JP2010095132A - 車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 補助電源５０の電源供給を適切なタイミングで行うことにより、運転者に対して操舵違和感を与えないようにする。
【解決手段】 昇圧回路４０からモータ駆動回路３０への電源供給ラインに補助電源５０を並列に接続するとともに、補助電源５０からモータ駆動回路３０への放電路を開閉するスイッチ５１を設ける。電源制御部６２は、操舵操作量（操舵トルク、操舵角、操舵速度）に基づいて、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定し、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定したときに、スイッチ５１をオンにして２電源供給モードに切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載電源と、車載電源により充電される補助電源との両方を使って電気アクチュエータの駆動回路へ電源供給して車輪を転舵する車両のステアリング装置に関する。

従来から、例えば、電動パワーステアリング装置においては、操舵ハンドルの回動操作に対して操舵アシストトルクを付与するように電動モータを備え、この電動モータの通電制御を行って操舵アシストトルクを調整する。こうした電動パワーステアリング装置は、その電源として車載電源を使用するが消費電力量が大きい。そのため、例えば、特許文献１に提案された装置では、車載電源を補助する補助電源を備えている。この補助電源は、車載電源からモータ駆動回路への電源供給ラインに並列に接続されて車載電源により充電され、蓄電した電力を使ってモータ駆動回路へ電源供給できる構成になっている。また、補助電源からモータ駆動回路への給電／非給電を切り替えるためのスイッチを備えており、電動モータを作動させる目標電力値が閾値を上回ったときに、スイッチをオンして補助電源からモータ駆動回路への電源供給を補助する。
特開２００７−９１１２２

しかしながら、この特許文献１に提案された装置では、操舵トルクと車速に基づいて目標電力値を演算し、演算された目標電力値が閾値を上回ったときにスイッチがオンするものであるため、補助電源による電源供給が遅れてしまうことがある。補助電源による電源供給が遅れてしまうと、電動モータへの電力供給量が不足して適切な操舵アシストが得られない欠落期間が発生してしまい、運転者に対して操舵違和感を与えてしまう。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、補助電源の電源供給を適切なタイミングで行うことにより、運転者に対して操舵違和感を与えないようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車輪を転舵するための力を発生する電気アクチュエータと、車載電源から電源供給され前記電気アクチュエータを駆動する駆動回路と、運転者の操舵操作に基づいて前記駆動回路を制御して前記電気アクチュエータへの通電量を制御する通電制御手段と、前記車載電源から前記駆動回路への電源供給路に並列に接続されて、前記車載電源により充電されるとともに、蓄電した電力を使って前記駆動回路への電源供給を補助する補助電源と、前記補助電源から前記駆動回路への放電路を開閉するスイッチと、前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定する推定手段と、前記推定手段により前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定されたとき、前記スイッチを閉じるスイッチ制御手段とを備えたことにある。

この発明においては、車載電源から電気アクチュエータの駆動回路への電源供給路に補助電源が接続されている。この補助電源は、車載電源により充電され、蓄電した電力を使って駆動回路への電源供給を補助する。電気アクチュエータは、車輪を転舵するための力を発生するもので、例えば、運転者の操舵操作を補助するように操舵補助力を発生するものや、運転者の操舵操作力を使わずに車輪を転舵するものであってもよい。電気アクチュエータとしては、例えば、電動モータが使用され、駆動回路としては、例えば、インバータ回路やＨブリッジ回路などのモータ駆動回路が使用される。通電制御手段は、運転者の操舵操作に基づいて駆動回路を制御する。例えば、操舵ハンドルに働いた操舵トルクが大きくなるほど電動モータの通電量を増大させるように駆動回路を制御する。これにより、電気アクチュエータに流れる通電量が制御されて、操舵操作に応じた転舵力が発生する。

補助電源から駆動回路への放電路にはスイッチが設けられており、スイッチが閉じられているときのみ、補助電源から駆動回路へ電源供給可能となっている。このスイッチが閉じられるタイミングは、推定手段の推定により決定される。推定手段は、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定する。つまり、車載電源だけでは電力供給量不足を生じる状況が直後（現時点から直後）に到来する可能性がある否か推定する。そして、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定された場合には、スイッチ制御手段がスイッチを閉じて電気アクチュエータの大電力駆動に備える。従って、運転者が大きく操舵操作をして電気アクチュエータが大電力で駆動されるときには、すでに、スイッチが閉じられて補助電源から電源供給補助できる状態になっているため、電力供給遅れが生じなく、応答性良く電気アクチュエータを駆動することができる。この結果、運転者に対して操舵違和感を与えない。

本発明の他の特徴は、操舵ハンドルの操舵操作量を検出する操舵操作量検出手段を備え、前記推定手段は、前記検出された操舵操作量が設定操舵操作量よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することにある。

電気アクチュエータで消費される電力は、操舵操作量に応じて変化する。従って、操舵操作量が設定操舵操作量よりも大きくなったときには、その直後に補助電源による電源供給補助が必要となる可能性（電気アクチュエータが大電力で駆動される可能性）があると推定できる。そこで、本発明においては、操舵操作量検出手段により操舵ハンドルの操舵操作量を検出し、検出した操舵操作量が設定操舵操作量よりも大きくなったときに、推定手段が、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定し、スイッチ制御手段がスイッチを閉成する。従って、電気アクチュエータが大電力で駆動される前に、補助電源により電源供給補助できる体制に切り替えておくことができる。

この場合、前記操舵操作量検出手段は、前記操舵ハンドルの操舵角を検出するものであり、前記推定手段は、前記検出された操舵角が設定操舵角よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定するとよい。
また、前記操舵操作量検出手段は、前記操舵ハンドルに働いた操舵トルクを検出するものであり、前記推定手段は、前記検出された操舵トルクが設定トルクよりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定するとよい。
また、前記操舵操作量検出手段は、前記操舵ハンドルの操舵速度を検出するものであり、前記推定手段は、前記検出された操舵速度が設定操舵速度よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定するとよい。

操舵ハンドルの操舵角、操舵ハンドルに働いた操舵トルク、操舵ハンドルの操舵速度の少なくとも１つが設定値よりも大きくなったときには、その直後に補助電源による電源供給補助が必要となる可能性（電気アクチュエータが大電力で駆動される可能性）があると推定できる。そこで、本発明においては、この３つの操舵操作量の少なくとも１つに基づいて、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定したときにスイッチを閉成する。従って、電気アクチュエータが大電力で駆動される前に、補助電源により電源供給補助できる体制に切り替えておくことができる。尚、上記３つの操舵操作量を検出し、そのうちの１つでも設定値よりも大きくなったときに、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定するようにしてもよい。また、操舵操作量における各設定値（設定操舵角、設定トルク、設定操舵速度）は、その設定値と等しい量の操舵操作が行われたときには、通電制御手段が補助電源による電源供給補助を必要としないレベルの電力で電気アクチュエータを駆動できる値に設定されるものである。

