JP2001258168A - 負荷制御装置 - Google Patents

負荷制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気システムを停止させることのない負荷制
御装置を提供する。 【解決手段】 モータの負荷電流が所定値Ｉａを越える
か判断し（Ｓ１２）、負荷電流が所定値Ｉａを越えると
判断された場合に（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、バッテリの所定
時間bmsにおける電圧降下が所定値Ｆを越えるかを判断
する（Ｓ１６）。そして、電圧降下が所定値Ｆを越える
ときに（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、バッテリ劣化に対応するた
めの処理を行う（Ｓ３０）。このため、バッテリの劣化
を適切に検出し、電圧の低下を制限することで、電気シ
ステムの停止を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、１００Ａを越え
るような大電流をバッテリからモータやコイルなどの負
荷に供給するような場合がある負荷制御装置に関する。
例えば、操舵トルクを検出し、モータにより操舵を補助
する電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の負荷制御装置、例えば、
車両用の電気式動力舵取装置においては、トルクセンサ
により操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じてモータ
へ供給する電流を制御し、操舵アシストを行っている。
一方、車両には、バッテリの過放電を防止するための保
護装置が設けられており、係る保護装置は、バッテリの
電圧（例えば１２Ｖ）が所定電圧（例えば、７Ｖ）まで
降下すると、車両の電気システムを全て停止するように
構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、電気式動力舵
取装置のモータは、１０００Ｗに近い出力を発生するた
め、バッテリの電圧が１２Ｖの車両においては、１００
Ａを越える電流を必要とする場合がある。このため、バ
ッテリが劣化し容量が減少していると、該モータへの電
流供給中にバッテリの電圧が、上記保護装置の動作する
電圧まで降下し、走行中に電気システムが停止する恐れ
がある。
【０００４】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、電気シ
ステムを停止させることのない負荷制御装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するため、バッテリから負荷に電流を供給す
る負荷制御装置において、所定時間当たりのバッテリの
電圧降下が所定値を越えるかを判断する電圧降下検出部
と、前記電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリ劣
化処理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを技術
的特徴とする。
【０００６】請求項１の負荷制御装置では、所定時間当
たりのバッテリの電圧降下が所定値を越えるかを判断
し、電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリの劣化
に対応する処理を行う。このため、バッテリの劣化を適
切に検出し、電圧低下を制限することで、電気システム
の停止を防ぐことができる。
【０００７】請求項２の発明は、バッテリから負荷に電
流を供給する負荷制御装置において、バッテリの電圧降
下の微分値が所定値を越えるかを判断する電圧降下検出
部と、前記電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリ
劣化処理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを技
術的特徴とする。
【０００８】請求項２の負荷制御装置では、バッテリの
電圧降下の微分値が所定値を越えるかを判断し、電圧降
下が所定値を越える場合に、バッテリの劣化に対応する
処理を行う。このため、バッテリの劣化を適切に検出
し、電圧低下を制限することで、電気システムの停止を
防ぐことができる。
【０００９】請求項３では、電圧降下が所定値を越える
かの判断を、バッテリの負荷が大きい、モータへの電流
が所定値を越える場合に行うため、制御負担を増大させ
ることなくバッテリの劣化を適正に検出することができ
る。
【００１０】請求項４の負荷制御装置では、バッテリが
劣化して電圧降下が所定値を越える場合に警告表示を行
