JP2009208701A

JP2009208701A - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP2009208701A
Application number: JP2008055692A
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Inventors: Yoshinobu Hiyamizu; 由信冷水
Original assignee: JTEKT Corp
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Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2009-09-17
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Abstract

【課題】補助電源を有効に活用しつつ急なアシスト切れを防止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】補助電源１２を備えており、モータ４により操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置１。前記モータ４への電力供給を制御する制御回路２３が、バッテリ故障時に前記補助電源１２によりモータ４に電力を供給するに際し、当該補助電源１２のエネルギー残量に応じてモータ４への供給電力を調整して操舵補助力を緩漸減させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関し、特にその電気回路の構成に関する。

本出願人は、さきに、バッテリが故障しても短時間の操舵補助を可能とする電動パワーステアリング装置を提案している（特願２００７−５２２６３）。

この電動パワーステアリング装置は、バッテリに対して補助電源を直列に接続している。また、前記バッテリの出力を検出する検出器と、前記バッテリに基づいて前記補助電源の充電を行うとともに、前記バッテリの出力電圧により前記モータに電力を供給する第１の出力状態と、前記バッテリに前記補助電源が直列に接続された状態での出力電圧により前記モータに電力を供給する第２の出力状態とを選択的に構成する充放電回路と、必要な操舵補助力に応じて前記充放電回路の出力状態を選択するとともに、前記検出器の検出結果に基づいて前記バッテリの故障を検出したときは、前記第２の出力状態を選択して、前記補助電源の出力電圧により前記モータに電力を供給させる制御回路とを備えている。

そして、制御回路は、バッテリの故障を検出したとき、充放電回路の第２の出力状態を選択することにより、補助電源からモータに電力を供給させる。従って、バッテリが故障しても、短時間であれば、補助電源によって必要な操舵補助力を生じさせ、電動パワーステアリングの動作を維持することができる。

ところで、このような電動パワーステアリング装置において、補助電源によるアシスト状態が連続して比較的長時間に及んだり、又は大きな操舵補助力（アシスト力）が必要な操舵が続いたりした場合等に、当該補助電源を使い果たしてしまい、電力供給が急になくなることが考えられる。電力供給が急になくなると、それまでのアシスト力がなくなるので、ハンドル操作が急に重くなり、ドライバーは違和感を感じてしまう。

これを防ぐために、アシスト力を一定勾配又は一定時間で徐々に絞っていく方法が考えられるが、この方法では、アシスト力を漸減させる途中でアシスト切れにならないように、最悪条件（例えば、各車速に応じたありうる電流値）を想定して絞っていく必要があるため、場合によっては補助電源の電力を必要以上に残してしまい、当該補助電源を有効に活用することができない惧れがある。

本発明は、このような問題を解決するものであって、補助電源のエネルギー残量に応じてアシスト力を漸減させることにより、当該補助電源を有効に活用することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

本発明の電動パワーステアリング装置は、補助電源を備えており、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記モータへの電力供給を制御する制御回路が、バッテリ故障時に前記補助電源によりモータに電力を供給するに際し、当該補助電源のエネルギー残量に応じてモータへの供給電力を調整して操舵補助力を緩漸減させるように構成されたことを特徴としている。

本発明の電動パワーステアリング装置では、バッテリの故障を検出したときに、補助電源によりモータに電力を供給するに際し、当該補助電源のエネルギー残量に応じてモータへの供給電力を調整して操舵補助力を緩漸減させている。これにより、補助電源からの電力供給が急になくなって、ハンドル操作が急に重くなるのを防止することができる。その結果、操舵中にドライバーが違和感を感じるのを防ぎ、当該ドライバーに衝撃を与えることなくアシスト（操舵補助）を停止させることができる。また、補助電源のエネルギー残量に応じてモータへの供給電力を緩漸減させているので、当該補助電源に充電されているエネルギーを有効に活用することができる。