本発明の他の特徴は、車速を検出する車速検出手段を備え、前記推定手段は、前記検出された車速が設定車速よりも低速になったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することにある。

据え切り操作時においては、電気アクチュエータの必要電力が大きくなる。一方、ある程度の速度で車両が走行している場合には、車輪を転舵するために必要となる電気アクチュエータの電力は少なくてすむ。そこで、本発明においては、車速が設定車速よりも低速になったときには、その直後に補助電源による電源供給補助が必要となる可能性があると推定する。従って、据え切り操作が行われるときには、その前からスイッチが閉成されているため、補助電源による電源供給補助により電気アクチュエータに十分な電力を供給することができる。この結果、電源供給補助が遅れないため、運転者に操舵違和感を与えない。

本発明の特徴は、前記車載電源の出力電圧を昇圧し、昇圧した電源を前記駆動回路と前記補助電源に供給する昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電流を検出する昇圧電流検出手段とを備え、前記推定手段は、前記検出された昇圧回路の出力電流が設定電流よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することにある。

本発明においては、車載電源の出力は、昇圧回路により昇圧されて駆動回路と補助電源とに供給される。車載電源を使って電気アクチュエータが駆動されるときには、昇圧回路から駆動回路に電流が流れる。この昇圧回路の出力電流は、昇圧電流検出手段により検出され、その大きさが設定電流よりも大きくなったとき、推定手段が補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定する。昇圧回路は、定格出力が決められているため、それ以上の電力を出力することができない。従って、設定電流を、昇圧回路の定格出力が得られる電流値よりも小さな値に設定しておくことで、補助電源による電源供給補助が必要となる前に、事前に、スイッチを閉成しておくことができる。この結果、電源供給補助が遅れないため、運転者に操舵違和感を与えない。

本発明の他の特徴は、前記補助電源の充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記推定手段が前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定した場合であっても、前記補助電源の充電状態が予め設定した基準充電状態を下回る場合には、前記スイッチの閉成動作を禁止する禁止手段を備えたことにある。

この場合、前記充電状態検出手段は、前記補助電源の出力電圧を検出し、その検出した出力電圧を前記補助電源の充電状態とみなすとよい。

本発明においては、充電状態検出手段が補助電源の充電状態を検出する。例えば、補助電源の出力電圧を検出して、その出力電圧の高低により補助電源の充電状態を検出する。補助電源の充電状態が良好であれば、補助電源から電力を引き出して電気アクチュエータに供給しても問題ないが、補助電源の充電状態が良好でない場合（蓄電量が不足している場合）には、そこから更に電力を引き出すと、補助電源が劣化して寿命が低下してしまうおそれがある。特に、二次電池（化学電池）を補助電源として用いた場合には、その傾向が強い。そこで、充電状態検出手段により検出した充電状態が予め設定した基準充電状態を下回る場合、例えば、補助電源の出力電圧が基準電圧を下回る場合には、禁止手段がスイッチの閉成動作を禁止する。従って、補助電源から放電しないため補助電源の劣化を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両のステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態として車両の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。

本実施形態の車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ２０と、電動モータ２０を駆動するためのモータ駆動回路３０と、主電源１００の出力電圧を昇圧してモータ駆動回路３０に電源供給する昇圧回路４０と、昇圧回路４０とモータ駆動回路３０との間の電源供給回路に並列接続される補助電源５０と、電動モータ２０および昇圧回路４０の作動を制御する電子制御装置６０とを主要部として備えている。

ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲを転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、タイロッド１５Ｌ，１５Ｒを介して左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲのナックル（図示略）が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲは、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。

ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ２０が組み付けられている。この電動モータ２０は、本発明の電気アクチュエータに相当する。電動モータ２０の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲの操舵をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２０の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。

ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。操舵トルクセンサ２１は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクに応じた信号を出力する。この操舵トルクセンサ２１から出力される信号により検出される操舵トルクの値を、以下、操舵トルクＴｘと呼ぶ。操舵トルクＴｘは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクＴｘを正の値で、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクＴｘを負の値で示す。従って、操舵トルクＴｘの大きさは、その絶対値の大きさとなる。

電動モータ２０には、回転角センサ２２が設けられる。この回転角センサ２２は、電動モータ２０内に組み込まれ、電動モータ２０の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力する。この回転角センサ２２の検出信号は、電動モータ２０の回転角および回転角速度の計算に利用される。一方、この電動モータ２０の回転角は、操舵ハンドル１１の操舵角に比例するものであるので、操舵ハンドル１１の操舵角としても共通に用いられる。また、電動モータ２０の回転角を時間微分した回転角速度は、操舵ハンドル１１の操舵角速度に比例するものであるため、操舵ハンドル１１の操舵速度としても共通に用いられる。以下、回転角センサ２２の出力信号により検出される操舵ハンドル１１の操舵角の値を操舵角θｘと呼び、その操舵角θｘを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵速度ωｘと呼ぶ。操舵角θｘは、正負の値により操舵ハンドル１１の中立位置に対する右方向および左方向の舵角をそれぞれ表す。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の中立位置を「０」とし、中立位置に対する右方向への舵角を正の値で示し、中立位置に対する左方向への舵角を負の値で示す。

尚、本願明細書においては、操舵トルクＴｘ、操舵角θｘ、操舵速度ωｘについて設定値と比較するが、この比較にあたっては、その大きさ、つまり、絶対値を使って比較する。

モータ駆動回路３０は、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる６個のスイッチング素子３１〜３６により３相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とを直列接続した回路と、第３スイッチング素子３３と第４スイッチング素子３４とを直列接続した回路と、第５スイッチング素子３５と第６スイッチング素子３６とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における２つのスイッチング素子間（３１−３２，３３−３４，３５−３６）から電動モータ２０への電源供給ライン３７を引き出した構成を採用している。

第１スイッチング素子３１，第３スイッチング素子３３，第５スイッチング素子３５のドレインは、それぞれ後述する昇圧駆動ライン１１３に接続され、第２スイッチング素子３２，第４スイッチング素子３４，第６スイッチング素子３６のソースは、それぞれ接地ライン１１１に接続される。モータ駆動回路３０から電動モータ２０への電源供給ライン３７には、電流センサ３８が設けられる。この電流センサ３８は、各相ごとに流れる電流をそれぞれ検出（測定）し、その検出した電流値に対応した検出信号を電子制御装置６０に出力する。以下、この測定された電流値を、モータ電流ｉuvwと呼ぶ。また、この電流センサ３８をモータ電流センサ３８と呼ぶ。

各スイッチング素子３１〜３６は、それぞれゲートが電子制御装置６０のアシスト制御部６１（後述する）に接続され、アシスト制御部６１からのＰＷＭ制御信号によりデューティ比が制御される。これにより電動モータ２０の駆動電圧が目標電圧に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子３１〜３６を構成するＭＯＳ−ＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。