うため、運転者に慎重な運転と、バッテリの交換とを促
すことができる。
【００１１】請求項５の負荷制御装置では、バッテリが
劣化して電圧降下が所定値を越える場合に、モータへの
電流を制限するため、バッテリ電圧の低下を制限し、電
気システムの停止を防ぐことができる。
【００１２】請求項６では、電流供給指令値が所定値を
越える場合に、この電流供給指令値を下げることにより
モータへの電流を制限するため、バッテリ電圧の低下を
制限し、電気システムの停止を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の負荷制御装置の実
施形態に係る電気式動力舵取装置について図を参照して
説明する。図１は第１実施態様の電気式動力舵取装置の
制御構成を示すブロック図である。電気式動力舵取装置
は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１２と、
トルクセンサ１２からの操舵トルク及び車速センサ１４
からの車速に基づきモータ指令トルク（操舵アシスト
量）を演算する制御装置２０と、該制御装置２０からの
モータ指令トルクに応じた電流指令値を求め負荷として
のモータＭを制御するモータ駆動回路３０とからなる。
該モータ駆動回路３０は、バッテリ４０から電流供給を
受けている。
【００１４】トルクセンサ１２は、車両の操舵ステアリ
ングに連結された入力軸と操舵機構に連結された出力軸
との間に配設されたトーションバーの捻れ量から操舵ト
ルクを検出する。制御装置２０は、ＣＰＵ２２と、該Ｃ
ＰＵ２２とトルクセンサ１２及び車速センサ１４とを接
続するためのインターフェイス２４とから構成されてい
る。
【００１５】このモータ駆動回路３０は、また、バッテ
リ４０の劣化検出を行い、劣化が検出された際には、バ
ッテリ劣化処理を行う。先ず、モータ駆動回路３０によ
る劣化検出処理について、図２を参照して説明する。図
２中で、横軸は時間を示し、縦軸は、バッテリ電圧とモ
ータ負荷電流とを示している。ここで、運転者が操舵ス
テアリングを操舵し、モータ駆動回路３０によりモータ
Ｍへの電流供給が開始され（時刻ｔ０）、モータ負荷電
流がＩａを越えると（時刻ｔ１）、所定時間bmsの経過
した時点（時刻ｔ２）でのバッテリの電圧降下ＣＶを算
出する。即ち、時刻ｔ１でのバッテリの電圧（Ｖ1）と
時刻ｔ２でのバッテリの電圧（Ｖ2）との差分（電圧降
下量）を求める。そして、この電圧降下ＣＶが、所定値
Ｆ（劣化していないバッテリの電流Ｉａ、所定時間bms
での電圧降下量に数１０％を加算した値）と比較し、電
圧降下ＣＶが、所定値Ｆよりも大きいときには、バッテ
リ劣化と判断し、バッテリ劣化処理を開始する。そし
て、バッテリ電圧が回復し、モータ負荷電流がＩdを下
回ると（時刻ｔ３）、バッテリ劣化処理を解除する。な
お、モータＭの劣化検出は、モータ負荷電流がＩａを越
える間は、リアルタイムに継続される。即ち、モータ駆
動回路３０の制御部（図示せず）の制御サイクルの度
に、bms経過後の電圧降下を測定して所定値Ｆとの比較
を行う。
【００１６】このモータ駆動回路３０による劣化検出処
理について、図３のフローチャートを参照して更に詳細
に説明する。先ず、モータ負荷電流が、所定値Ｉａ以上
かを判断する（Ｓ１２）。モータＭが駆動されず、又
は、モータＭが軽負荷状態で駆動され、上述したモータ
負荷電流が、所定値Ｉａ未満の場合には（Ｓ１２：Ｎ
ｏ）、後述するステップ１８に移行する。他方、操舵ア
シストのためモータＭが駆動され、モータ負荷電流が所
定値Ｉａを越える場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、時間bm
sが経過したかを判断し（Ｓ１４）、時間bmsが経過する
と（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、時間bms中のバッテリの電圧降
下ＣＶが、所定値Ｆ以上かを判断する（Ｓ１６）。ここ
で、電圧降下ＣＶが、所定値Ｆ未満の場合には（Ｓ１
６：Ｎｏ）、処理を終了する。他方、電圧降下ＣＶが、
所定値Ｆ以上のときは（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、バッテリ４
０の劣化と判断し、後述するバッテリ劣化処理を実行す
る（Ｓ３０）。
【００１７】ここで、操舵アシスト量が小さくなりモー
タ負荷電流が所定値Ｉａ未満になると（Ｓ１２：Ｎ
ｏ）、モータ負荷電流が所定値Ｉｄ以下になったかを判
断し、所定値Ｉｄ以下になる前、即ち、モータ負荷電流
がＩａ未満でＩｄを越える間は（Ｓ１８：Ｎｏ）、上述
したバッテリ劣化処理を継続する。そして、モータ負荷
