JP2007153107A - パワーステアリング用電源制御装置 - Google Patents

パワーステアリング用電源制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】サブバッテリの状態検知を行う際に適切な電力供給状態を形成すること。
【解決手段】本発明は、パワーステアリング装置10に第1系統の電力供給路を介して接続されるメインバッテリ40と、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続されるサブバッテリ50とを備える電源システムにおいて、サブバッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対するメインバッテリからの電力供給を抑制又は遮断しつつ、パワーステアリング装置に対するサブバッテリからの電力供給が可能な状態を形成するパワーステアリング用電源制御装置であって、車速が所定基準以上の高い値である場合には、サブバッテリの状態検知を禁止することを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続される第2バッテリとを備える電源システムにおけるパワーステアリング用電源制御装置に関する。
従来から、メインバッテリにより駆動される第1アクチュエータと、サブバッテリにより駆動される第2アクチュエータとを備え、第1アクチュエータで車輪を転舵する際に駆動力が不足すると、第2アクチュエータの駆動力で第1アクチュエータの駆動力をアシストする電動ステアリング装置において、第2アクチュエータの駆動量が閾値以上になった場合にメインバッテリの異常を判定することを特徴とする、電動ステアリング装置におけるバッテリ状態判定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−199908号公報
しかしながら、2つ以上の異なるバッテリを用いる電源システムにおいては、上述の従来技術のようにメインバッテリの異常だけでなく、サブバッテリの状態検知を行うことも必要である。一方、サブバッテリの状態検知を行う場合には、その状態検知に適した電力供給状態を形成する必要がある。
そこで、本発明は、バッテリの状態検知を行う際に適切な電力供給状態を形成することができるパワーステアリング用電源制御装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、第1の発明は、パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続される第2バッテリとを備える電源システムにおいて、第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの電力供給を抑制又は遮断しつつ、パワーステアリング装置に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成するパワーステアリング用電源制御装置であって、
車速が所定基準以上の高い値である場合には、第2バッテリの状態検知を禁止することを特徴とする。
第2の発明は、パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続される第2バッテリとを備える電源システムにおいて、第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの電力供給を抑制しつつ、パワーステアリング装置に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成するパワーステアリング用電源制御装置であって、
第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの供給電力を、該電力に基づいてパワーステアリング装置の所定動作が可能な範囲内で、抑制することを特徴とする。
第3の発明は、第1系統の電力供給路を介してパワーステアリング装置に供給される電圧と、第2系統の電力供給路を介してパワーステアリング装置に供給される電圧のうちの大きい方を、パワーステアリング装置に印加する電源選択手段を備え、
第2バッテリの状態検知を行う際に、第1系統の電力供給路を介してパワーステアリング装置に供給される電圧を、パワーステアリング装置の所定動作が可能な下限値に変更することを特徴とする。
第4の発明は、第1〜3のいずれかの発明に係るパワーステアリング用電源制御装置において、ステアリングハンドルの操舵角又は操舵トルクが所定基準以下の小さい値である場合には、第2バッテリの状態検知を禁止することを特徴とする。
第5の発明は、第1〜4のいずれかの発明に係るパワーステアリング用電源制御装置において、前記第2バッテリは、パワーステアリング装置以外の他の電気負荷にも接続されており、
第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの電力供給を抑制又は遮断し、且つ、前記他の電気負荷に対する第2バッテリからの電力供給を遮断しつつ、パワーステアリング装置に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成する請求項1〜4のいずれかに記載のパワーステアリング用電源制御装置であって、
前記他の電気負荷に対して第2バッテリから所定基準以上の電力供給が行われている間、第2バッテリの状態検知を禁止することを特徴とする。
第6の発明は、パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続され、前記第1バッテリに比べて電源電圧の小さい第2バッテリとを備える電源システムにおけるパワーステアリング用電源制御装置であって、
第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置以外の所定の短期大電力負荷に対する第1バッテリからの電力供給を抑制又は遮断しつつ、該所定の短期大電力負荷に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成することを特徴とする。
本発明によれば、サブバッテリの状態検知を行う際に適切な電力供給状態を形成することができるパワーステアリング用電源制御装置が得られる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
