JP2009078606A - ステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助電源の充放電の回数を減らして長寿命化を図るとともに、アシスト切れ等を回避して装置の信頼性を向上させることができるステアリング装置の制御装置を提供する。
【解決手段】車両のステアリング装置１ｓのモータ１ｍに電力を供給する主電源４と、前記モータ１ｍに電力を供給することができる複数の補助電源９ａ、９ｂ、９ｃと、前記ステアリング装置１ｓの操舵補助に要求される電力に応じて、使用する補助電源９ａ、９ｂ、９ｃの個数を選定する制御回路１５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明はステアリング装置の制御装置に関する。さらに詳しくは、電動モータの駆動力を利用するステアリング装置における制御装置に関する。

自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置は必要とされる操舵補助力が大きいほど、モータに大電流を流す必要があるので、車載バッテリだけでは電力が不足することがある。そこで、通常は主電源である車載バッテリからモータに電力を供給するが、車庫入れ時や駐車時などの負荷増大によって主電源の端子電圧が低下してきたときは、予め電力を貯えておいた補助電源から電力を供給して主電源の負担を減らすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
そして、特許文献１には、補助電源として、ニッケルカドミウム電池などの二次電池、コンデンサ、又は電気二重層コンデンサを用い得ることが記載されている。

特開２００３−３２０９４２号公報

ところで、電動パワーステアリング装置において実際に大出力（大操舵補助力）が必要な時間は、車庫入れ時や駐車時など極めて短いにもかかわらず、アシスト切れを起こさないために補助電源の容量は大きく設定されている。

また、提案されている構成では、１つの補助電源が採用されていることから、操舵補助により補助電源を使用したときは、放電しきらないうちに大容量の補助電源全体を充電する必要があり、いわゆるフローティング動作になっている。そして、補助電源の充放電回数が多くなることから、バッテリ寿命が短くなる。

さらに、補助電源が１つであると、この補助電源が故障をした場合、主電源だけでモータに電力を供給することから、電力不足によるアシスト切れが生じる惧れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、補助電源の充放電の回数を減らして長寿命化を図るとともに、アシスト切れ等を回避して装置の信頼性を向上させることができるステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。

本発明のステアリング装置の制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）は、車両のステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
前記モータに電力を供給することができる複数の補助電源と、
前記ステアリング装置の操舵補助に要求される電力に応じて、使用する補助電源の個数を選定する制御回路と
を備えたことを特徴としている。

本発明の制御装置では、補助電源としてそれぞれ小容量の複数個の補助電源を用いており、大電力が必要でないときは、必要最小限の個数の補助電源だけを使用し、大電力が必要なときのみ複数の補助電源（場合によってはすべての補助電源）を接続して大出力を得ることができる。こうして、小容量の複数の補助電源を必要な電力に応じて使い分けることにより、各補助電源の充放電の回数を減らすことができ、補助電源の長寿命化を図ることができる。
また、複数の補助電源があると、仮にそのうちの１つが故障をしても、残りの補助電源によってモータに電力を供給することができるので、操舵補助力の低下を最低限に抑えることができる。その結果、電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。

前記複数の補助電源には、識別番号がそれぞれ付されており、
前記制御回路は、複数の補助電源の使用順序を示すテーブル、及び、直前に使用された補助電源の識別番号を記憶する記憶部を備えており、且つ、
前記制御回路は、前記記億部に記憶されている直前に使用された補助電源の識別番号及び前記テーブルに基づいて、使用する補助電源を選定するように構成されているのが好ましい。この場合、使用される補助電源をローテーションにより切り換えることができるので、各補助電源の充放電回数を確実に減らして長寿命化を図ることができる。また、各補助電源の寿命を均一化させることができ、その交換時期を揃えることができるので、メンテナンスが容易である。

前記補助電源の故障を検出し得る故障検出手段をさらに備えており、
前記制御回路は、この故障検出手段により検出された補助電源を除く補助電源から、使用する補助電源を選定するように構成されているのが好ましい。この場合、複数の補助電源の１つが故障をしても、残りの正常な補助電源によってアシストを続けることができ、故障時の出力低下を最低限に抑えることができる。