電流が所定値Ｉｄ以下になると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、バ
ッテリ劣化処理を解除する（Ｓ２０）。
【００１８】なお、本実施形態では、電圧降下ＣＶが所
定値Ｆを越えるかの判断を、バッテリ４０の負荷が大き
い、すなわちモータＭへの負荷電流が所定値Ｉａを越え
る場合のみに行うため、制御負担を増大させることなく
バッテリの劣化を適正に検出することができる。
【００１９】引き続き、上述したバッテリ劣化処理（Ｓ
３０）について、当該処理のサブルーチンを示す図４を
参照して更に詳細に説明する。先ず、バッテリ４０の劣
化を表示するための図示しないバッテリ劣化表示ランプ
を点灯する（Ｓ３１）。これにより、運転者に慎重な運
転と、バッテリの交換とを促す。そして、負荷電流がバ
ッテリ劣化時の最大供給電流を示す所定値Ｘ以上かを判
断する（Ｓ３２）。ここで、負荷電流が所定値Ｘ以上、
即ち、大電流が供給されているときには（Ｓ３２：Ｙｅ
ｓ）、電流指令値の補正値が０以外かを判断し（Ｓ３
４）、補正値が０以外のときには（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、
補正値を引き下げる処理を行い（Ｓ３６）、この補正値
にて電流指令値を補正する（Ｓ３８）。即ち、負荷電流
がＸ（Ａ）以上の場合には、モータ駆動回路３０からモ
ータＭに供給する電圧を強制的に下げることで、負荷電
流をバッテリ劣化時の最大供給電流Ｘまで下げる。
【００２０】一方、負荷電流が所定値Ｘ未満の場合、即
ち、負荷電流が大きくないときには（Ｓ３２：Ｎｏ）、
更に、負荷電流は、軽負荷状態を示す所定値Ｙ未満かを
判断する（Ｓ４０）。ここで、負荷電流が所定値Ｙ未
満、即ち、モータＭが小電流しか消費していないときに
は（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、補正値を０にする（Ｓ４２）。
【００２１】更に、負荷電流が、負荷電流が大電流を示
す所定値Ｘ未満で、軽負荷を示すＹ以上の場合、即ち、
モータＭに中程度の電流が供給されているときには（Ｓ
４０：Ｎｏ）、補正値がＺ未満か、即ち、補正値があま
り大きくないかを判断し（Ｓ４４）、補正値がＺ未満の
場合には、補正値を高める処理を行い（Ｓ４６）、この
補正値にて電流指令値を補正する（Ｓ４８）。即ち、負
荷電流が中程度の場合には、モータ制御電圧を高め、バ
ッテリ電圧の降下に関わらず、設定された操舵アシスト
を行い得るようにする。
【００２２】引き続き、第２実施形態に係る電気式動力
舵取装置について、図５、図６を参照して説明する。図
５は、第２実施形態のバッテリ劣化検出処理を示してい
る。先ず、モータ負荷電流が、所定値Ｉａ以上かを判断
する（Ｓ１１２）。モータＭが駆動されず、又は、モー
タＭが軽負荷状態で駆動され、モータ負荷電流が、所定
値Ｉａ未満の際には（Ｓ１１２：Ｎｏ）、ステップ１２
２へ移行する。他方、操舵アシストのためモータＭが駆
動され、モータ負荷電流が所定値Ｉａを越える場合には
（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、電圧変化分dv／dt（微分値）を
求め（Ｓ１１４）、そして、電圧微分値dv／dtがマイナ
ス、即ち、電圧降下状態かを判断する（Ｓ１１５）。こ
こで、電圧降下状態の際には（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、dv
／dtの絶対値が所定の傾き値ｄＦ以上かを判断する（Ｓ
１１６）。ここで、dv／dtの絶対値が所定の傾き値ｄＦ
以上の場合には（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、バッテリ劣化処
理へ進む。
【００２３】第２実施形態のバッテリ劣化処理（Ｓ１３
０）について、図６のフローチャートを参照して説明す
る。先ず、バッテリ劣化表示ランプを点灯する（Ｓ１３
２）。このランプは、後述するようにリセット処理がな
されるまで、点灯し続けるように構成されている。次
に、電流指令値が、バッテリ劣化時の最大供給電流を示
す所定値Ｘ以上かを判断する（Ｓ１３４）。ここで、電
流指令値が所定値Ｘ以上のときには（Ｓ１３４：Ｙｅ
ｓ）、電流指令値をバッテリ劣化時の最大供給電流を示
す所定値Ｘに置き換える（Ｓ１３６）。
【００２４】ここで、操舵アシスト量が小さくなりモー
タ負荷電流が小さくなり、バッテリ電圧が回復して、電
圧微分値dv／dtがプラスになると（図５に示すＳ１１
５：Ｎｏ）、バッテリ劣化処理を解除する（Ｓ１２
０）。
【００２５】モータ負荷電流が、所定値Ｉａ未満の場合
は（Ｓ１１２：Ｎｏ）、バッテリ劣化表示ランプのリセ
ット操作がなされたかを判断し（Ｓ１２２）、劣化した