前記制御回路を、
前記補助電源によるバックアップ開始時点における当該補助電源の電圧から、補助電源の初期充電エネルギー量を算出し、
この初期充電エネルギー量から前記補助電源の消費エネルギー量を減じてエネルギー残量を算出し、
このエネルギー残量を前記初期充電エネルギー量で除した値であるゲインを、バッテリ非故障時における基準アシスト値に乗じて操舵補助力を緩漸減させるように構成することができる。この場合、補助電源のエネルギー残量（初期充電エネルギー量−消費エネルギー量）を初期充電エネルギー量で除した値であるゲインに基づき操舵補助力を緩漸減させる、具体的には、当該ゲインをバッテリ非故障時における基準アシスト値に乗じて操舵補助力を緩漸減させるので、補助電源からの電力供給が急になくなって、ハンドル操作が急に重くなるのを防止することができる。

前記制御回路を、
前記補助電源によるバックアップ開始時点における当該補助電源の電圧から、補助電源の初期充電エネルギー量を算出し、
この初期充電エネルギー量から前記補助電源の消費エネルギー量を減じてエネルギー残量を算出し、
このエネルギー残量を前記初期充電エネルギー量で除した値であるゲインに応じた値であって前記制御回路の記憶部に当該ゲインに対応して予め記憶されている低減値を、バッテリ非故障時における基準アシスト値に乗じて操舵補助力を緩漸減させるように構成することができる。この場合、補助電源のエネルギー残量を初期充電エネルギー量で除した値であるゲインに応じた低減値に基づき操舵補助力を緩漸減させる、具体的には、当該低減値をバッテリ非故障時における基準アシスト値に乗じて操舵補助力を緩漸減させるので、補助電源からの電力供給が急になくなって、ハンドル操作が急に重くなるのを防止することができる

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、補助電源を有効に活用しつつ急なアシスト切れを防止することができる。

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の電気回路を主体とした構成を示す回路図である。図１において、ステアリング装置２は、ステアリングホイール（ハンドル）３に付与される運転者の操舵トルクと、モータ４が発生する操舵補助力とによって駆動される。モータ４のロータ４ｒからステアリング装置２への動力伝達には減速機（図示せず）が使用されている。モータ４は、３相ブラシレスモータであり、モータ駆動回路５により駆動される。モータ駆動回路５は、３相ブリッジ回路を構成するＭＯＳ−ＦＥＴ５１〜５６と、抵抗５７とが図示のように接続されたものである。ＭＯＳ−ＦＥＴ５１〜５６は、ゲート駆動回路（ＦＥＴドライバ）６によってスイッチングされる。

バッテリ７は、主電源としてモータ駆動回路５に電力を供給する。バッテリ７には直列にリアクトル２６が接続され、このリアクトル２６に並列に電圧検出器２７が接続されている。リアクトル２６は、バッテリ７に流れる電流に比例した電圧降下を生じさせる低抵抗体として設けられている。但し、抵抗値は非常に小さく、従って、バッテリ７の通常の電圧から見た電圧降下分は、無視し得るほどに小さい。リアクトル２６及び電圧検出器２７は、バッテリ７の出力（電流）を検出する検出器２８を構成する。

バッテリ７からリアクトル２６を介した電圧は、リレー接点８、ＭＯＳ−ＦＥＴ９及びリアクトル１０が介挿された電路Ｌ１、Ｌ３を経て、モータ駆動回路５及びモータ４に導かれる。このＭＯＳ−ＦＥＴ９はＮチャネルであり、ソースがバッテリ７側、ドレインがモータ駆動回路５側になるように接続されている。また、寄生ダイオード９ｄは、バッテリ７からモータ４に電力を供給するときに電流が流れる方向が順方向となるように構成されている。

補助電源１２は、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池等で構成されており、本実施の形態では、バッテリ７に対して直列に接続されている。補助電源１２の高電位側電路Ｌ２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３を介して、ＭＯＳ−ＦＥＴ９のドレインとリアクトル１０との接続点に接続されている。バッテリ７と補助電源１２とを互いに直列に接続した状態における出力電圧(電路Ｌ２の電圧)は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３及びリアクトル１０が介挿された電路Ｌ２、Ｌ３を経て、モータ駆動回路５及びモータ４に導かれる。このＭＯＳ−ＦＥＴ１３はＮチャネルであり、ソースがモータ駆動回路５側、ドレインが補助電源１２側になるように接続されている。また、寄生ダイオード１３ｄは、バッテリ７及び補助電源１２からモータ４に電力を供給するときに電流が流れる方向とは逆向きになっている。