本発明のステアリング装置の制御装置によれば、補助電源の充放電の回数を減らして長寿命化を図るとともに、アシスト切れ等を回避して装置の信頼性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の制御装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の制御装置２の回路図である。図において、車両のステアリング装置１ｓには、モータ１ｍにより操舵補助力が付与される。より詳細には、ステアリング装置１ｓのステアリングシャフト（図示せず）に取り付けられたトーションバー式等のトルクセンサの出力（操舵トルク）に応じてモータ１ｍが駆動制御され、ステアリングシャフト又はステアリングギヤ（ラックピニオンやラックシャフト等）へのアシストが行われる。モータ１ｍへの給電はモータ駆動回路３により行われる。

主電源４は、車載バッテリ４ｂとオルタネータ４ａとによって構成され、この主電源４をモータ駆動回路３に導く非接地側電路５の途中に、その方向を順方向とするダイオード６が設けられている。このダイオード６のカソードと接地側電路７との間には、平滑用の電解コンデンサ８が設けられている。

一方、補助電源９は、互いに並列に接続された３つの補助電源９ａ、９ｂ、９ｃからなっており、各補助電源９ａ、９ｂ、９ｃは電気二重層コンデンサ（キャパシタ）で構成されている。補助電源９ａ、９ｂ、９ｃは主電源４に対して直列に接続されている。なお、補助電源としては、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）以外に、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池などの二次電池や、コンデンサを用いることもできる。

補助電源９の給電電路（高電位側電路）１０は、放電制御回路１１を介してモータ駆動回路３に接続されている。放電制御回路１１は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａとＰＷＭ方式の電圧源１１ｂとを含んでおり、ゲート電圧をＰＷＭ制御することにより、放電電流を制御することができる。補助電源９の低電位側には、リアクトル１２を介してダイオード１３のアノードが接続され、当該ダイオード１３のカソードは補助電源９の給電電路１０に接続されている。また、ダイオード１３のアノードと接地側電路７との間には、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４が設けられている。保護用のダイオード１４ｄは、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４に並列接続又は内蔵されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のゲートは、ゲート駆動回路２０により駆動される。

各補助電源９ａ、９ｂ、９ｃと非接地側電路５との間には、スイッチ手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃがそれぞれ配設されており、これらのスイッチ手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、後述する制御回路により互いに独立して開閉制御される。
前記給電電路１０には、補助電源９からの放電電流を検出する電流検出器３１が配設されている。また、各補助電源９ａ、９ｂ、９ｃの端子間電圧を検出する電圧検出器３２ａ、３２ｂ、３２ｃが配設されている。前記電流検出器３１及び電圧検出器３２ａ、３２ｂ、３２ｃからの各信号は制御回路１５に送信される。

前記モータ駆動回路３、放電制御回路１１及びゲート駆動回路２０は、制御回路１５の指令信号を受けて動作する。この制御回路１５には、ドライバーによるステアリングホイールの操舵トルクや、車速の情報が入力されるようになっており、制御回路１５は、これらの情報に応じて適切な操舵補助力を発生させるべく、モータ１ｍを駆動させる。

前記ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオン状態のときは、オルタネータ４ａからリアクトル１２、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４を通って電流が流れるが、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオフに転じると、電流遮断による磁束変化を妨げるように高電圧がリアクトル１２に発生し、これにより、オルタネータ４ａの出力を昇圧した電圧で、補助電源９が充電される。このように、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のオン・オフを繰り返して、補助電源９を充電することができる。

前記構成において、必要とされる操舵補助力が比較的小さいときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオフ状態にする。したがって、主電源４の電圧は平滑コンデンサ８で平滑された後、モータ駆動回路３に供給され、モータ駆動回路３は、制御回路１５による制御信号に基づいてモータ１ｍを駆動する。一方、補助電源９の電圧はモータ駆動回路３に供給されない。

また、必要とされる操舵補助力が比較的大きく、主電源４のみではまかないきれないときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオン状態にする。この結果、主電源４と補助電源９とが互いに直列にされた状態でその電圧に基づいて、放電制御回路１１により規定された電流がモータ駆動回路３に供給される。