次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。
電動パワーステアリング装置は、主電源１００から電源供給される。主電源１００は、主バッテリ１０１と、エンジンの回転により発電するオルタネータ１０２とを並列接続して構成される。主バッテリ１０１としては、定格出力電圧が１２Ｖの一般の車載バッテリが用いられる。

この主電源１００は、電動パワーステアリング装置だけでなく他の車載電気負荷への電源供給も共通して行うもので本発明の車載電源に相当する。主バッテリ１０１の電源端子（＋端子）に接続される電源供給元ライン１０３は、制御系電源ライン１０４と駆動系電源ライン１０５とに分岐する。制御系電源ライン１０４は、電子制御装置６０のみに電源供給するための電源ラインとして機能する。駆動系電源ライン１０５は、モータ駆動回路３０と電子制御装置６０との両方に電源供給する電源ラインとして機能する。

制御系電源ライン１０４には、イグニッションスイッチ１０６が接続される。駆動系電源ライン１０５には、電源リレー１０７が接続される。この電源リレー１０７は、電子制御装置６０からの制御信号によりオンして電動モータ２０への電力供給回路を形成するものである。制御系電源ライン１０４は、電子制御装置６０の電源＋端子に接続されるが、その途中で、イグニッションスイッチ１０６よりも負荷側（電子制御装置６０側）においてダイオード１０８を備えている。このダイオード１０８は、カソードを電子制御装置６０側、アノードを主電源１００側に向けて設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。

駆動系電源ライン１０５には、電源リレー１０７よりも負荷側において制御系電源ライン１０４と接続する連結ライン１０９が分岐して設けられる。この連結ライン１０９は、制御系電源ライン１０４のダイオード１０８接続位置よりも電子制御装置６０側に接続される。また、連結ライン１０９には、ダイオード１１０が接続される。このダイオード１１０は、カソードを制御系電源ライン１０４側に向け、アノードを駆動系電源ライン１０５側に向けて設けられる。従って、連結ライン１０９を介して駆動系電源ライン１０５から制御系電源ライン１０４には電源供給できるが、制御系電源ライン１０４から駆動系電源ライン１０５には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン１０５および接地ライン１１１は昇圧回路４０に接続される。また、接地ライン１１１は、電子制御装置６０の接地端子にも接続される。

昇圧回路４０は、駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間に設けられるコンデンサ４１と、コンデンサ４１の接続点より負荷側の駆動系電源ライン１０５に直列に設けられる昇圧用コイル４２と、昇圧用コイル４２の負荷側の駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間に設けられる第１昇圧用スイッチング素子４３と、第１昇圧用スイッチング素子４３の接続点より負荷側の駆動系電源ライン１０５に直列に設けられる第２昇圧用スイッチング素子４４と、第２昇圧用スイッチング素子４４の負荷側の駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間に設けられるコンデンサ４５とから構成される。昇圧回路４０の二次側には、昇圧電源ライン１１２が接続される。

本実施形態においては、この昇圧用スイッチング素子４３，４４としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いるが，他のスイッチング素子を用いることも可能である。また、図中に回路記号で示すように、昇圧用スイッチング素子４３，４４を構成するＭＯＳ−ＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。

昇圧回路４０は、電子制御装置６０の電源制御部６２（後述する）により昇圧制御される。電源制御部６２は、第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のゲートに所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子４３，４４をオン・オフし、主電源１００から供給された電源を昇圧して昇圧電源ライン１１２に所定の出力電圧を発生させる。この場合、第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４は、互いにオン・オフ動作が逆になるように制御される。昇圧回路４０は、第１昇圧用スイッチング素子４３をオン、第２昇圧用スイッチング素子４４をオフにして昇圧用コイル４２に短時間だけ電流を流して昇圧用コイル４２に電力をため、その直後に、第１昇圧用スイッチング素子４３をオフ、第２昇圧用スイッチング素子４４をオンにして昇圧用コイル４２にたまった電力を出力するように動作する。

第２昇圧用スイッチング素子４４の出力電圧は、コンデンサ４５により平滑される。従って、安定した昇圧電源が昇圧電源ライン１１２から出力される。この場合、周波数特性の異なる複数のコンデンサを並列に接続して平滑特性を向上させるようにしてもよい。また、昇圧回路４０の入力側に設けたコンデンサ４１により、主電源１００側へのノイズが除去される。

昇圧回路４０の出力電圧（昇圧電圧）は、第１、第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比制御により調整可能となっている。本実施形態においては、２０Ｖ〜５０Ｖの範囲で調整できるように構成される。昇圧回路４０の出力は、定格出力以下となるように制限されており、電動モータ２０の駆動に必要な電力が定格出力を上回る場合には、昇圧電圧が目標電圧を維持できずに低下する。尚、昇圧回路４０として、汎用のＤＣ−ＤＣコンバータを使用することもできる。

昇圧回路４０の出力側となる昇圧電源ライン１１２には、電流センサ４６と電圧センサ４７が設けられる。電流センサ４６は、電子制御装置６０の電源制御部６２に接続され、昇圧回路４０の出力電流である昇圧電流ｉoutを表す信号を電源制御部６２に出力する。また、電圧センサ４７は、電子制御装置６０の電源制御部６２に接続され、昇圧回路４０の出力電圧である昇圧電圧ｖoutを表す信号を電源制御部６２に出力する。以下、電流センサ４６を昇圧電流センサ４６と呼び、電圧センサ４７を昇圧電圧センサ４７と呼ぶ。

昇圧電源ライン１１２は、昇圧駆動ライン１１３と充放電ライン１１４とに分岐する。昇圧駆動ライン１１３は、モータ駆動回路３０の電源入力部に接続される。充放電ライン１１４は、補助電源５０のプラス端子に接続される。

補助電源５０は、昇圧回路４０により充電され、モータ駆動回路３０で大電力を必要としたときに、主電源１００を補助してモータ駆動回路３０に電源供給する蓄電池である。従って、補助電源５０は、昇圧回路４０の出力電圧相当の電圧を維持できるように複数の蓄電セルを直列に接続して構成される。補助電源５０としては、例えば、ニッケル水素電池等の二次電池が使用される。補助電源５０の接地端子は、接地ライン１１１に接続される。

充放電ライン１１４には、スイッチ５１が設けられる。このスイッチ５１は、本実施形態においては、ＭＯＳ−ＦＥＴが用いられる。スイッチ５１は、ＭＯＳ−ＦＥＴに寄生する寄生ダイオードの向きが補助電源５０の充電方向にのみ通電可能となるように向けて接続される。従って、スイッチ５１は、補助電源５０からモータ駆動回路３０への放電路を開閉する素子となる。スイッチ５１は、そのゲートが電子制御装置６０の電源制御部６２に接続され、電源制御部６２から出力される信号により開閉制御される。尚、寄生ダイオードの通電容量が不足する場合には、別途、図示しないダイオードを寄生ダイオードと同じ向きに並列に接続するとよい。