先ず、図1を参照して、パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)の基本構成について概説する。
図1は、本発明に適用可能なパワーステアリング装置10の概略を示す図である。パワーステアリング装置10は、運転者の操舵トルクを電動モータ(アシストモータ)20により助勢しつつ車輪に伝達する。概説すると、運転者の操舵トルクは、運転者がステアリングホイール12を回転操作することで付与され、これにより、ステアリングシャフト14が回転する。このステアリングシャフト14の回転は、ラック&ピニオン結合を介して、ラックバー(図示せず)の直線運動に変換される。このラックバーの直線運動により、タイロッド18の直線運動を介して車輪の転舵が実現される。
アシストモータ20は、例えば、ギアボックス内に設けられ、ボールねじナットを介してラックバーに噛合され、ロータの回転によりボールねじナットが回転し、これにより、ラックバーを軸方向移動に移動(助勢)させるものであってよい。或いは、アシストモータ20は、ステアリングシャフト(ピニオンシャフト等)に噛合されるものであってもよい。
アシストモータ20は、直流ブラシレスモータであり、後述する如く、2系統の電源(メインバッテリ40とサブバッテリ50)にそれぞれDC/DCコンバータ42,52及び駆動回路32を介して接続される。駆動回路32には、DC/DCコンバータ42,52の出力側がダイオードオア接続され、DC/DCコンバータ42,52の出力電圧の高いほうが選択されるように構成されている。アシストモータ20に駆動回路32から供給される電流(アシスト電流値)は、EPS・ECU30により制御される。
EPS・ECU30は、バスを介して互いに接続されたCPU、ROM、及びRAM等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。ROMには、CPUが実行するプログラム等が格納されている。EPS・ECU30には、CAN(controller area network)などの適切なバスを介して、車速センサ等が接続されている。EPS・ECU30は、操舵トルク及び車速に基づいて、アシストモータ20に供給するアシスト電流値を決定する。典型的には、運転者による操舵トルクの増加に応じて助勢力(アシスト力)が大きくなるようにアシスト電流値が決定され、車速が大きい場合は小さい場合より助勢力が小さくようにアシスト電流値が決定される。アシストモータ20のアシスト電流値は、アシストモータ20(ロータ)の回転角度を検出する回転角センサの出力信号に基づいて、EPS・ECU30によりフィードバック制御される。操舵トルクは、ステアリングシャフト14とピニオンシャフト(図示せず)にそれぞれ設けられる一対の回転角センサで検出される角度の相対的な差に応じて演算される。尚、回転角センサは、レゾルバ(resolver)センサを用いた回転角センサや、ホール素子を用いた回転角センサ(磁束の変化に基づくホールIC式センサ)であってよい。
次に、本発明の実施例1によるパワーステアリング用電源制御装置について詳説する。図2は、本発明の実施例1によるパワーステアリング用電源制御装置に関連する要部構成を示すシステム構成図である。パワーステアリング用電源制御装置は、電子制御ユニット70(以下、「電源制御ECU70」という)を中心に構成される。電源制御ECU70は、通常的なECU(電子制御ユニット)と同様、図示しないバスを介して互いに接続されたCPU、ROM、及びRAM等からなるマイクロコンピュータとして構成されている。
電源制御ECU70は、後述する如く、各DC/DCコンバータ42,52の動作(出力電圧等)やスイッチ60等を制御して、状態検知ECU90によるサブバッテリ50の状態検知が適切に行われるように、パワーステアリング装置用電源からのパワーステアリング装置に対する電力供給状態を制御する。
パワーステアリング装置用電源は、メインバッテリ40とサブバッテリ50を備える。メインバッテリ40は、高圧電源であり、例えば、288V程度の定格電圧のリチウムイオンバッテリからなる。尚、メインバッテリ40としては、ニッケル水素電池や電気2重層キャパシタ等の容量性負荷が用いられてもよい。サブバッテリ50は、例えば、14V程度の定格電圧の補機用鉛バッテリからなる。
メインバッテリ40とサブバッテリ50は、スイッチ60を介して、DC/DCコンバータ62(以下、「メインDDC62」という)の入出力側にそれぞれ接続されている。メインDDC62は、絶縁型DC/DCコンバータであってもよく、同期整流型の非絶縁型DC/DCコンバータであってよい。スイッチ60は、通常の電力供給状態では、オンにされる。スイッチ60は、リレー式のスイッチ(機械的なスイッチ)であってもよく、或いは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体のスイッチング素子が用いられてもよい。
メインバッテリ40には、図2に示すように、メインDDC62を介して各種電気負荷80が接続される。本例の各種電気負荷80は、サブバッテリ50の電圧14Vに対応して14Vを定格電圧とする電気負荷である。各種電気負荷80は、エンジン(それを制御するECUを含む、以下同じ)、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、オーディオ装置、空調装置、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングシグナルランプ、コーナーランプ等のランプ類、カーナビゲーション、メータ類、デフォガ、ワイパやパワーウィンドを駆動するアクチュエータ等を含む、各種補機(車載機器)である。また、メインバッテリ40には、メインDDC62を介して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)が接続されてよい。また、車輪駆動用の電気モータとエンジンの双方を選択的に動力源として用いるハイブリッド車では、メインバッテリ40には、車輪駆動用の電気モータがメインDDC62及びインバーターを介して接続されてよい。