本実施の形態では、補助電源９として３つの互いに並列に接続された補助電源９ａ、９ｂ、９ｃが用いられている。これらの補助電源９ａ、９ｂ、９ｃには識別番号がそれぞれ付されており、制御回路１５の記憶部（図示せず）には、３つの補助電源９ａ、９ｂ、９ｃの使用順序（例えば、補助電源９ａ→補助電源９ｂ→補助電源９ｃ→補助電源９ａ・・・・）を示すテーブル、及び直前に使用された補助電源の識別番号が記憶されている。

前記スイッチ手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、通常（補助電源非使用時）は「閉」に設定されている。制御回路１５は、主電源４に加えて補助電源９の電力を必要とするが、大きな電力を必要としないと判断したときは、前述したように放電制御回路１１をオン状態にするとともに、前記テーブル及び直前に使用された補助電源の識別番号に基づいて、使用する補助電源を決定し、当該決定された補助電源に係るスイッチ手段以外のスイッチ手段を「開」にする。これにより、必要数の補助電源の電力が使用される。例えば、直前に使用された補助電源が補助電源９ａであり、１つの補助電源からの電力供給が必要である場合、補助電源９ｂに係るスイッチ手段３０ｂ以外のスイッチ手段３０ａ、３０ｃが「開」にされ、補助電源９ｂから電力が供給される。また、２つの補助電源からの電力供給が必要である場合、補助電源９ｂ、９ｃに係るスイッチ手段３０ｂ、３０ｃ以外のスイッチ手段３０ａが「開」にされ、補助電源９ｂ、９ｃから電力が供給される。

また、さらなる大電力が必要なときは、制御回路１５は、補助電源９ａに係るスイッチ手段３０ａも「閉」にし、すべての補助電源９ａ、９ｂ、９ｃからの電力供給を可能にする。
このように、小容量の複数の補助電源９ａ、９ｂ、９ｃを必要な電力に応じて使い分けるとともに、使用される補助電源をローテーションにより切り換えることにより、各補助電源の充放電の回数を減らすことができ、補助電源の長寿命化を図ることができる。また、各補助電源の寿命を均一化させることができ、その交換時期を揃えることができるので、メンテナンスが容易である。

本実施の形態では、電圧検出器３２ａ、３２ｂ、３２ｃにより補助電源９ａ、９ｂ、９ｃそれぞれの端子間電圧を検出しており、この電圧の異常（急激な低下等）により当該補助電源９ａ、９ｂ、９ｃの故障を検出し得るように構成されている。そして、故障検出手段である電圧検出器により故障が検出された補助電源を除く補助電源から、使用する補助電源が選定されるように構成されている。この場合、複数の補助電源の１つが故障をしても、残りの正常な補助電源によってアシストを続けることができ、故障時の出力低下を最低限に抑えることができる。前記故障の検出は、例えば、制御回路１５により前記スイッチ手段３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうち１つだけを順次「閉」にすることで行うことができる。
なお、補助電源の数は、３つに限定されるものではなく、各補助電源の容量や必要とされる補助電源容量に応じて適宜選定することができ、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

本発明の制御装置の一実施の形態の回路図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
１ｓ ステアリング装置
１ｍ モータ
２ 制御装置
３ モータ駆動回路
４ 主電源
４ａ オルタネータ
４ｂ 車載バッテリ
９ 補助電源（電気二重層コンデンサ）
１５ 制御回路
３０ スイッチ手段
３１ 電流検出器
３２ 電圧検出器

Claims (3)

1. 車両のステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
   前記モータに電力を供給することができる複数の補助電源と、
   前記ステアリング装置の操舵補助に要求される電力に応じて、使用する補助電源の個数を選定する制御回路と
   を備えたことを特徴とするステアリング装置の制御装置。
2. 前記複数の補助電源には、識別番号がそれぞれ付されており、
   前記制御回路は、複数の補助電源の使用順序を示すテーブル、及び、直前に使用された補助電源の識別番号を記憶する記憶部を備えており、且つ、
   前記制御回路は、前記記億部に記憶されている直前に使用された補助電源の識別番号及び前記テーブルに基づいて、使用する補助電源を選定するように構成されている請求項１に記載のステアリング装置の制御装置。
3. 前記補助電源の故障を検出し得る故障検出手段をさらに備えており、
   前記制御回路は、この故障検出手段により検出された補助電源を除く補助電源から、使用する補助電源を選定するように構成されている請求項１〜２のいずれかに記載のステアリング装置の制御装置。

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