補助電源５０には、その端子電圧を検出する電圧センサ５２が設けられる。この電圧センサ５２は、電子制御装置６０の電源制御部６２に接続され、電源制御部６２に対して測定値である補助電源電圧ｖsubを表す信号を出力する。以下、この電圧センサ５２を補助電源電圧センサ５２と呼ぶ。

電子制御装置６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、その機能から、アシスト制御部６１と電源制御部６２とに大別される。アシスト制御部６１と電源制御部６２とは、互いに制御指令や制御データ等の授受が可能に設けられる。アシスト制御部６１は、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２２、モータ電流センサ３８、車速センサ２３を接続し、操舵トルクＴｘ、操舵角θｘ、モータ電流ｉuvw、車速Ｖｘを表すセンサ信号を入力する。アシスト制御部６１は、これらのセンサ信号に基づいて、モータ駆動回路３０にＰＷＭ制御信号を出力して電動モータ２０を駆動制御し、運転者の操舵操作をアシストする。また、アシスト制御部６１に入力されたセンサ信号は、電源制御部６２にも出力されるように構成されている。

電源制御部６２は、昇圧電流センサ４６、昇圧電圧センサ４７、補助電源電圧センサ５２を接続し、昇圧電流ｉout、昇圧電圧ｖout、補助電源電圧ｖsubを表すセンサ信号を入力する。電源制御部６２は、検出した出力電圧ｖoutをフィードバックして、予め設定した目標昇圧電圧が得られるように昇圧回路４０にＰＷＭ制御信号を出力する。昇圧回路４０は、入力したＰＷＭ制御信号にしたがって第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比を制御することにより、その昇圧電圧を目標電圧に制御する。また、電源制御部６２は、スイッチ５１のゲートを接続し、後述する電源供給モード切替制御ルーチンの実行によりスイッチ５１のオン／オフ状態を切り替えて、モータ駆動回路３０への電源供給状態を切り替える。また、電源制御部６２には、運転者に対して補助電源５０の充電状態不良を報知するための報知器６３（例えば、ランプ）が接続されている。

次に、電子制御装置６０のアシスト制御部６１が行う操舵アシスト制御処理について説明する。図２は、アシスト制御部６１により実施される操舵アシスト制御ルーチンを表し、電子制御装置６０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。操舵アシスト制御ルーチンは、イグニッションスイッチ１０６の投入（オン）により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。

本制御ルーチンが起動すると、アシスト制御部６１は、まず、ステップＳ１１において、車速センサ２３によって検出された車速Ｖｘと、操舵トルクセンサ２１によって検出した操舵トルクＴｘとを読み込む。

続いて、ステップＳ１２において、図３に示すアシストトルクテーブルを参照して、入力した車速Ｖｘおよび操舵トルクＴｘに応じて設定される基本アシストトルクＴasを計算する。アシストトルクテーブルは、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴｘの増加にしたがって基本アシストトルクＴasも増加し、しかも、車速Ｖｘが低くなるほど大きな値となるように設定される。尚、図３のアシストトルクテーブルは、右方向の操舵トルクＴｘに対する基本アシストトルクＴasの特性を表すが、左方向の特性については方向が反対になるだけで絶対値でみれば同じである。

続いて、アシスト制御部６１は、ステップＳ１３において、この基本アシストトルクＴasに補償トルクを加算して目標指令トルクＴ＊を計算する。この補償トルクは、操舵角θｘに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵速度ωｘに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、回転角センサ２２にて検出した電動モータ２０の回転角（操舵ハンドル１１の操舵角θｘに相当）を入力して行う。また、操舵速度ωｘについては、操舵ハンドル１１の操舵角θｘを時間で微分して求める。尚、操舵速度ωｘについては、電動モータ２０で発生する逆起電力から推定してもよい。

次に、アシスト制御部６１は、ステップＳ１４において、目標指令トルクＴ＊に比例した目標電流ｉas＊を計算する。目標電流ｉas＊は、目標指令トルクＴ＊をトルク定数で除算することにより求められる。

続いて、アシスト制御部６１は、ステップＳ１５において、電動モータ２０に流れるモータ電流ｉuvwをモータ電流センサ３８から読み込む。続いて、ステップＳ１６において、このモータ電流ｉuvwと先に計算した目標電流ｉas＊との偏差Δｉを計算し、この偏差Δｉに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧ｖ＊を計算する。

そして、アシスト制御部６１は、ステップＳ１７において、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３０に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、モータ駆動回路３０のスイッチング素子３１〜３６のデューティ比が制御されて、運転者の操舵操作に応じた所望のアシストトルクが得られる。尚、この操舵アシスト制御ルーチンを実行するアシスト制御部６１が本発明の通電制御手段に相当する。

こうした操舵アシスト制御の実行中においては、特に、低速走行時でのハンドル操作や、速いハンドル回動操作したときには大きな電力が必要とされる。しかし、一時的な大電力消費に備えて主電源１００の大容量化を図ることは好ましくない。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置においては、主電源１００の大容量化を図らずに、一時的な大電力消費時に補助電源５０から電源供給を補助する構成を採用している。そして、電動モータ２０を大電力で駆動する必要がないときには、スイッチ５１をオフ状態に保持して、補助電源５０への充電のみ可能な状態にする。また、電動モータ２０を効率的に駆動するために昇圧回路４０を備え、昇圧した電力をモータ駆動回路３０および補助電源５０に供給するシステムを構成している。

電動パワーステアリング装置においては、操舵アシスト制御ルーチンにおいて、目標電流ｉas＊を演算するため、電動モータ２０にて大電力消費する時期は把握できる。しかし、演算して得られた目標電流ｉas＊に基づいて、スイッチ５１をオンして補助電源５０による電源供給補助を開始するようにしていては、電源供給補助が遅れてしまい目標電流ｉas＊を供給できなくなるおそれがある。この場合には、一時的に操舵アシストトルクが不足してしまい、運転者に操舵違和感を与えてしまう。

そこで、本実施形態においては、操舵アシスト制御ルーチンとは独立して、電源制御部６２が電源供給モード切替制御ルーチンを実行することにより、こうした不具合を解消する。

以下、電子制御装置６０の電源制御部６２が行う電源供給モード切替制御処理について説明する。図４，図５は、電源制御部６２により実施される電源供給モード切替制御ルーチンの第１実施形態を表すフローチャートである。この電源供給モード切替制御ルーチンは、電子制御装置６０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。電源供給モード切替制御ルーチンは、イグニッションスイッチ１０６がオンされて初期診断が完了した後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。