サブバッテリ50には、図2に示すように、スイッチ60を介して各種電気負荷80が接続される。これにより、スイッチ60がオン状態にあるとき、各種電気負荷80には、メインバッテリ40又はサブバッテリ50から電力供給が可能である。また、スイッチ60がオン状態にあるとき、メインバッテリ40からサブバッテリ50への充電(又はその逆)や、オルタネータの発電した電力によるサブバッテリ50又はメインバッテリ40の充電等が可能でありうる。これらの電力供給状態は、電源制御ECU70がメインDDC62の動作(出力電圧)を制御することで実現される。本例では、メインDDC62の出力電圧は、原則的にメインバッテリ40のみにより各種電気負荷80への電力供給が賄われるように、メインバッテリ40の端子電圧よりも高くなるように制御される。このため、サブバッテリ50は、メインバッテリ40に容量低下等のフェールが生じた場合や、メインDDC62にフェールが生じた場合、各種電気負荷80の作動要求が高い場合等にのみ機能する、いわゆるバックアップ電源として用いられる。
メインバッテリ40には、上述の如くパワーステアリング装置10がDC/DCコンバータ42(以下、「第1DDC42」という)を介して接続される。また、サブバッテリ50には、パワーステアリング装置10がDC/DCコンバータ52(以下、「第2DDC52」という)を介して接続される。第1DDC42は、メインDDC62及び各種電気負荷80に並列的にメインバッテリ40に接続され、同様に、第2DDC52は、メインDDC62及び各種電気負荷80に並列的にサブバッテリ50に接続される。また、第2DDC52の入力側は、スイッチ60よりもサブバッテリ50側で、サブバッテリ50に接続される。
第1DDC42は、電源制御ECU70の制御下で、パワーステアリング装置10(アシストモータ20)の定格電圧(例えば、14Vや46V)に応じた所定の目標出力電圧V1に、メインバッテリ40から入力される電圧を降圧して出力する。同様に、第1DDC42は、電源制御ECU70の制御下で、所定の目標出力電圧V2にサブバッテリ50から入力される電圧を昇圧して出力する。ここで、所定の目標出力電圧V1は、通常の電力供給状態では、所定の目標出力電圧V2よりも大きな値に設定される。従って、通常の電力供給状態では、パワーステアリング装置10の動作は、メインバッテリ40から供給される電力により賄われる。このため、サブバッテリ50は、パワーステアリング装置10に対しても、メインバッテリ40に容量低下等のフェールが生じた場合や、第1DDC42にフェールが生じた場合にのみ機能する、いわゆるバックアップ電源として用いられる。
電源制御ECU70には、CAN等の適切なバスを介して、上述のEPS・ECU30や状態検知ECU90等の各種ECU、車速センサ等の各種センサ類が接続される。
状態検知ECU90は、CPUを中心として構成されており、以下詳説するバッテリ検知機能を実現するプログラムやデータが記憶されたROM、RAM、I/O等を備えている。尚、状態検知ECU90の機能は、他のECU(典型的には、EFI・ECU)により実現されてもよい。
状態検知ECU90には、バッテリ電流及びバッテリ電圧と、バッテリ温度が入力される。バッテリ電流は、図示しない電流センサにより検出される。電流センサは、例えばサブバッテリ50のプラス端子に取り付けられ、サブバッテリ50の充放電電流量を所定のサンプリング周期で検出して、その信号を状態検知ECU90に供給する。電流センサは、例えばホールICを用いて、充放電電流量によりコア部に生ずる磁束密度の変化量を、電圧に変換して状態検知ECU90に出力するものであってよい。バッテリ電圧は、図示しない電圧センサにより検出される。電圧センサは、サブバッテリ50のプラス端子に取り付けられ、サブバッテリ50の端子電圧を所定のサンプリング周期で検出して、その信号を状態検知ECU90に供給する。バッテリ温度は、図示しないバッテリ温度センサにより検出される。バッテリ温度センサは、サーミスタからなるセンサ部を有し、例えばサブバッテリ50のインシュレーター側面に取り付けられ、サブバッテリ50の液温(バッテリ温度)を所定のサンプリング周期で検出し、その信号を状態検知ECU90に供給する。
状態検知ECU90は、このようにして所定周期毎に入力されるバッテリ電流、バッテリ電圧及びバッテリ温度に基づいて、サブバッテリ50の状態を検知する。状態検知ECU90により検知されるサブバッテリ50の状態は、サブバッテリ50の交換を促すアドバイスの出力タイミングの決定や、上述のオルタネータの発電制御等に利用することができる。サブバッテリ50の状態は、サブバッテリ50の充電状態(SOC)や劣化レベルを含み、このサブバッテリ50の劣化レベルを高精度に判定するためには、サブバッテリ50の内部抵抗が高精度に検出される必要がある。
ところで、サブバッテリ50の内部抵抗が高精度に検出するには、サブバッテリ50からの持ち出し電流が大きいときの各種データ(バッテリ電流、バッテリ電圧等)が必要である。即ち、例えばパワーステアリング装置10やアクティブスタビライザ等の短期大電力負荷が作動するときの各種データが得られれば、サブバッテリ50の内部抵抗が高精度に検出することができる。
しかしながら、上述のようにサブバッテリ50がバックアップ電源として機能する構成では、パワーステアリング装置10やアクティブスタビライザ等の短期大電力負荷が作動したとしても、メインバッテリ40に係る系統(メインバッテリ40自身を含む)に異常のない正常時には、サブバッテリ50からの持ち出し電流(放電電流)がゼロ又は極小である。このため、通常の電力供給状態では、状態検知ECU90は、サブバッテリ50の状態、特に内部抵抗を高精度に測定することができない。
これに対して、本実施例では、サブバッテリ50の内部抵抗の検知を行うときだけ、メインバッテリ40に係る系統に代えて、サブバッテリ50に係る系統を用いることができる。即ち、スイッチ60をオフに切り換えると共に、第1DDC42の目標出力電圧V1を第2DDC52の目標出力電圧V2よりも低くすることで、メインバッテリ40に代えて、サブバッテリ50からパワーステアリング装置10に電力供給が行われる状態を形成することができる。
しかしながら、この場合、その反面として、パワーステアリング装置10に対するメインバッテリ40からの電力供給が不能となる。従って、サブバッテリ50の状態検知の結果、仮にサブバッテリ50にフェールがあった場合に備えて、適切なタイミングでサブバッテリ50の状態検知を行うことが必要である。
そこで、本実施例では、以下で図3を参照して説明する特徴的な構成により、適切なタイミングで、サブバッテリ50の状態(内部抵抗)を高精度に検知・測定することを可能とする。
