関係で、補助電源装置１３の補助電源２４を構成するキャパシタ２４ａ，２４ｂの数は２つであったが、この数は適宜変更可能である。例えば、補助電源２４を構成するキャパシタは１つであってもよいし、３つ以上のキャパシタで構成されていてもよい。

【0051】

・本実施形態では、補助電源２４としてリチウムイオンキャパシタを用いたが、これに限らない。すなわち、補助電源２４は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）であってもよいし、リチウムイオン電池や、鉛蓄電池であってもよい。

【0052】

・本実施形態では、ＥＰＳ１は、ステアリング軸４に減速機１１を介してモータ１０が連結されたＥＰＳとして構成したが、モータ１０が減速機１１を介してラック軸５に連結されたＥＰＳとして構成してもよい。

【0053】

・本実施形態では、補助電源装置１３をＥＰＳ１に適用したが、無停電電源装置に適用してもよいし、無人搬送車に適用してもよいし、送架線に適用してもよい。

【符号の説明】

【0054】

１…ＥＰＳ、２…ステアリングホイール、３…ピニオンギア、４…ステアリング軸、５…ラック軸、６…ラックギア、７…転舵輪、８…タイロッド、９…トルクセンサ、１０…モータ、１１…減速機、１２…駆動回路、１３…補助電源装置、１４…電子制御ユニット、１５…車載バッテリ、１６…演算処理回路、１７…メモリ、１８…車速センサ、１９…電流センサ、２０…入力ポート、２１…出力ポート、２３…第１ライン、２４…補助電源、２４ａ，２４ｂ…キャパシタ、２４ｃ，２４ｄ…電極板、２５…チョッパコイル、２６…第２ライン、３０…昇圧回路、Ｉ…実電流値、Ｉ０…電流閾値、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…接続点、Ｔ１…第１端子、Ｔ２…第２端子、Ｔ３…入力端子、Ｔ４…出力端子、ＴＲ…操舵トルク、Ｖ１…第１電圧、Ｖ２…第２電圧、Ｖｂ…バッテリ電圧、Ｖｃ…キャパシタ電圧、Ｖｒ…要求電圧、ＶＳ…走行速度、ＶＳ０…走行速度閾値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】