バッテリ７からの電圧が付与される電路Ｌ１には、昇圧回路（ブートストラップ回路）１４が接続され、その出力電圧がゲート駆動回路６及び１５に付与される。このゲート駆動回路１５により、ＭＯＳ−ＦＥＴ９及び１３は、交互にオン状態となるように駆動される。モータ駆動回路５には、平滑用の電解コンデンサ１６が並列に接続されている。

一方、電路Ｌ１には、リアクトル１７を介してダイオード１８のアノードが接続されている。また、ダイオード１８のカソードは補助電源１２の高電位側電路Ｌ２に接続されている。ダイオード１８のアノードと接地側電路ＬＧとの間には、ＰチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴ１９が設けられている。ＭＯＳ―ＦＥＴ１９は、ゲート駆動回路２０により駆動される。これらの各要素（１７〜２０）により、補助電源１２の充電回路１００が構成されている。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴ９及び１３を含む放電回路２００は、前記充電回路１００とともに、充放電回路３００を構成している。充放電回路３００は、バッテリ７に基づいて補助電源１２の充電を行うとともに、バッテリ７の出力電圧によりモータ４に電力を供給する第１の出力状態と、バッテリ７に補助電源１２が直列に接続された状態での出力電圧によりモータ４に電力を供給する第２の出力状態とを選択的に構成するものとなっている。

前記モータ駆動回路５、ゲート駆動回路６、１５、２０、及び、リレー接点８は、マイクロコンピュータを含む制御回路２３の指令信号を受けて動作する。この制御回路２３には、ステアリングホイール３に付与された操舵トルクを検出するトルクセンサ２４から、その出力信号が入力される。また、車速を検出する車速センサ２５の出力信号が、制御回路２３に入力される。モータ４には、ロータ４ｒの回転角度位置を検出する角度センサ３１が設けられており、その出力信号が制御回路２３に入力される。

リアクトル２６に並列に接続された電圧検出器２７は、バッテリ７を通して流れる電流に比例した電圧Ｖ_Bを検出してその出力信号（バッテリ電流検出信号）を制御回路２３に入力する。バッテリ７から電流が流出する場合と、逆に流入する場合とでは電圧Ｖ_Bの符号が逆になるので、電流の大きさとともに、方向も検出することができる。

一方、バッテリ７には電圧検出器２９が、補助電源１２には電圧検出器３０が、それぞれ並列に接続されている。バッテリ７に並列に接続された電圧検出器２９は、バッテリ７の電圧Ｖ１を検出してその出力信号を制御回路２３に入力する。補助電源１２に並列に接続された電圧検出器３０は、補助電源１２の電圧（端子間電圧）Ｖ２を検出してその出力信号を制御回路２３に入力する。

制御回路２３は、トルクセンサ２４から送られてくる操舵トルク信号、車速センサ２５から送られてくる車速信号、及び、角度センサ３１から送られてくるロータ角度位置信号に基づいて、適切な操舵補助力を発生させるべく、ゲート駆動回路６を介してモータ駆動回路５を動作させ、モータ４を駆動させる。

リレー接点８は、制御回路２３からの指令信号により、通常はオン（閉）の状態となっている。従って、バッテリ７からの電圧が電路Ｌ１に印加される。
一方、ＭＯＳ−ＦＥＴ１９がオン状態のときは、バッテリ７からリアクトル１７、ＭＯＳ−ＦＥＴ１９を通って電流が流れる。その状態からＭＯＳ−ＦＥＴ１９がオフ状態に転じると、電流遮断による磁束変化を妨げるように逆向きの高電圧がリアクトル１７に発生し、これにより、バッテリ７の出力電圧を昇圧した電圧で、ダイオード１８を介して補助電源１２が充電される。従って、ＭＯＳ−ＦＥＴ１９のオン・オフを繰り返すことにより、補助電源１２を充電することができる。制御回路２３は、補助電源１２の電圧Ｖ２を監視し、一定の電圧に達していない場合には、ゲート駆動回路２０を介してＭＯＳ−ＦＥＴ１９をオン・オフさせ、補助電源１２を充電する。この充電は、例えば、トルクセンサ２４が操舵トルクを検出していないときに行われる。