本電源供給モード切替制御ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、ステップＳ２１において、フラグＦが「０」か否かについて判断する。このフラグＦは、スイッチ５１の状況を表すもので、Ｆ＝０にてスイッチ５１がオフ状態を、Ｆ＝１にてスイッチ５１がオン状態を表す。本制御ルーチンの起動時においては、フラグＦは「０」に設定されている。Ｆ＝０となる状態においては、補助電源５０の放電路は開いているため、補助電源５０からの電源供給補助は不能になっている。

まず、フラグＦ＝０の場合から説明する。フラグＦ＝０の場合には、ステップＳ２２において、操舵トルクセンサ２１にて検出される操舵トルクＴｘを読み込む。この操舵トルクＴは、アシスト制御部６１にて行うアシスト制御処理に使用されるデータであり、アシスト制御部６１から読み込まれる。続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２３において、操舵トルクＴｘの大きさ（絶対値）が設定トルクＴ１より大きいか否かを判断する。運転者がハンドル操作を行うときには、操舵トルクが発生する。従って、操舵トルク｜Ｔｘ｜が増加するときには、その直後に電動モータ２０が大電力で駆動される可能性があると推定できる。

そこで、本実施形態においては、電動モータ２０の大電力駆動を事前に予測するための判定値として設定トルクＴ１を設定し、操舵トルク｜Ｔｘ｜と設定トルクＴ１とを比較する。そして、操舵トルク｜Ｔｘ｜が設定トルクＴ１より大きくなったときに、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定し、逆に、操舵トルク｜Ｔｘ｜が設定トルクＴ１以下であれば、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。従って、この設定トルクＴ１は、補助電源５０による電源供給補助がなくても主電源１０による電源供給だけで電力不足を生じない範囲の値に設定されている。

また、設定トルクＴ１の大きさは、仮に操舵トルクが上昇しても補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況に達するまでの時間が本電源供給モード切替制御の制御周期よりも長くなる値に設定される。従って、操舵トルクＴｘが設定トルクＴ１以下であれば、たとえ操舵トルクが上昇しても次の制御周期までには電動モータ２０への電力供給量不足を生じないため、この段階では、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。

操舵トルク｜Ｔｘ｜が設定トルクＴ１以下であれば、ステップＳ２４において、操舵角センサ２２にて検出される操舵角θｘを読み込む。この操舵角θｘについてもアシスト制御部６１にて行うアシスト制御処理に使用されるデータであり、アシスト制御部６１から読み込まれる。続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２５において、操舵角θｘの大きさ（絶対値）が設定操舵角θ１より大きいか否かを判断する。運転者がハンドル操作を行うときには、操舵角｜θｘ｜が増加する。従って、操舵角｜θｘ｜が増加するときには、その直後に電動モータ２０が大電力で駆動される可能性があると推定できる。

そこで、本実施形態においては、電動モータ２０の大電力消費を事前に予測するための判定値として設定操舵角θ１を設定し、操舵角｜θｘ｜と設定操舵角θ１とを比較する。そして、操舵角｜θｘ｜が設定操舵角θ１より大きくなったときに、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定し、逆に、操舵角｜θｘ｜が設定操舵角θ１以下であれば、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。従って、この設定操舵角θ１は、補助電源５０による電源供給補助がなくても主電源１０による電源供給だけで電力不足を生じない範囲の値に設定されている。

また、設定操舵角θ１の大きさは、仮に操舵角が上昇しても補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況に達するまでの時間が本電源供給モード切替制御の制御周期よりも長くなる値に設定される。従って、操舵角θｘが設定操舵角θ１以下であれば、たとえ操舵角が上昇しても次の制御周期までには電動モータ２０への電力供給量不足を生じないため、この段階では、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。

操舵角｜θｘ｜が設定操舵角θ１以下であれば、ステップＳ２６において、アシスト制御部にて演算された操舵速度ωｘを読み込む。続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２７において、操舵速度ωの大きさ（絶対値）が設定操舵速度ω１より大きいか否かを判断する。運転者がハンドル操作を行うときには、操舵速度｜ωｘ｜が増加する。従って、操舵速度｜ωｘ｜が増加するときには、その直後に電動モータ２０が大電力で駆動される可能性があると推定できる。

そこで、本実施形態においては、電動モータ２０の大電力駆動を事前に予測するための判定値として設定操舵速度ω１を設定し、操舵速度｜ωｘ｜と設定操舵速度ω１とを比較する。そして、操舵速度｜ωｘ｜が設定操舵速度ω１より大きくなったときに、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定し、逆に、操舵速度｜ωｘ｜が設定操舵速度ω１以下であれば、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。従って、この設定操舵速度ω１は、補助電源５０による電源供給補助がなくても主電源１０による電源供給だけで電力不足を生じない範囲の値に設定されている。

また、設定操舵速度ω１の大きさは、仮に操舵速度が上昇しても補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況に達するまでの時間が本電源供給モード切替制御の制御周期よりも長くなる値に設定される。従って、操舵速度ωｘが設定操舵速度ω１以下であれば、たとえ操舵速度が上昇しても次の制御周期までには電動モータ２０への電力供給量不足を生じないため、この段階では、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。

こうしたステップＳ２３，Ｓ２５，Ｓ２７の判断において、いずれも「Ｎｏ」となる場合には、本制御ルーチンをそのまま一旦終了する。従って、スイッチ５１は、オフ状態に維持され、主電源１００のみからモータ駆動回路３０に電源供給されるモード（以下、主電源モードと呼ぶ）に設定される。本制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。そして、操舵トルク｜Ｔｘ｜が設定トルクＴ１を上回った場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、あるいは、操舵角｜θｘ｜が設定操舵角θ１を上回った場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、あるいは、操舵速度｜ωｘ｜が設定操舵角ω１を上回った場合（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、いずれも、その処理がステップＳ２８に進められる。

電源制御部６２は、ステップＳ２８において、補助電源電圧ｖsubを読み込む。電源制御部６２は、本制御ルーチンとは別に補助電源電圧検出処理を実行して、補助電源電圧センサ５２により検出される補助電源電圧ｖsubを定期的に読み込み、その値を図示しない不揮発性メモリ等に記憶する。従って、ステップＳ２８は、記憶されている最新の補助電源電圧ｖsubを読み込む処理となる。この補助電源電圧ｖsubは、補助電源５０の充電状態の判断に用いられる。

補助電源電圧ｖsubの検出にあたっては、補助電源５０の充放電ライン１１４が昇圧駆動ライン１１３と接続されているため、補助電源電圧センサ５２により検出される電圧値が昇圧回路４０の昇圧電圧となってしまうおそれがある。そこで、電源制御部６２は、補助電源電圧検出処理を行うときには、例えば、操舵アシストが必要のない状況を確認して、一時的に昇圧回路４０の作動を停止させる。これにより、昇圧電圧が補助電源電圧を下回るため、補助電源電圧センサ５２にて補助電源電圧ｖsubを正確に測定することができる。あるいは、充放電ライン１１４に、別のスイッチを設けておいて、補助電源電圧検出時においてのみ、そのスイッチをオフにして補助電源電圧センサ５２にて補助電源電圧ｖsubを測定するようにしてもよい。また、充放電ライン１１４に流れる電流を検出する電流センサ（図示略）を設け、充放電ライン１１４に充放電電流が流れていないときの補助電源電圧センサ５２の検出値を読み込んで、その検出値を補助電源電圧ｖsubとして記憶するようにしてもよい。