図3は、本実施例の電源制御ECU70及び状態検知ECU90により協働して実現される主要処理のフローチャートである。本処理ルーチンは、イグニッションスイッチがオンにされてからオフされるまでのいわゆる1トリップにおいて、サブバッテリ50の状態検知が1回行われるまで、所定周期毎に実行される。また、1トリップにおいて、サブバッテリ50の状態検知が完了した後は、以後実行されないものであってよい。尚、本処理ルーチンは、メインバッテリ40に係る系統(メインバッテリ40自身を含む)に異常のないことを前提として実行される。このメインバッテリ40に係る系統の異常判定手法については任意であってよい。また、本処理ルーチンは、上述のようにサブバッテリ50がバックアップ電源として機能する通常の電力供給状態において実行される。
ステップ100では、電源制御ECU70は、車速センサの出力信号に基づいて、車速が所定基準以下であるか否か、例えば超低速(例えば、3,4km/h)であるか否かを判断する。車速が超低速でない場合、即ち車速が高い場合には、電源制御ECU70は、今回の周期はサブバッテリ50の状態検知を行うのに適していないと判断して、今回の周期の処理を終了する(今回の周期での状態検知を禁止する)。車速が所定基準以下であるか否かは、パワーステアリング装置10が動作不能に至っても安全且つ迅速に停車できるような基準で判断されるのが望ましい。尚、パワーステアリング装置10が動作不能に至ってもパワーステアリング装置10によるアシスト無しで車輪の転舵は依然として可能である。車速が所定基準以下である場合には、ステップ110に進む。
ステップ110では、電源制御ECU70は、EPS・ECU30から得られる舵角情報(舵角センサの出力信号)に基づいて、ステアリングホイール12の操舵角が所定の基準操舵角よりも大きいかを判断する。基準操舵角は、当該基準操舵角を実現するために必要な電力供給(アシストモータ20に対する電力供給)が、サブバッテリ50からの持ち出し電流が内部抵抗を測定するのに十分なほど大きいか否かの観点から、決定されるのが望ましい。換言すると、電源制御ECU70は、今回の周期で検出される舵角操作により、アシストモータ20に対して十分大きな電力供給がなされるか否かを判断する。舵角が所定の基準操舵角より小さい場合には、電源制御ECU70は、今回の周期はサブバッテリ50の状態検知を行うのに適していない、即ちアシストモータ20にサブバッテリ50から電力供給してもサブバッテリ50からの持ち出し電流が十分大きくならないと判断して、今回の周期の処理を終了する(今回の周期での状態検知を禁止する)。一方、舵角が所定の基準操舵角より大きい場合には、ステップ120に進む。
ステップ120では、電源制御ECU70は、電流センサの出力信号に基づいて、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値(小さい値でよく、ゼロでもよい。)以下であるか否かを判断する。サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値より大きいということは、各種電気負荷80の作動要求(消費電力)が非常に大きい場合や、メインバッテリ40の容量等に異常でない程度の低下がある場合等が原因で、サブバッテリ50から各種電気負荷80に対して電力供給がなされていることを意味する。このため、持ち出し電流が所定基準値より大きい場合には、電源制御ECU70は、今回の周期はサブバッテリ50の状態検知を行うのに適していない、即ちアシストモータ20にサブバッテリ50から電力供給するとサブバッテリ50から現に電力供給を受けている各種電気負荷80の動作に支障が生ずると判断して、今回の周期の処理を終了する(今回の周期での状態検知を禁止する)。尚、持ち出し電流が非常に大きい場合は、サブバッテリ50の内部抵抗の測定が可能であるが、この場合、メインバッテリ40に係る系統に異常の虞があるので、本処理ルーチン自体が終了されることになる。
一方、持ち出し電流が所定基準値以下である場合には、ステップ130に進む。即ち、車速が所定基準以下であり、舵角が所定の基準操舵角より大きく、且つ、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値以下である場合には、電源制御ECU70は、今回の周期からサブバッテリ50の状態検知を行うのが好適であると判断して、以降ステップ130からの状態検知処理を開始する。
ステップ130では、電源制御ECU70は、上述の如く通常の電力供給状態において第2DDC52の目標出力電圧V2よりも高い第1DDC42の目標出力電圧V1を、第2DDC52の目標出力電圧V2よりも十分低くする(例えば第1DDC42の目標出力電圧V1を実質的にゼロに設定する。)。即ち、第1DDC42の動作を実質的にオフ状態に切り換えると共に、第2DDC52の動作を実質的にオン状態に切り換える。これにより、サブバッテリ50から第2DDC52を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路がアクティブになり、メインバッテリ40から第1DDC42を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路が実質的に切断される。
ステップ140では、電源制御ECU70は、オン状態(閉)にあるスイッチ60をオフ状態(開)に切り換える。これにより、サブバッテリ50から各種電気負荷80に対する電力供給路が切断されると共に、メインバッテリ40からメインDDC62及び第2DDC52を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路が切断される。以下、上記のステップ130及び140の処理により形成される電力供給状態を、通常の電力供給状態との区別のため「状態検知用電力供給状態」という。この状態検知用電力供給状態では、パワーステアリング装置10は、その動作時にサブバッテリ50から電力供給を受けることになる。従って、パワーステアリング装置10が上記のステップ110で検出された所定の基準操舵角よりも大きい舵角操作に応じて動作する際、サブバッテリ50から、サブバッテリ50の内部抵抗を測定するのに十分な電流が持ち出される。ステップ140の処理を終了すると、電源制御ECU70は、その旨を状態検知ECU90に通知する。この通知をトリガとして、ステップ150以降の状態検知ECU90による状態検知処理が開始される。