また、制御回路２３は、操舵トルク及び車速に基づいて、必要とされる操舵補助力を得るための所要電力を推定し、これを基準値と比較する。所要電力が基準値以下であるときは、制御回路２３はＭＯＳ−ＦＥＴ９をオン状態とし、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３をオフ状態とする（充放電回路３００の第１の出力状態）。従って、バッテリ７からの電圧は平滑コンデンサ１６で平滑され、モータ駆動回路５に供給される。モータ駆動回路５は、制御回路２３による制御信号に基づいてモータ４を駆動する。この場合、補助電源１２の電力はモータ駆動回路５に供給されない。なお、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９のオン抵抗は、寄生ダイオード９ｄの順方向抵抗に比べて格段に小さい（例えば１ｍΩ程度）ため、バッテリ７からモータ駆動回路５に流れる電流の大部分は、ソースからドレインを通り、寄生ダイオード９ｄに流れる電流は僅かである。

一方、所要電力が基準値を超えるとき、すなわち、バッテリ７のみでは所要電力をまかないきれないとき、又はバッテリ７の負担が大きくなるときは、制御回路２３はＭＯＳ−ＦＥＴ９をオフ状態とし、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３をオン状態とする（充放電回路３００の第２の出力状態）。この結果、バッテリ７と補助電源１２とが互いに直列に接続された状態で、その出力電圧がモータ駆動回路５に供給される。これにより、バッテリ７のみの出力可能電力を超える大電力を、モータ駆動回路５に供給することができる。なお、このとき、ＭＯＳ−ＦＥＴ９の寄生ダイオード９ｄのカソードはアノードより高電位、すなわち、逆電圧であることにより、補助電源１２からバッテリ７への電流の回り込みは阻止される。

このようにして、所要電力に応じて、バッテリ７のみ、又は、バッテリ７＋補助電源１２、のいずれかを選択する制御が行われる。

本発明の電動パワーステアリング装置は、前述した回路構成において、バッテリ故障時に補助電源１２を用いてモータ４に操舵補助に必要な電力を供給するに際し、当該補助電源１２のエネルギー残量に応じてモータ４への供給電力を調整している。より詳細には、エネルギー残量が少なくなればなるほど、操舵補助力がより少なくなるように供給電力を緩漸減している。

図３は、モータ４に対し操舵補助に必要な電力を供給するアシスト処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、制御回路２３は、補助電源１２によるバッテリ７のバックアップが行われているか否かのフラグを初期化（バックアップフラグ＝０）し、ついでステップＳ２において、補助電源１２のエネルギー残量割合（初期エネルギー量に対してどれだけのエネルギーが残っているかを表す割合）、すなわちゲインの初期化を行う。最初はエネルギーを使っておらずゲインは１００％であるので、「１」に初期化される。

次に、ステップＳ３において、制御回路２３は、補助電源１２の消費エネルギーの初期化を行う。最初は、エネルギーを消費していないので「０」に初期化される。
ついで、アシスト処理の制御ループに入り、ステップＳ４において、制御回路２３は、主電源であるバッテリ７が機能停止しているか否かに関する主電源情報を取得する。制御回路２３は、ステップＳ５において、バッテリ７が故障（機能停止）しているか否かの判断を行い、故障していると判断すると、ステップＳ６へ処理を進め、一方、故障していないと判断すると、ステップＳ１２へ処理を進める。

制御回路２３は、ステップＳ６において、バックアップ体制に入ったか否かの判断を行う。具体的には、バックアップフラグが「０」であるか否かの判断を行い、バックアップフラグが「０」でない（バックアップ体制に入っている）と判断すると、ステップＳ９へ処理を進め、一方、バックアップフラグが「０」である（バックアップ体制に入っていない）と判断すると、ステップＳ７へ処理を進める。制御回路２３は、ステップＳ７において、バックアップ開始時に補助電源１２に蓄積されている初期のエネルギー量の算出を行う。具体的に、制御回路２３は、前記電圧検出器３０からの電圧情報に基づいて補助電源１２の初期エネルギー量Ｅの計算を行う。