電源制御部６２は、ステップＳ２８において、補助電源電圧ｖsubを読み込むと、続いて、ステップＳ２９において、補助電源電圧ｖsubが基準電圧ｖ１を上回っているか否かを判断する。この基準電圧ｖ１は、補助電源５０の充電状態の良否を判定する判定電圧である。補助電源電圧ｖsubが基準電圧ｖ１を上回っていれば、補助電源５０の充電状態は良好であると判定して、ステップＳ３０において、スイッチ５１をオンし（オフ状態からオン状態に切り替え）、ステップＳ３１において、フラグＦを「１」に設定する。従って、補助電源５０がモータ駆動回路３０の電源入力部と接続され、主電源１００と補助電源５０とを並列にした２電源によりモータ駆動回路３０に電源供給するモードとなる。以下、このモードを２電源モードと呼ぶ。

２電源モードにおいては、昇圧回路４０の出力が不足する電力分を補助電源５０から供給する。電動モータ２０が大電力で駆動された場合には、その消費電力が昇圧回路４０の定格出力を上回るため、昇圧制御にかかわらず昇圧電圧が低下する。このため、補助電源５０の出力電圧（電源電圧）が昇圧回路４０の昇圧電圧を上回り、昇圧回路４０に代わって補助電源５０からモータ駆動回路３０に電力が供給される。つまり、２電源モードにおいては、昇圧回路４０の昇圧電圧と補助電源の出力電圧（電源電圧）との大小関係によりモータ駆動回路３０に電力供給する電源が自然に切り替わり、一方の電源の電力供給量不足を補うように他方の電源から電力を供給する。従って、２電源モードにおいては、モータ駆動回路３０に大電力を供給することができる。

このステップＳ３０でスイッチ５１がオンされた時点においては、電動モータ２０が大電力で駆動される可能性がある状況であって、実際には、まだ電動モータ２０が大電力で駆動されていない。従って、ステップＳ３０にて２電源モードに切り替えることで、その後に発生すると予測される電動モータ２０の大電力消費に備えることができる。このように、ステップＳ２３，Ｓ２５，Ｓ２７において、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定する処理が本発明の推定手段に相当し、その推定に基づいてスイッチ５１をオン状態に切り替えるステップＳ３０の処理が本発明のスイッチ制御手段に相当する。

一方、ステップＳ２９において、補助電源電圧ｖsubが基準電圧ｖ１以下であると判定された場合には、２電源モードに切り替えることなく主電源モードを維持する。そして、ステップＳ３２において、報知器６３を作動させて、補助電源５０が充電不足である旨を運転者に報知する。

補助電源５０の充電状態が良好であれば、補助電源５０から電力を引き出してモータ駆動回路３０に供給しても問題ないが、補助電源５０の充電状態が良好でない場合（蓄電量が不足している場合）には、そこから更に電力を引き出すと、補助電源５０が劣化して寿命が低下してしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、補助電源電圧ｖsubに基づいて補助電源５０の充電状態を検出し、その充電状態が予め設定した基準充電状態を下回る場合には、スイッチ５１の閉成動作を禁止する。従って、補助電源５０から放電しないため補助電源５０の劣化を抑制することができる。このステップＳ２９の判断によりスイッチ５１の閉成動作を禁止する処理が本発明の禁止手段に相当する。

ステップＳ３１あるいはステップＳ３２の処理が行われると、本制御ルーチンは一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返されるが、２電源モードに切り替えられたのちは、フラグＦが「１」に設定されているため、ステップＳ２１の判断は「Ｎｏ」となり、ステップＳ４０においてスイッチオフ条件チェック処理が行われる。

このスイッチオフ条件チェック処理は、スイッチ５１をオフに戻すタイミングを設定するもので、図５に示すフローチャートに沿って実行される。まず、電源制御部６２は、ステップＳ４１において、操舵トルクセンサ２１にて検出される操舵トルクＴｘを読み込み、ステップＳ４２において、操舵トルクＴｘの大きさ（絶対値）が設定トルクＴ２より小さいか否かを判断する。この設定トルクＴ２は、設定トルクＴ１よりも小さな値に設定されている。操舵トルク｜Ｔｘ｜が設定トルクＴ２以上である場合には（Ｓ４２：Ｎｏ）、この段階で、スイッチオフ条件が不成立となり（ステップＳ４８）、その処理が図４のメインルーチンに戻される。

操舵トルク｜Ｔｘ｜が設定トルクＴ２を下回っている場合には、ステップＳ４３において、操舵角センサ２２にて検出される操舵角θｘを読み込み、ステップＳ４４において、操舵角θｘの大きさ（絶対値）が設定操舵角θ２より小さいか否かを判断する。この設定操舵角θ２は、設定操舵角θ１よりも小さな値に設定されている。操舵角｜θｘ｜が設定操舵角θ２以上である場合には（Ｓ４４：Ｎｏ）、この段階で、スイッチオフ条件が不成立となり（ステップＳ４８）、その処理が図４のメインルーチンに戻される。

操舵角｜θｘ｜が設定操舵角θ２を下回っている場合には、ステップＳ４５において、アシスト制御部６１にて演算された操舵速度ωｘを読み込み、ステップＳ４６において、操舵速度ωｘの大きさ（絶対値）が設定操舵速度ω２より小さいか否かを判断する。この設定操舵速度ω２は、設定操舵速度ω１よりも小さな値に設定されている。操舵速度｜ωｘ｜が設定操舵速度ω２以上である場合には（Ｓ４６：Ｎｏ）、スイッチオフ条件が不成立となり（ステップＳ４８）、その処理が図４のメインルーチンに戻される。

電源制御部６２は、ステップＳ４６において「Ｙｅｓ」と判定した場合には、ステップＳ４７において、スイッチオフ条件が成立したと判断する。つまり、ステップＳ４２，Ｓ４４，Ｓ４６の３つの条件が満たされたとき、スイッチオフ条件が成立したと判断し、その一つでも満たされない場合には、スイッチオフ条件が成立しない。

こうして、スイッチオフ条件チェック処理が完了すると、電源制御部６２は、その処理を図４のステップＳ５１に進め、スイッチオフ条件が成立したか否かを判断し、成立していないあいだは、そのまま本制御ルーチンを一旦終了する。また、スイッチオフ条件が成立した場合には、ステップＳ５２において、スイッチ５１をオフにして（オン状態からオフ状態に切り替えて）主電源モードに切り替え、ステップＳ５３において、フラグＦを「０」にリセットして、本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、イグニッションスイッチ１０６がオフされるまで繰り返される。