ステップ150では、状態検知ECU90は、状態検知用電力供給状態において、サブバッテリ50から大電流が持ち出された際にサンプリングされる各種データ(バッテリ電流、バッテリ電圧)に基づいて、サブバッテリ50の内部抵抗を測定(演算)する。尚、内部抵抗算出方法は、任意であってよい。例えば、パワーステアリング装置10の動作に伴ってバッテリ電流が大きく変化する2時点の、バッテリ電流とバッテリ電圧の関係に基づいて、内部抵抗を算出するものであってよい。この際、例えばサブバッテリ50の分極状態やバッテリ温度等の他の因子が考慮されてもよい。
本ステップ150において、状態検知ECU90は、必要なデータを取得すると、直ちにその旨を電源制御ECU70に通知する。この通知をトリガとして、電源制御ECU70は、状態検知用電力供給状態から、通常の電力供給状態に復帰させる。即ち、電源制御ECU70は、スイッチ60をオン状態に切り換え、第1DDC42の目標出力電圧V1を、第2DDC52の目標出力電圧V2よりも高い通常値に戻す。これにより、サブバッテリ50から第2DDC52を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路が実質的に切断され、メインバッテリ40から第1DDC42を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路がアクティブとなる。従って、サブバッテリ50の内部抵抗を測定するのに必要なデータが取得された後は、上記のステップ110で検出された今回の舵角操作に対して、上記の切り換え後にメインバッテリ40から電流が持ち出されることもありうる。
ステップ160では、状態検知ECU90は、上記ステップ150で測定したサブバッテリ50の内部抵抗とバッテリ温度等に基づいて、サブバッテリ50が、サブバッテリ50単独でパワーステアリング装置10の所定動作に対して必要な電力を供給できる状態にあるか否かを判断する。この判断は、内部抵抗とバッテリ温度等の所定のパラメータに対して予め定めた所定の基準値との比較により行われてよい。パワーステアリング装置10の所定動作は、図示の例のように、最も条件の厳しい据え切り動作であってよいし、安全な走行に支障の出ない程度でそれよりも幾分条件の緩い動作であってもよい。また、所定動作は、固定的なものであっても可変されるものであってもよい。YES判定の場合、状態検知ECU90はサブバッテリ50が所期の正常な状態であると判断する(ステップ170)。一方、NO判定の場合、状態検知ECU90はサブバッテリ50が所期の正常な状態でない、即ちサブバッテリ50がバックアップ電源として能力不足となっていると判断する(ステップ180)。ステップ180では、例えば、状態検知ECU90は、メータ等の警告を出力するようにメータECUに指示する。
ところで、仮に、状態検知ECU90による上記ステップ160の処理の結果、サブバッテリ50がバックアップ電源として能力不足となっていることが判明した場合、当該状態検知用電力供給状態ではパワーステアリング装置10のアシスト動作が不能又は不良となっているはずである。しかしながら、本実施例では、上述の如く、車速が所定基準以下である場合に限り、状態検知用電力供給状態を形成するので、パワーステアリング装置10のアシスト動作が不能又は不良な状態であっても、車速が所定基準以下であるので、安全且つ迅速な停車が可能である。
また、本実施例では、上述の如く、舵角が所定の基準操舵角より大きい場合に限り、状態検知用電力供給状態を形成するので、サブバッテリ50の内部抵抗を測定するのに適したときだけ、即ち持ち出し電流が大きくなるときだけ、状態検知用電力供給状態が形成される。これにより、サブバッテリ50の内部抵抗の測定精度を高めることができる。尚、本実施例では、操舵角の大きさに基づいて、パワーステアリング装置10により大電流が消費される事象を判断しているが、操舵トルクの大きさや操舵速度等に基づいて判断することも可能である。
また、パワーステアリング装置10以外の各種電気負荷80に対するサブバッテリ50からの持ち出し電流が大きいときに、通常の電力供給状態から状態検知用電力供給状態に切り換えると、各種電気負荷80に対する供給電力能力が一時的に大きく低下して、動作中の各種電気負荷80の性能が最大限に発揮されない虞がある。これに対して、本実施例では、上述の如く、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値以下である場合に限り、状態検知用電力供給状態を形成するので、パワーステアリング装置10以外の各種電気負荷80に対するサブバッテリ50からの電力供給が遮断されることによって生じうる各種電気負荷80の機能低下を最小限に抑えることができる。
図4は本実施例2の電源制御ECU70により実現される主要処理のフローチャートである。以下、実施例2の説明において、実施例1と同様の構成であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
ステップ200では、上記ステップ110と同様の観点から、電源制御ECU70は、EPS・ECU30から得られる舵角情報に基づいて、ステアリングホイール12の操舵角が所定の基準操舵角よりも大きいかを判断する。舵角が所定の基準操舵角より小さい場合には、電源制御ECU70は、今回の周期はサブバッテリ50の状態検知を行うのに適していないと判断して、今回の周期の処理を終了する(今回の周期での状態検知を禁止する)。一方、舵角が所定の基準操舵角より大きい場合には、ステップ210に進む。
ステップ210では、上記ステップ120と同様の観点から、電源制御ECU70は、電流センサの出力信号に基づいて、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値以下であるか否かを判断する。持ち出し電流が所定基準値より大きい場合には、電源制御ECU70は、今回の周期はサブバッテリ50の状態検知を行うのに適していないと判断して、今回の周期の処理を終了する(今回の周期での状態検知を禁止する)。一方、持ち出し電流が所定基準値以下である場合には、ステップ220に進む。即ち、舵角が所定の基準操舵角より大きく、且つ、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値以下である場合には、電源制御ECU70は、今回の周期からサブバッテリ50の状態検知を行うのが好適であると判断して、以降ステップ220からの処理を開始する。