ついで、ステップＳ８において、制御回路２３は、バックアップフラグを「１」にする。これにより、バックアップ体制の最初だけ、初期電源エネルギー量Ｅが算出されることになる。
次に、ステップＳ９において、制御回路２３は、操舵補助のために補助電源１２が消費したエネルギー量Ｅ２の積算を行い、ついでステップＳ１０において、ゲインＧを算出する。このゲインＧは、（Ｅ−Ｅ２）／Ｅにより算出される。すなわち、初期電源エネルギー量Ｅから消費エネルギー量Ｅ２を減じた値であるエネルギー残量を初期電源エネルギー量Ｅで除することにより求めることができる。

ついで、ステップＳ１１において、制御回路２３は、消費エネルギー量Ｅ２が初期電源エネルギー量Ｅ以上であるか否かの判断を行い、消費エネルギー量Ｅ２が初期電源エネルギー量Ｅ以上である（Ｙｅｓ）である場合は、アシスト処理を終了させ、消費エネルギー量Ｅ２が初期電源エネルギー量Ｅ未満（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ１２へ処理を進め、当該ステップＳ１２において、アシスト処理を行う。

ステップＳ１２のアシスト処理では、例えば、操舵トルク及び車速に基づいて推定される、必要な操舵補助力を得るための所要電力の大きさ（アシスト指令値又は基準アシスト値）にゲインを乗じた値に基づいて操舵補助が行われる。なお、アシスト指令値又は基準アシスト値とは、バッテリ７が故障していない場合において、バッテリ７単独で、又はこれに補助電源１２を加えた電源から操舵補助のためにモータ４に供給される電力の大きさのことである。本発明では、バッテリ７非故障時には、ステップＳ５において「Ｎｏ」と判断され、ステップＳ１２において、前述したような通常のアシスト処理が行われる。この場合、ゲインは「１」であるので、操舵トルク及び車速に基づいて推定される、必要な操舵補助力を得るための所要電力がモータ４に供給される。一方、バッテリ７故障時には、前記アシスト指令値又は基準アシスト値を、エネルギー残量に応じて減らした値に基づいてモータ４に電力を供給している。

操舵補助の大きさは、アシスト指令値にゲインを乗じる以外に、図４に示されるようなマップに基づいて決定されるアシストゲイン（低減値）をアシスト指令値に乗じて求めることもできる。図４において、横軸はステップＳ１０において求められるゲインであり、縦軸は、このゲインに応じて設定されるアシストゲイン（低減値）である。図４に示される例では、ゲインが０．５〜１の間は、アシストゲインを「１」とし、ゲインが０〜０．５の間は、ゲイン「０」においてアシストゲインが「０．１」となるように直線的にアシストゲインを低減させている。エネルギー残量が初期エネルギー量の半分になるまでは、バッテリ非故障時と同様の操舵補助を行い、エネルギー残量が初期エネルギー量の半分になった時点で、エネルギー残量に応じて徐々に操舵補助力を緩漸減させている。

また、図４のマップに代えて図５に示されるようなマップに基づいてアシストゲインを決めることもできる。図５に示される例では、ゲインが０．５〜１の間は、図４に示される例と同様にアシストゲインを「１」としているが、ゲインが０〜０．５の間では、上に凸の曲線に沿うようにアシストゲインを低減させている。この場合は、図４に示される例よりもスムーズに操舵補助力を低減させることができる。すなわち、最初は緩やかに操舵補助を低減させ、エネルギー残量が少なくなるにつれて低減率を大きくすることにより、ドライバーに対する操舵補助低減に起因する違和感を少なくすることができる。

図４〜５に示されるマップに基づいてアシストゲインを決定し、このアシストゲインをアシスト指令値に乗じるほうが、ステップＳ１０において求められるゲインをそのままアシスト指令値に乗じるよりも、操舵補助力を設定する自由度が高くなるという点で好ましい。なお、ゲインとアシストゲインとの関係を数式化して、この数式に基づいてアシストゲインを求めることもできる。