尚、スイッチオフ条件チェック処理においては、設定操舵トルクＴ２，設定操舵角θ２，設定操舵速度ω２を設定操舵トルクＴ１，設定操舵角θ１，設定操舵速度ω１より小さな値に設定して、それぞれ不感帯を設けて電源供給モードの切替制御を安定させているが、２電源モードから主電源モードに戻すタイミングは、電動モータ２０が大電力で駆動される可能性がなくなっている状況であれば良く、それほど急いで行う必要はない。例えば、アシスト制御部６１が演算する目標電流ｉas＊を読み込み、この目標電流ｉas＊が所定の小さな値（例えば、ゼロ）になるまで待ってから主電源モードに戻すようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、操舵トルクＴｘ、操舵角θｘ、操舵速度ωｘの少なくとも１つが設定値Ｔ１、θ１、ω１よりも大きくなったときには、その直後に補助電源５０による電源供給補助が必要となる可能性があると推定してスイッチ５１をオンするため、実際に電動モータ２０が大電力で駆動される前に、補助電源５０により電源供給補助できる体制に切り替えておくことができる。従って、モータ駆動回路３０への電力供給遅れが生じなく、応答性良く電動モータ２０を駆動することができる。この結果、運転者に対して操舵違和感を与えない。

また、補助電源５０の充電状態が良好ではない場合には、スイッチ５１の閉成動作を禁止しているため、補助電源５０の劣化を抑制して、補助電源５０の寿命を長くするとこができる。

次に、第２実施形態としての電源供給モード切替制御について説明する。図６は、第２実施形態としての電源供給モード切替制御ルーチンを表すフローチャートである。以下の説明にあたっては、上述した第１実施形態の電源供給モード切替制御と共通する処理については、図面に同一のステップ符号を付して説明を省略する。

第２実施形態の電源供給モード切替制御ルーチンも、イグニッションスイッチ１０６がオンされて初期診断が完了した後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。この電源供給モード切替制御ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、ステップＳ２１において、フラグＦが「０」か否かについて判断する。フラグＦ＝０の場合、つまり、主電源モード時であれば、ステップＳ６１において、車速センサ２３にて検出される車速Ｖｘを読み込む。この車速Ｖｘは、アシスト制御部６１にて行うアシスト制御処理に使用されるデータである。従って、電源制御部６２は、アシスト制御部６１から車速Ｖｘを読み込む。続いて、電源制御部６２は、ステップＳ６２において、車速Ｖｘが予め設定した設定車速Ｖ１よりも小さいか否かについて判断する。

据え切り操作時においては、電動モータ２０を駆動するためには大電力を供給する必要がある。一方、ある程度の速度で車両が走行している場合には、車輪ＦＷＬ，ＦＷＲを転舵するために必要となる電力は少なくてすむ。そこで、本実施形態においては、車速Ｖｘに基づいて、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否か、つまり、現時点の状況が、電動モータ２０の大電力駆動により主電源１００だけでは電力供給量不足を生じる可能性がある状況であるか否かを推定する。車速Ｖｘが設定車速Ｖ１よりも低速になったときには、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定し、逆に、車速Ｖｘが設定車速Ｖ１以上であれば、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。従って、この設定車速Ｖ１は、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定するための判定値である。

車速Ｖｘが設定車速Ｖ１以上ある場合には（Ｓ６２：Ｎｏ）、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定して本制御ルーチンを一旦終了する。一方、車速Ｖｘが設定車速Ｖ１を下回っている場合には（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定して、その処理をステップＳ３０に進める。このステップＳ３０以降の処理は、上述した実施形態の処理と同一である。

一方、ステップＳ２１において、フラグＦ＝１と判定された場合、つまり、２電源モード時においては、その処理をステップＳ６３に進め、スイッチオフ条件をチェックする。例えば、車速センサ２３にて検出される車速Ｖｘを読み込み、車速Ｖｘが設定車速Ｖ２を上回っているかを判断する。この設定車速Ｖ２は、不感帯を設けるために設定車速Ｖ１よりも大きな値（高速値）に設定されている。車速Ｖｘが設定車速Ｖ２以下である場合には、スイッチオフ条件を不成立とし、車速Ｖｘが設定車速Ｖ２を上回っている場合には、スイッチオフ条件が成立したと判断する。

こうしてスイッチオフ条件のチェック処理が完了すると、ステップＳ５１において、スイッチオフ条件が成立の有無が判断され、スイッチオフ条件が成立していれば、ステップＳ５２において、スイッチ５１をオフにして（オン状態からオフ状態に切り替えて）、主電源モードに切り替え、ステップＳ５３において、フラグＦを「０」にリセットして本制御ルーチンを一旦終了する。また、スイッチオフ条件が成立していない場合は、そのまま本制御ルーチンを終了する。従って、この場合は、２電源モードが継続される。

以上説明した第２実施形態によれば、車速Ｖｘが設定車速Ｖ１を下回ったときに、その直後に補助電源５０による電源供給補助が必要となる可能性があると推定してスイッチ５１をオンするため、実際に電動モータ２０が大電力で駆動される前に、補助電源５０により電源供給補助できる体制に切り替えておくことができる。従って、モータ駆動回路３０への電力供給遅れが生じなく、応答性良く電動モータ２０を駆動することができる。この結果、運転者に対して操舵違和感を与えない。

次に、第３実施形態としての電源供給モード切替制御について説明する。図７は、第３実施形態としての電源供給モード切替制御ルーチンを表すフローチャートである。以下の説明にあたっては、上述した第１実施形態の電源供給モード切替制御と共通する処理については、図面に同一のステップ符号を付して説明を省略する。

第３実施形態の電源供給モード切替制御ルーチンも、イグニッションスイッチ１０６がオンされて初期診断が完了した後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。この電源供給モード切替制御ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、ステップＳ２１において、フラグＦが「０」か否かについて判断する。フラグＦ＝０の場合、つまり、主電源モード時であれば、ステップＳ７１において、昇圧電流センサ４６にて検出される昇圧電流ｉoutを読み込む。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ７２において、昇圧電流ｉoutが予め設定した設定電流ｉ１よりも大きいか否かを判断する。昇圧電流ｉoutが予め設定した設定電流ｉ１以下である場合には（Ｓ７２：Ｎｏ）、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定して本制御ルーチンを一旦終了する。一方、昇圧電流ｉoutが予め設定した設定電流ｉ１より大きい場合には（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定して、その処理をステップＳ３０に進める。このステップＳ３０以降の処理は、上述した実施形態の処理と同一である。