ステップ220では、電源制御ECU70は、上述の如く通常の電力供給状態において第2DDC52の目標出力電圧V2よりも高い第1DDC42の目標出力電圧V1を、所定値まで下げる。この所定値は、パワーステアリング装置10が作動可能な下限電圧に対応し、以下、「EPS作動下限電圧」という。EPS作動下限電圧は、第2DDC52の目標出力電圧V2よりも十分低く、例えば14Vを定格電圧するパワーステアリング装置10に対しては例えば9V程度であってよい。これにより、サブバッテリ50がメインバッテリ40よりも優先して用いられる状態となる。即ち、メインバッテリ40から第1DDC42を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路がバックアップとして確保されつつ、サブバッテリ50から第2DDC52を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路が優先的に用いられる状態となる。
ステップ230では、電源制御ECU70は、オン状態にあるスイッチ60をオフ状態に切り換える。これにより、サブバッテリ50から各種電気負荷80に対する電力供給路が切断されると共に、メインバッテリ40からメインDDC62及び第2DDC52を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路が切断される。以下、上記のステップ220及び230の処理により形成される電力供給状態を、通常の電力供給状態との区別のため「状態検知用電力供給状態」という。
ステップ240では、電源制御ECU70は、状態検知用電力供給状態での第1DDC42の出力電流を監視し、上記のステップ200で検出された操舵操作(それによるパワーステアリング装置10の動作)に伴って第1DDC42からの電力供給があったか否かを判断する。
ここで、状態検知用電力供給状態では、パワーステアリング装置10は、その動作時、原則的にサブバッテリ50から電力供給を受けることになる。しかしながら、サブバッテリ50が劣化等によりバックアップ電源として能力不足となっている場合には、第2DDC52の目標出力電圧V2がEPS作動下限電圧よりも小さくなるので、(メインバッテリ40から)第1DDC42を介してパワーステアリング装置10に電力供給されることになる。従って、電源制御ECU70は、状態検知用電力供給状態において第1DDC42からの電力供給があった場合には、サブバッテリ50が所期の正常な状態でない、即ちサブバッテリ50がバックアップ電源として能力不足となっていると判断する(ステップ260)。ステップ260では、例えば、電源制御ECU70は、メータ等の警告を出力するようにメータECUに指示する。一方、状態検知用電力供給状態において第1DDC42からの電力供給が無かった場合、即ち第2DDC52からの電力供給のみによりパワーステアリング装置10が動作した場合には、電源制御ECU70は、サブバッテリ50が所期の正常な状態であると判断する(ステップ250)。
尚、上述の如く形成される状態検知用電力供給状態は、所定の固定時間(例えば2秒程度)維持されてよく、又は、上記のステップ200で検出された今回の舵角操作に応じたパワーステアリング装置10の作動要求が無くなるまで、維持されてよい。電源制御ECU70は、パワーステアリング装置10の作動が終了した時点で、状態検知用電力供給状態から、通常の電力供給状態に復帰させる。即ち、電源制御ECU70は、スイッチ60をオン状態に切り換え、第1DDC42の目標出力電圧V1を、第2DDC52の目標出力電圧V2よりも高い通常値に戻す。これにより、サブバッテリ50から第2DDC52を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路が実質的に切断され、メインバッテリ40から第1DDC42を介したパワーステアリング装置10に対する電力供給路がアクティブとなる。
以上のように、本実施例によれば、状態検知用電力供給状態においても、第1DDC42を介したメインバッテリ40からパワーステアリング装置10への電力供給路が完全には遮断されないので、仮にサブバッテリ50がバックアップ電源として能力不足となっていることが判明した場合であっても、パワーステアリング装置10のアシスト動作が不能又は不良となることが無い。即ち、本実施例によれば、パワーステアリング装置10のアシスト動作のための電力供給路を確保しつつ、パワーステアリング装置10のアシスト動作時にサブバッテリ50から大電流が持ち出される状態検知用電力供給状態を形成することで、パワーステアリング装置10のアシスト機能を保証しつつ、サブバッテリ50の状態を簡易に検知することができる。尚、本実施例では、状態検知用電力供給状態においても、第1DDC42を介したメインバッテリ40からパワーステアリング装置10への電力供給路が完全には遮断されないので、上述の実施例1において必要な車速判定が不要となりうる。
尚、本実施例では、電源制御ECU70が状態検知用電力供給状態での第1DDC42の出力電流を監視して、サブバッテリ50の状態を検知しているが、状態検知用電力供給状態での第2DDC52の出力電流を監視して、サブバッテリ50の状態を検知することも可能である。この場合、状態検知用電力供給状態における第2DDC52の出力電流が所定基準よりも大きい場合に、電源制御ECU70は、サブバッテリ50が所期の正常な状態であると判断してよい。或いは、状態検知ECU90が、状態検知用電力供給状態でのサブバッテリ50からの持ち出し電流に基づいて、サブバッテリ50の状態を検知することも可能である。この場合、状態検知用電力供給状態におけるサブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準よりも大きい場合に、電源制御ECU70は、サブバッテリ50が所期の正常な状態であると判断してよい。
図5は、実施例3によるパワーステアリング用電源制御装置に関連する要部構成を示すシステム構成図である。以下、実施例3の説明において、実施例1と同様の構成であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施例3では、図5に示すように、第2DDC52の入力側の接続位置(及びスイッチ60の位置)、及び、各種電気負荷80のうちの所定の短期大電力負荷に対する電力供給形態が、上述の実施例1とは異なる。尚、以下、各種電気負荷80のうち、所定の短期大電力負荷を「短期大電力負荷82」といい、その他の電気負荷を「一般負荷84」という。所定の短期大電力負荷82は、例えばアクティブスタビライザ、エアサスペンション等のような、機能不全に陥っても車両走行に支障を及ぼさない駆動系短期大電力負荷(快適性等に寄与する短期大電力負荷)であり、ブレーキ等の車両走行に関連する短期大電力負荷を含まない。一方、一般負荷84は、オーディオ装置、空調装置、ヘッドランプ等である。尚、ブレーキ等の車両走行に関連する短期大電力負荷については、一般負荷84と同様の電力供給態様とされる。
