JP2015013541A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関始動時において電装品またはアシストモータの誤作動を抑制することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１は、操舵部材の操舵をアシストするアシスト力を発生させるアシストモータ３１と、アシストモータ３１の駆動を制御するモータ駆動回路４５と、アシストモータ３１に電力を供給する主電源４、モータ駆動回路４５、および電装品ＥＣのそれぞれと電気的に接続されたキャパシタ５４と、キャパシタ５４の充放電を制御する制御装置４０とを備えている。制御装置４０は、機関始動時においてキャパシタ５４の残存電荷量が第１残量閾値以上のとき、キャパシタ５４が電装品ＥＣに放電する。【選択図】図２

Description

本発明は、補助電源を備える電動パワーステアリング装置に関する。

従来の電動パワーステアリング装置は、主電源に直列に接続された補助電源を有する。この電動パワーステアリング装置は、据え切り操舵時のように操舵部材の操舵をアシストするアシストモータの消費電力が大きいとき、主電源および補助電源によりアシストモータを駆動する。これにより、主電源の消費電力が過大となることが抑制される。また、電動パワーステアリング装置は、据え切り操舵時以外のときのようにアシストモータの消費電力が小さいとき、主電源のみによりアシストモータを駆動する。また主電源は、電装品に電力を供給している。なお、特許文献１は、従来の電動パワーステアリング装置の構成の一例を示している。

特開２００９−７８７４３号公報

ところで、主電源の電圧は、機関始動時にセルモータが駆動することにより、急激に低下する。このため、主電源から電装品を駆動するためのマイコンに供給される電圧が低下することにより、マイコンが駆動するために必要な電圧未満となる場合がある。これにより、マイコンが初期化されてしまう。このため、電装品が誤作動するおそれがある。なお、このような問題は、電装品に限られず、アシストモータを駆動するためのマイコンについても同様に発生する。

本発明は、上記課題を解決するため、機関始動時において電装品またはアシストモータの誤作動を抑制することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本手段は、「操舵部材の操舵をアシストするアシスト力を発生するアシストモータと、前記アシストモータを駆動制御する駆動制御部と、前記アシストモータならびに前記駆動制御部以外の車両の電装品、前記アシストモータおよび前記駆動制御部の一方、および前記アシストモータに電気的に接続される主電源のそれぞれと電気的に接続される補助電源と、前記補助電源の前記電装品への電力の供給を制御する電源制御部とを備え、前記電源制御部は、前記車両の機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が閾値以上のとき、前記補助電源の電力を前記電装品に供給する電動パワーステアリング装置」を含む。

この電動パワーステアリング装置の補助電源は、機関始動時に補助電源の残存電荷量が閾値以上のとき、電装品に放電する。このため、電装品は、機関始動時に主電源が電圧降下しても補助電源から安定した電荷が供給される。したがって、機関始動時における電装品の誤作動が抑制される。

上記手段の一形態は、「前記電装品と前記補助電源との電気的な接続および遮断を変更する第１変更部と、前記主電源と前記補助電源との電気的な接続および遮断を変更する第２変更部と、前記電装品と前記主電源との電気的な接続および遮断を変更する第３変更部とを有する切替回路を備え、前記電源制御部は、前記機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が前記閾値以上のとき、前記電装品と前記補助電源とが電気的に接続された状態に前記第１変更部を変更し、前記補助電源と前記主電源との電気的な接続が遮断された状態に前記第２変更部を変更し、前記電装品と前記主電源との電気的な接続が遮断された状態に前記第３変更部を変更する電動パワーステアリング装置」を含む。

この電動パワーステアリング装置においては、機関始動時に主電源と電装品との電気的な接続が遮断される。このため、電装品は、機関始動時に生じる主電源の電圧降下の影響を受けることが抑制される。

上記手段の一形態は、「前記アシストモータの動作を制御する制御回路を備え、前記補助電源は、前記制御回路と電気的に接続され、前記電源制御部は、前記機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が前記閾値以上のとき、前記補助電源の電力を前記制御回路に供給する電動パワーステアリング装置」を含む。

この電動パワーステアリング装置の電装品および制御回路のそれぞれは、機関始動時に主電源が電圧降下しても補助電源から安定した電荷が供給される。したがって、機関始動時における電装品およびアシストモータの誤作動が抑制される。

本手段は、「操舵部材の操舵をアシストするアシスト力を発生するアシストモータと、前記アシストモータの動作を制御する制御回路と、前記アシストモータに電気的に接続される主電源、前記アシストモータ、および前記制御回路のそれぞれに電気的に接続される補助電源と、前記補助電源の前記制御回路への電力の供給を制御する電源制御部とを備え、前記電源制御部は、車両の機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が閾値以上のとき、前記制御回路に電力を供給する電動パワーステアリング装置」を含む。