バッテリ４０が交換された後、リセット操作された際に
は（Ｓ１２２：Ｙｅｓ）、バッテリ劣化表示ランプを消
灯する（Ｓ１２４）。
【００２６】第１実施形態では、バッテリ劣化表示ラン
プがバッテリ劣化処理を行っている間点灯する。一方、
第２実施形態では、一旦点灯したバッテリ劣化表示ラン
プは、リセットされるまで点灯し続ける。
【００２７】なお、上述した第１、第２実施形態におい
ては、モータ駆動回路３０がバッテリ４０の劣化検出及
び劣化検出処理を行ったが、ＣＰＵ側がこの処理を行う
ことも可能である。上述した第１、第２実施形態では、
負荷としてモータの例について述べたが、モータの他に
コイルであてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、モータ
への電流が所定値を越え、バッテリの電圧降下が所定値
を越える場合に、バッテリの劣化に対応する処理を行う
ため、バッテリが劣化しても、電圧の低下を制限し、電
気システムの停止を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装
置の制御構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のバッテリ劣化検出を説明するた
めのバッテリ電圧、モータ負荷電流の関係を示すグラフ
である。
【図３】第１実施形態のバッテリ劣化検出処理のフロー
チャートである。
【図４】第１実施形態のバッテリ劣化処理を示すフロー
チャートである。
【図５】第２実施形態のバッテリ劣化検出処理のフロー
チャートである。
【図６】第２実施形態のバッテリ劣化処理の改変例を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
１２ トルクセンサ １４ 車速センサ ２０ 制御装置 ２２ ＣＰＵ ３０ モータ駆動回路 ４０ バッテリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 泰 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA20 CA28 CA31 5G003 CC02 DA02 DA13 DA15 EA06 EA08 FA06 GC05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリから負荷に電流を供給する負荷
    制御装置において、 所定時間当たりのバッテリの電圧降下が所定値を越える
    かを判断する電圧降下検出部と、 前記電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリ劣化処
    理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを特徴とす
    る負荷制御装置。
  2. 【請求項２】 バッテリから負荷に電流を供給する負荷
    制御装置において、 バッテリの電圧降下の微分値が所定値を越えるかを判断
    する電圧降下検出部と、 前記電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリ劣化処
    理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを特徴とす
    る負荷制御装置。
  3. 【請求項３】 前記所定値を越えるかの判断を、前記モ
    ータへの電流が所定値を越える場合に行うことを特徴と
    する請求項１又は２の負荷制御装置。
  4. 【請求項４】 前記バッテリ劣化処理部は、前記電圧降
    下が所定値を越える場合に警告表示を行うことを特徴と
    する請求項１〜３のいずれか１の負荷制御装置。
  5. 【請求項５】 前記バッテリ劣化処理部は、前記電圧降
    下が所定値を越える場合に、モータへの電流を制限する
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の負荷制御
    装置。
  6. 【請求項６】 前記モータへの電流制限は、電流供給指
    令値が所定値を越える場合に、この電流供給指令値を下
    げることにより行うことを特徴とする請求項５の負荷制
    御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005295755A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Toshiba Tec Corp 二次電池の放電制御方法およびその装置
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