図5を参照するに、本実施例では、第2DDC52の入力側が、スイッチ60を介さずに、一般負荷84に対するメインバッテリ40からのメインDDC62を介した電力供給路に接続される。所定の短期大電力負荷82は、スイッチ60を介さずに、サブバッテリ50に直接的に接続される。一方、一般負荷84は、上述の実施例1と同様、スイッチ60を介してサブバッテリ50に接続される。
通常の電力供給状態では、スイッチ60は、上述の実施例1と同様、オンにされ、第1DDC42の目標出力電圧V1は、第2DDC52の目標出力電圧V2よりも大きな値に設定される。
図6は、本実施例3の電源制御ECU70及び状態検知ECU90により協働して実現される主要処理のフローチャートである。
ステップ300では、電源制御ECU70は、所定の短期大電力負荷82のいずれかが動作するか否かを判断する。この判断は、所定の短期大電力負荷82を制御するECUとの通信により得られる情報に基づいて実現されてよい。例えば、ある短期大電力負荷82の作動開始条件が満たされてECUから作動指示が出力されると、それに応じて、電源制御ECU70は、直ちにステップ310の処理に進む。
ステップ310では、上記ステップ120と同様の観点から、電源制御ECU70は、電流センサの出力信号に基づいて、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値以下であるか否かを判断する。持ち出し電流が所定基準値より大きい場合には、電源制御ECU70は、今回の周期はサブバッテリ50の状態検知を行うのに適していないと判断して、今回の周期の処理を終了する(今回の周期での状態検知を禁止する)。一方、持ち出し電流が所定基準値以下である場合には、ステップ320に進む。即ち、所定の短期大電力負荷82のいずれかが作動し、且つ、サブバッテリ50からの持ち出し電流が所定基準値以下である場合には、電源制御ECU70は、今回の周期からサブバッテリ50の状態検知を行うのが好適であると判断して、以降ステップ320からの処理を開始する。
ステップ320では、電源制御ECU70は、オン状態にあるスイッチ60をオフ状態に切り換える。これにより、サブバッテリ50から一般負荷84に対する電力供給路が切断されると共に、メインバッテリ40からメインDDC62を介した所定の短期大電力負荷82に対する電力供給路が切断される。以下、上記のステップ320の処理により形成される電力供給状態を、通常の電力供給状態との区別のため「状態検知用電力供給状態」という。この状態検知用電力供給状態では、所定の短期大電力負荷82は、その動作時にサブバッテリ50から電力供給を受けることになる。従って、上記のステップ300で検出された所定の短期大電力負荷82の動作時、サブバッテリ50から、サブバッテリ50の内部抵抗を測定するのに十分な電流が持ち出される。ステップ320の処理を終了すると、電源制御ECU70は、その旨を状態検知ECU90に通知する。この通知をトリガとして、ステップ330以降の状態検知ECU90による状態検知処理が開始される。
ステップ330では、上記のステップ150と同様、状態検知ECU90は、状態検知用電力供給状態において、サブバッテリ50から大電流が持ち出された際にサンプリングされる各種データに基づいて、サブバッテリ50の内部抵抗を測定(演算)する。状態検知ECU90は、必要なデータを取得すると、直ちにその旨を電源制御ECU70に通知する。この通知をトリガとして、電源制御ECU70は、状態検知用電力供給状態から、通常の電力供給状態に復帰させる。即ち、電源制御ECU70は、スイッチ60をオン状態に切り換える。これにより、サブバッテリ50から第2DDC52を介した所定の短期大電力負荷82に対する電力供給路が実質的に切断され、メインバッテリ40からメインDDC62を介した所定の短期大電力負荷82に対する電力供給路がアクティブとなる。従って、サブバッテリ50の内部抵抗を測定するのに必要なデータが取得された後は、上記のステップ300で検出された今回の所定の短期大電力負荷82の動作に対して、上記の切り換え後にメインバッテリ40から電流が持ち出されることもありうる。
ステップ340では、状態検知ECU90は、上記ステップ330で測定したサブバッテリ50の内部抵抗とバッテリ温度等に基づいて、サブバッテリ50が、サブバッテリ50単独でパワーステアリング装置10の所定動作に対して必要な電力を供給できる状態にあるか否かを判断する。パワーステアリング装置10の所定動作は、最も条件の厳しい据え切り動作であってよい。YES判定の場合、状態検知ECU90はサブバッテリ50が所期の正常な状態であると判断する(ステップ350)。一方、NO判定の場合、状態検知ECU90はサブバッテリ50が所期の正常な状態でない、即ちサブバッテリ50がバックアップ電源として能力不足となっていると判断する(ステップ360)。ステップ360では、例えば、状態検知ECU90は、メータ等の警告を出力するようにメータECUに指示する。
このように本実施例によれば、状態検知用電力供給状態においても、メインバッテリ40及びサブバッテリ50からパワーステアリング装置10への電力供給路が遮断されないので、仮にサブバッテリ50がバックアップ電源として能力不足となっていることが判明した場合であっても、パワーステアリング装置10のアシスト動作が不能又は不良となることが無い。即ち、本実施例によれば、パワーステアリング装置10に対する電力供給状態を変化させること無く、所定の短期大電力負荷82の動作時にサブバッテリ50から大電流が持ち出される状態検知用電力供給状態を形成することで、状態検知時にもパワーステアリング装置10のアシスト機能を保証しつつ、サブバッテリ50の状態を高精度に検知することができる。尚、本実施例では、状態検知用電力供給状態においても、第1DDC42を介したメインバッテリ40からパワーステアリング装置10への電力供給路が遮断されず、所定の短期大電力負荷82の動作のみが制限されるだけであるので、上述の実施例1において必要な車速判定が不要となりうる。