次に、ステップＳ４における主電源情報の取得について、図６のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、バッテリ７が故障したか否かを判定する処理の一例を示すものであり、制御回路２３は、この処理を繰り返し実行する。まず、ステップＳ４１において、制御回路２３は、角度センサ３１から入力される角度位置信号を時間で微分してモータ４（ロータ４ｒ）の回転速度ω［rad/sec］を求め、これに、予め実測して得られた逆起電圧定数Ｋｅを乗じて逆起電力Ｖ_Gを演算する。すなわち、Ｖ_G＝Ｋｅ・ωである。

演算後、制御回路２３は、逆起電力Ｖ_Gが、所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。モータ４が高速で回転しているときは逆起電力がバッテリ７の電圧を上回り、逆起電力による電流がバッテリ７に流れ込む（逆流する）ことがあるが、これは異常ではない。従って、このような場合には故障判定を行わないように、バッテリ７の電圧より低い、適切な所定値を設定する必要がある。そこで、制御回路２３は、逆起電力Ｖ_Gが所定値を超えている場合には判定処理を終了し（中止し）、他方、所定値以下である場合には、電圧検出器２７から出力される電圧Ｖ_Bの読み取りを行う（ステップＳ４３）。

次に、制御回路２３は、電圧Ｖ_Bの大きさ及び符号から、バッテリ７に所定値（ステップＳ４２の所定値とは無関係）を超える逆流電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ４４）。この所定値は、バッテリ７の故障により、バッテリ外から電流が流れ込むときの電流値を推定又は実測して設定される。逆流電流の大きさが所定値以下であれば、判定処理は終了となり、所定値を超える場合には、制御回路２３は、バッテリ７が故障していると判定し（ステップＳ４５）、バッテリ故障時の処理を行う。

具体的には、制御回路２３は、バッテリ故障の検出によりＭＯＳ−ＦＥＴ９をオフ状態とし、ＭＯＳ−ＦＥＴ１３をオン状態とする（充放電回路３００の第２の出力状態）。この結果、補助電源１２の出力電圧により、モータ４に電力が供給される。これにより、バッテリ７が電圧を喪失しても、短時間であれば、モータ４に必要な電力を供給することができる。従って、バッテリ７が故障したときでも、車両を安全な場所に退避させるために必要な操舵補助力を生じさせることができる。

以上のように、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１によれば、制御回路２３は、バッテリ７の故障を検出したとき、充放電回路３００の第２の出力状態を選択することにより、バッテリ７に補助電源１２を直列に接続した状態の出力電圧によりモータ４に電力を供給させる。従って、バッテリ７が故障しても、短時間であれば、補助電源１２によって必要な操舵補助力を生じさせ、電動パワーステアリング１の動作を維持することができる。

図２は、本発明の他の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の回路図を示しており、この実施の形態では、バックアップ電源１１がバッテリ７と並列に配設されており、このバックアップ電源１１とバッテリ７との並列体に対して補助電源１２が直列に接続されている。なお、図２において、図１に示される実施の形態と同一の構成ないしは要素には、図１と同じ参照符号を付している。そして、簡単のため、それらの説明は省略する。

バックアップ電源１１は、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池で構成されており、バッテリ７と並列に接続され得る状態にある。なお、厳密には、「バッテリ７と並列に」ではなく、「バッテリ７とリアクトル２６とを互いに直列に接続したものに対して並列に」であるが、前述のようにリアクトル２６における電圧降下は小さいので、実質的には、バックアップ電源１１はバッテリ７と並列に接続される、と解することができる。また、バッテリ７の＋側電路ＬＢと、バックアップ電源１１の＋側電路(電路Ｌ１)とは、開閉制御可能なスイッチとしてのリレー接点８を介して互いに接続されている。