運転者が操舵操作を行うと、操舵アシスト制御によりモータ駆動回路３０から電動モータ２０に電流が流れる。この場合、主電源モードであれば、昇圧回路４０のみからモータ駆動回路３０に電力が供給されることになる。また、昇圧回路４０は、定格出力が決められているため、定格出力以下の範囲内においてモータ駆動回路３０への電力供給が可能となっている。従って、設定電流ｉ１を昇圧回路４０の定格出力が得られる電流値よりも所定量小さな値に設定しておくことで、昇圧電流ｉoutが設定電流ｉ１を上回ったときに、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することができる。このため、実際に電動モータ２０の駆動に必要な電力が昇圧回路４０の定格出力を越えてしまう前に、スイッチ５１を閉成して２電源モードに切り替えておくことができる。

また、設定電流ｉ１の大きさは、仮に昇圧電流ｉoutが上昇しても補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況に達するまでの時間が、本電源供給モード切替制御の制御周期よりも長くなる値に設定される。従って、昇圧電流ｉoutが設定電流ｉ１以下であれば、たとえ昇圧電流が上昇しても次の制御周期までには電動モータ２０への電力供給量不足を生じないため、この段階では、補助電源５０による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性がないと推定する。

一方、ステップＳ２１において、フラグＦ＝１と判定された場合、つまり、２電源モード時においては、その処理をステップＳ７３に進め、スイッチオフ条件をチェックする。この処理は、例えば、第１実施形態のステップＳ４０の処理と同一でよい。あるいは、アシスト制御部６１が演算する目標電流ｉas＊を読み込み、この目標電流ｉas＊が所定の小さな値（例えば、ゼロ）にまで低下しか否かを判断し、目標電流ｉas＊が所定の小さな値にまで低下していればスイッチオフ条件が成立したと判定するようにしてもよい。

こうしてスイッチオフ条件のチェック処理が完了すると、その処理がステップＳ５１に進められる。ステップＳ５１以降の処理は、第１実施形態の処理と同一である。

以上説明した第３実施形態によれば、昇圧電流ｉoutが設定電流ｉ１を上回ったときに、その直後に補助電源５０による電源供給補助が必要となる可能性があると推定してスイッチ５１をオンするため、実際に電動モータ２０が大電力で駆動される前に、補助電源５０により電源供給補助できる体制に切り替えておくことができる。従って、モータ駆動回路３０への電力供給遅れが生じなく、応答性良く電動モータ２０を駆動することができる。この結果、運転者に対して操舵違和感を与えない。

以上、本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、第１実施形態においては、３つの操舵操作量（操舵トルク、操舵角、操舵速度）に基づいて、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定しているが、必ずしも３つの操舵操作量を全て使う必要はなく、そのうちの１つあるいは２つに基づいて、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定するようにしてもよい。また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、車速と操舵操作量とに基づいて、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定するようにしてもよい。この場合、例えば、第１実施形態のステップＳ２１とステップＳ２２のあいだに、第２実施形態のステップＳ６１，６２を挿入するとよい。また、第１実施形態と第３実施形態との組み合わせ、あるいは、３つの実施形態の組み合わせを採用することもできる。３つの実施形態を組み合わせる場合には、車速、操舵操作量、昇圧電流のうち少なくとも１つが設定値を上回ったとき（車速の場合は設定車速を下回ったとき）、補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定すればよい。

また、本発明のステアリング装置は、電動パワーステアリング装置に限るものではなく、例えば、操舵ハンドルと車輪転舵軸とを機械的に切り離し、操舵操作に応じて作動する電動モータの力だけで車輪を転舵するバイワイヤ方式のステアリング装置にも適用することができる。

また、本実施形態においては、昇圧回路を備えた構成を採用しているが、昇圧回路を備えない構成であってもよい。また、本実施形態においては、補助電源の充電状態の検出をその端子電圧に基づいて行っているが、例えば、放電電流値と電圧降下値との関係等に基づいて精度良く行うようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。 アシストトルクテーブルを表すグラフである。 第１実施形態の電源供給モード切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 第１実施形態のスイッチオフ条件チェックルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態の電源供給モード切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 第３実施形態の電源供給モード切替制御ルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

１０…ステアリング機構、２０…電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…回転角センサ、２３…車速センサ、３０…モータ駆動回路、４０…昇圧回路、４６…昇圧電流センサ、４７…昇圧電圧センサ、５０…補助電源、５１…スイッチ、５２…補助電源電圧センサ、６０…電子制御装置、６１…アシスト制御部、６２…電源制御部、１００…主電源（車載電源）、１０１…主バッテリ、１０２…オルタネータ、１１４…充放電ライン、ＦＷＬ，ＦＷＲ…左右前輪。

Claims (8)

1. 車輪を転舵するための力を発生する電気アクチュエータと、
   車載電源から電源供給され前記電気アクチュエータを駆動する駆動回路と、
   運転者の操舵操作に基づいて前記駆動回路を制御して前記電気アクチュエータへの通電量を制御する通電制御手段と、
   前記車載電源から前記駆動回路への電源供給路に並列に接続されて、前記車載電源により充電されるとともに、蓄電した電力を使って前記駆動回路への電源供給を補助する補助電源と、
   前記補助電源から前記駆動回路への放電路を開閉するスイッチと、
   前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があるか否かを推定する推定手段と、
   前記推定手段により前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定されたとき、前記スイッチを閉じるスイッチ制御手段と
   を備えた車両のステアリング装置。
2. 操舵ハンドルの操舵操作量を検出する操舵操作量検出手段を備え、
   前記推定手段は、前記検出された操舵操作量が設定操舵操作量よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
3. 前記操舵操作量検出手段は、前記操舵ハンドルの操舵角を検出するものであり、
   前記推定手段は、前記検出された操舵角が設定操舵角よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することを特徴とする請求項２記載の車両のステアリング装置。
4. 前記操舵操作量検出手段は、前記操舵ハンドルに働いた操舵トルクを検出するものであり、
   前記推定手段は、前記検出された操舵トルクが設定トルクよりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することを特徴とする請求項２または３記載の車両のステアリング装置。
5. 前記操舵操作量検出手段は、前記操舵ハンドルの操舵速度を検出するものであり、
   前記推定手段は、前記検出された操舵速度が設定操舵速度よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れか一項記載の車両のステアリング装置。
6. 車速を検出する車速検出手段を備え、
   前記推定手段は、前記検出された車速が設定車速よりも低速になったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項記載の車両のステアリング装置。
7. 前記車載電源の出力電圧を昇圧し、昇圧した電源を前記駆動回路と前記補助電源に供給する昇圧回路と、
   前記昇圧回路の出力電流を検出する昇圧電流検出手段と
   を備え、
   前記推定手段は、前記検出された昇圧回路の出力電流が設定電流よりも大きくなったときに前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定することを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか一項記載の車両のステアリング装置。
8. 前記補助電源の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
   前記推定手段が前記補助電源による電源供給補助が必要となる状況が直後に到来する可能性があると推定した場合であっても、前記補助電源の充電状態が予め設定した基準充電状態を下回る場合には、前記スイッチの閉成動作を禁止する禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか一項記載の車両のステアリング装置。

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