JP2009078738A - ステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグニッションスイッチがオンされた後、フルアシスト可能な状態になるまでの電気二重層コンデンサの充電時間を短縮す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、電気二重層コンデンサからなる補助電源９と、イグニッションスイッチがオンされたときに、前記車両に搭載された、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を制限して前記補助電源９の充電を優先させる制御回路１５とを備えている。
【選択図】 図３

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、バッテリの補助電源として電気二重層コンデンサを備えており、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

電気二重層コンデンサは、二次電池に比べて大容量の放電が可能であり、また従来のコンデンサに比べて長時間の放電が可能であるという利点を有するものの、電気二重層コンデンサを構成する複数のセルの充電量にバラツキが生じると耐久性が低下することから、寿命を長く保つためには、使用をしないときは放電しておく必要がある。

したがって、イグニッションスイッチをオンした後は、電動パワーステアリング装置の操舵力補助に備えて電気二重層コンデンサを充電する必要があるが、車両に搭載された、電動パワーステアリング装置以外の電装品（エアコン、オーディオ、ワイパーなど）へも電力が供給されることから、フルアシスト可能な状態まで充電するのに時間がかかるという問題がある。充分な充電がなされないうちに、ハンドル操作が行われると、操舵補助力が不足してドライバーはハンドルを重く感じることになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、イグニッションスイッチがオンされた後、フルアシスト可能な状態になるまでの電気二重層コンデンサの充電時間を短縮す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、電気二重層コンデンサからなる補助電源と、
イグニッションスイッチがオンされたときに、前記車両に搭載された、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を制限して前記補助電源の充電を優先させる制御回路と
を備えたことを特徴としている。

本発明の制御装置では、イグニッションスイッチがオンされたとき、制御回路によって、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を制限して電気二重層コンデンサ（補助電源）の充電を優先させるように構成されているので、フルアシスト可能な状態になるまでの電気二重層コンデンサの充電時間を短縮することができる。充電は、通常、１〜２秒程度で完了させることができるので、イグニッションスイッチをオンしてからすぐにハンドル操作が行われた場合でも、必要な操舵補助力を得ることができ、ドライバーは違和感を感じることなくハンドル操作を行うことができる。

前記制御回路を、イグニッションスイッチがオンされたときに、補助電源の充電が完了するまで前記電装品への電力供給を停止するように構成することができる。この場合、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を停止させるので、さらに短時間で電気二重層コンデンサの充電を完了させることができる。

また、前記制御回路を、イグニッションスイッチがオンされたときに、補助電源の充電が完了するまで前記電装品への電力供給を削減するように構成することができる。この場合、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を完全に停止させることなく、通常よりも少なくしているので、完全に停止させるよりは充電時間が若干長くなるものの、充電中であっても前記電装品を使用することができる。

本発明のステアリング装置の制御装置によれば、イグニッションスイッチがオンされた後、フルアシスト可能な状態になるまでの電気二重層コンデンサの充電時間を短縮することができる。

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の回路図であり、図２はその要部のブロック説明図である。図１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、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）で構成されており、主電源４に対して直列に接続されている。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。

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。また、制御回路１５は、後述するように、イグニッションスイッチがオンされたときに、車両に搭載されている、電動パワーステアリング装置１以外の電装品（エアコン、オーディオ、ワイパーなど）への電力供給を制限して補助電源９の充電を優先させる。

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。

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、補助電源９の端子間電圧を検出する電圧検出器３２が配設されている。前記電流検出器３１及び電圧検出器３２からの各信号は制御回路１５に送信される。

本実施の形態では、補助電源９として複数のセルを含む電気二重層コンデンサを用いており、この電気二重層コンデンサは前記複数のセルの充電量にバラツキが生じると耐久性が低下することから、寿命を長く保つためには、使用をしないときは放電しておく必要がある。この放電は、例えば、イグニッションスイッチのオフ信号を受けた制御回路１５により、モータ駆動回路３に含まれるブリッジ回路への通電を制御することにより行うことができる。

一方、イグニッションスイッチがオンされると、そのオン信号を受けた制御回路１５は、車両に搭載されている、電動パワーステアリング装置１以外の電装品への電力供給を制限して補助電源９の充電を優先させる。具体的には、例えば、オン信号を受けた制御回路１５によって電動パワーステアリング装置１以外の電装品への電路（図示せず）中に設けられた接点を「開」にして当該電装品への電力供給を停止させることができる。これにより、フルアシスト可能な状態になるまでの補助電源９の充電時間を短縮することができる。図３は、本発明における補助電源への充電の説明図であり、図４に示される従来例に比べて充電時間を短縮できるのが分かる。

制御回路１５は、電圧検出器３２からの信号により、補助電源９の端子間電圧が所定値に達したと判断すると、「開」にしていた電装品への電路中の接点を「閉」にして当該電装品への電力供給を再開させる。なお、充電は、通常、１〜２秒程度で完了させることができるので、イグニッションスイッチをオンしてからすぐにハンドル操作が行われた場合でも、必要な操舵補助力を得ることができ、ドライバーは違和感を感じることなくハンドル操作を行うことができる。また、同様に、電装品への電力供給の停止時間も１〜２秒程度であるので、実用上、ドライバーが電装品の立ち上がりの遅れに気づくことはない。

なお、前記制御回路１５を、イグニッションスイッチがオンされたときに、補助電源９の充電が完了するまで前記電装品への電力供給を削減するように構成することができる。この電力供給の削減は、例えばＣＡＮなどの通信線により前記電装品への消費電力削減の指令を出力することにより行うことができる。この場合、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を完全に停止させることなく、通常よりも少なくしているので、完全に停止させるよりは充電時間が若干長くなるものの、充電中であっても前記電装品を使用することができる。

また、本発明におけるステアリング装置は、電動モータによって舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に限定されるものではなく、例えば、ステアリングホイール等の操作部材と舵取り機構との間の機械的なリンクを無くし、専ら電動モータの駆動力によって舵取り車輪を転舵させるステア・バイ・ワイヤ・システムも含まれる。

本発明の制御装置の一実施の形態の回路図である。 本発明の制御装置の一実施の形態のブロック説明図である。 本発明における補助電源への充電の説明図である。 従来技術における補助電源への充電の説明図である。

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
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、電気二重層コンデンサからなる補助電源と、
   イグニッションスイッチがオンされたときに、前記車両に搭載された、ステアリング装置以外の電装品への電力供給を制限して前記補助電源の充電を優先させる制御回路と
   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. 前記制御回路は、イグニッションスイッチがオンされたときに、補助電源の充電が完了するまで前記電装品への電力供給を停止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. 前記制御回路は、イグニッションスイッチがオンされたときに、補助電源の充電が完了するまで前記電装品への電力供給を削減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。

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