図２に示される回路構成において、バッテリ７からの電圧は、ダイオード２１を介して、制御電源Ｖｃｃとなる。また、バックアップ電源１１の電圧も、ダイオード２２を介して、制御電源Ｖｃｃとなる。このようにして、電源を２系統とする制御電源回路４００が構成されている。リレー接点８が閉じているときはバッテリ７とバックアップ電源１１とは互いに並列であり、両者は一体として制御電源Ｖｃｃの提供に寄与しているが、リレー接点８が開いているときは、バッテリ７とバックアップ電源１１とが互いに独立して制御電源Ｖｃｃを提供し得る状態となる。

図２に示される実施の形態において、バッテリ７の故障が検出されると、制御回路２３は、リレー接点８をオフ（開）の状態とする。このとき制御電源電圧Ｖｃｃは、故障したバッテリ７からは供給されなくなるが、バックアップ電源１１から供給されることにより、制御回路２３その他の、制御電源電圧Ｖｃｃを必要とする回路要素に提供されている制御電源電圧Ｖｃｃは維持される。

なお、仮に、バッテリ７が故障したときリレー接点８が閉じたままになっていると、電圧低下した電路ＬＢの電位が制御電源電圧Ｖｃｃに影響を与え、また、バックアップ電源１１からバッテリ７に逆流電流が流れ続ける。しかしながら、バッテリ７の故障時にリレー接点８を開くことにより、故障したバッテリ７の影響を速やかに排除して、バックアップ電源１１から確実に制御電源電圧Ｖｃｃを供給することができる。

前記実施の形態の制御電源回路４００においては、リレー接点８を、開閉制御可能なスイッチとして使用したが、これに代えて、ＭＯＳ-ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を使用することも可能である。

また、前記実施の形態では、モータ４への電力供給に補助電源１２を使用するか否かを決めるに当たって、制御回路２３は、必要とされる操舵補助力を得るための所要電力を推定し、これを基準値と比較するとしたが、これ以外の決め方も可能である。例えば、モータ駆動回路５に供給される電流は、制御回路２３、ゲート駆動回路６及びモータ駆動回路５によるアシスト制御によって、必要とされる操舵補助力に応じて変化する。従って、バッテリ７の電圧と、モータ駆動回路５に供給される電流とを実際に検出して、これらを乗じて電力の現在値を求め、この現在値が、バッテリ７のみから電力供給する場合の最大電力以下であればバッテリ７のみから電力を供給し、当該最大電力を超えていればバッテリ７と補助電源１２との直列電源から電力を供給する、としてもよい。

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の回路図である。本発明の他の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の回路図である。アシスト処理を示すフローチャートである。残量エネルギー割合に応じたアシストゲインマップの一例を示す図である。残量エネルギー割合に応じたアシストゲインマップの他の例を示す図である。バッテリの故障判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１電動パワーステアリング装置
４モータ
７バッテリ
８リレー接点
１１バックアップ電源
１２補助電源
２３制御回路
２８故障検出器
２９電圧検出器
３０電圧検出器
１００充電回路
２００放電回路
３００充放電回路
４００制御電源回路

Claims

補助電源を備えており、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記モータへの電力供給を制御する制御回路が、バッテリ故障時に前記補助電源によりモータに電力を供給するに際し、当該補助電源のエネルギー残量に応じてモータへの供給電力を調整して操舵補助力を緩漸減させるように構成されたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記制御回路は、
前記補助電源によるバックアップ開始時点における当該補助電源の電圧から、補助電源の初期充電エネルギー量を算出し、
この初期充電エネルギー量から前記補助電源の消費エネルギー量を減じてエネルギー残量を算出し、
このエネルギー残量を前記初期充電エネルギー量で除した値であるゲインを、バッテリ非故障時における基準アシスト値に乗じて操舵補助力を緩漸減させる請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記制御回路は、
前記補助電源によるバックアップ開始時点における当該補助電源の電圧から、補助電源の初期充電エネルギー量を算出し、
この初期充電エネルギー量から前記補助電源の消費エネルギー量を減じてエネルギー残量を算出し、
このエネルギー残量を前記初期充電エネルギー量で除した値であるゲインに応じた値であって前記制御回路の記憶部に当該ゲインに対応して予め記憶されている低減値を、バッテリ非故障時における基準アシスト値に乗じて操舵補助力を緩漸減させる請求項１記載の電動パワーステアリング装置。