尚、本実施例において、短期大電力負荷82の動作の開始が予測可能な場合には、短期大電力負荷82の動作の開始が予測される時に合わせて上述の状態検知用電力供給状態を形成することとしてもよい。例えば、短期大電力負荷82がエアサスペンションの場合には、エンジン始動後に車高調整用のスイッチが運転者によりアクティブにされたときに上述の状態検知用電力供給状態を形成することとしてもよい。また、短期大電力負荷82がアクティブスタビライザの場合には、車両前方の急なコーナ(カーブ)に高い車速で接近しているときに上述の状態検知用電力供給状態を形成することとしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、本実施例では、電源制御ECU70及び状態検知ECU90は、別々のECUにより構成されているが、同一のECUにより具現化されてもよい。
また、上述では、最も好ましい実施例として、上述の各条件が全て満たされた場合に状態検知用電力供給状態を形成しているが、何れかの条件が省略されてもよいし、他の条件を付加してもよい。
また、上述では、サブバッテリ50をバックアップ的に用いる実施例を示しているが、他の使用態様であってもよい。従って、サブバッテリ50とメインバッテリ40の各特性(電源電圧、容量、稼動条件等)は、使用態様に応じて適宜決定されるべきものである。
以上のとおり本発明は、2つ以上の電源を用いてパワーステアリング装置に電力供給を行う如何なる車両に対しても適用でき、燃料電池車をはじめとするハイブリッド電気自動車に用いることができる。
本発明に適用可能なパワーステアリング装置10の一例を概略的に示すシステム構成図である。 本発明の実施例1によるパワーステアリング用電源制御装置に関連する要部構成を示すシステム構成図である。 本実施例の電源制御ECU70及び状態検知ECU90により協働して実現される主要処理のフローチャートである。 実施例2による電源制御ECU70により実現される主要処理のフローチャートである。 実施例3によるパワーステアリング用電源制御装置に関連する要部構成を示すシステム構成図である 実施例3による電源制御ECU70及び状態検知ECU90により協働して実現される主要処理のフローチャートである。
符号の説明
10 パワーステアリング装置
30 EPS・ECU
40 メインバッテリ
42 第1DDC
50 サブバッテリ
52 第2DDC
60 スイッチ
62 メインDDC
70 電源制御ECU
80 各種電気負荷
82 短期大電力負荷
84 一般負荷
90 状態検知ECU

Claims (6)

  1. パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続される第2バッテリとを備える電源システムにおいて、第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの電力供給を抑制又は遮断しつつ、パワーステアリング装置に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成するパワーステアリング用電源制御装置であって、
    車速が所定基準以上の高い値である場合には、第2バッテリの状態検知を禁止することを特徴とする、パワーステアリング用電源制御装置。
  2. パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続される第2バッテリとを備える電源システムにおいて、第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの電力供給を抑制しつつ、パワーステアリング装置に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成するパワーステアリング用電源制御装置であって、
    第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの供給電力を、該電力に基づいてパワーステアリング装置の所定動作が可能な範囲内で、抑制することを特徴とする、パワーステアリング用電源制御装置。
  3. 第1系統の電力供給路を介してパワーステアリング装置に供給される電圧と、第2系統の電力供給路を介してパワーステアリング装置に供給される電圧のうちの大きい方を、パワーステアリング装置に印加する電源選択手段を備え、
    第2バッテリの状態検知を行う際に、第1系統の電力供給路を介してパワーステアリング装置に供給される電圧を、パワーステアリング装置の所定動作が可能な下限値に変更することを特徴とする、請求項2に記載のパワーステアリング用電源制御装置。
  4. ステアリングハンドルの操舵角又は操舵トルクが所定基準以下の小さい値である場合には、第2バッテリの状態検知を禁止することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のパワーステアリング用電源制御装置。
  5. 前記第2バッテリは、パワーステアリング装置以外の他の電気負荷にも接続されており、
    第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置に対する第1バッテリからの電力供給を抑制又は遮断し、且つ、前記他の電気負荷に対する第2バッテリからの電力供給を遮断しつつ、パワーステアリング装置に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成する請求項1〜4のいずれかに記載のパワーステアリング用電源制御装置であって、
    前記他の電気負荷に対して第2バッテリから所定基準以上の電力供給が行われている間、第2バッテリの状態検知を禁止することを特徴とする、パワーステアリング用電源制御装置。
  6. パワーステアリング装置に第1系統の電力供給路を介して接続される第1バッテリと、パワーステアリング装置に第2系統の電力供給路を介して接続され、前記第1バッテリに比べて電源電圧の小さい第2バッテリとを備える電源システムにおけるパワーステアリング用電源制御装置であって、
    第2バッテリの状態検知を行う際に、パワーステアリング装置以外の所定の短期大電力負荷に対する第1バッテリからの電力供給を抑制又は遮断しつつ、該所定の短期大電力負荷に対する第2バッテリからの電力供給が可能な状態を形成することを特徴とする、パワーステアリング用電源制御装置。
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