この電動パワーステアリング装置の補助電源は、機関始動時に補助電源の残存電荷量が閾値以上であれば、制御回路に放電する。このため、制御回路は、機関始動時に主電源が電圧降下しても補助電源から安定した電荷が供給される。したがって、機関始動時におけるアシストモータの誤作動が抑制される。

本電動パワーステアリング装置は、機関始動時において電装品またはアシストモータの誤作動を抑制することができる。

実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図。 実施形態の電動パワーステアリング装置の回路構成を示す回路図。 実施形態の各スイッチング素子の動作状態を示す表。 実施形態の各スイッチング素子の動作および電力の流れを示す回路図であり、（ａ）は第１出力状態の回路図、（ｂ）は第２出力状態の回路図、（ｃ）は第３出力状態の回路図、（ｄ）は第４出力状態の回路図。 実施形態のＥＰＳ要求電力および電源電力の推移を示すグラフ。 実施形態の電源制御の処理手順を示すフローチャート。 実施形態の電源制御の一実行態様を示すタイムチャート。

図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の構成について説明する。
電動パワーステアリング装置１は、操舵機構１０、転舵機構２０、アシスト装置３０、補助電源装置５０、およびトルク検出装置６０を備えている。主電源４および補助電源装置５０は、アシスト装置３０に電力を供給する。

操舵機構１０は、コラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、およびピニオンシャフト１３を有する。コラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、およびピニオンシャフト１３は、操舵部材２の操舵にともない一体に回転する。コラムシャフト１１の上端部は、操舵部材２に接続されている。インターミディエイトシャフト１２の上端部は、コラムシャフト１１の下端部に接続されている。ピニオンシャフト１３には、ピニオン歯１３Ａが形成されている。

転舵機構２０は、ラックシャフト２１を有する。ラックシャフト２１の両端部は、タイロッド２３等を介して転舵輪３に接続されている。ラックシャフト２１には、ラック歯２１Ａが形成されている。ラック歯２１Ａは、ピニオン歯１３Ａと噛み合せられている。ラック歯２１Ａとピニオン歯１３Ａとは、互いに噛み合せられることによりラックアンドピニオン機構２２を構成している。

アシスト装置３０は、アシストモータ３１、減速機構３２、および制御装置４０を有する。本実施形態の電動パワーステアリング装置１のアシスト形態は、アシストモータ３１の出力軸の回転力をアシスト力としてコラムシャフト１１に伝達することにより運転者の操舵を補助するコラムアシスト型である。アシストモータ３１は、３相ブラシレスモータである。減速機構３２は、互いに噛み合ったウォームシャフトおよびウォームホイール（ともに図示略）を有するウォームギヤである。ウォームシャフトは、アシストモータ３１の出力軸に固定されている。ウォームホイールは、コラムシャフト１１に固定されている。制御装置４０は、アシストモータ３１の駆動を制御するアシスト制御と、補助電源装置５０の充放電の動作を制御する電源制御とを実行する。なお、制御装置４０は「電源制御部」に相当する。

上述のアシスト装置３０の構成により、次のようにコラムシャフト１１にアシスト力が付与される。すなわち、制御装置４０は、アシスト制御により運転者の操舵に応じたアシスト力を算出する。算出されたアシスト力に基づいてアシストモータ３１が駆動することによりアシストモータ３１の出力軸が回転する。アシストモータ３１の出力軸の回転力は、アシスト力として減速機構３２を介してコラムシャフト１１に付与される。

補助電源装置５０は、主電源４、電装品ＥＣ、および制御装置４０のそれぞれと電気的に接続されている。補助電源装置５０は、主電源４、電装品ＥＣ、および制御装置４０以外とは電気的に接続されていない。補助電源装置５０は、制御装置４０および電装品ＥＣのそれぞれに放電することにより制御装置４０および電装品ＥＣのそれぞれに電力を供給する。

トルク検出装置６０は、操舵部材２の操舵によりコラムシャフト１１に付与されるトルク（以下、「操舵トルクτ」）の大きさに応じたトルク信号を制御装置４０に車載通信ネットワークを通じて出力する。

次に、電動パワーステアリング装置１が搭載される車両の電気系の構成について説明する。
車速センサ５は、制御装置４０に車載通信ネットワークを通じて接続されている。車速センサ５は、車両の走行速度（以下、「車速ＶＳ」）に応じた信号を制御装置４０に出力する。

主電源４は、制御装置４０、補助電源装置５０、セルモータ６、および電装品ＥＣと電気的に接続されている。主電源４は、制御装置４０、補助電源装置５０、セルモータ６、および電装品ＥＣに電力を供給する。主電源４は、車載バッテリ４Ａおよびオルタネータ４Ｂを有する。車載バッテリ４Ａは、オルタネータ４Ｂと電気的に接続されている。

電装品ＥＣは、ＥＴＣ車載器７、計器類８、およびブレーキ装置の制御装置（以下、「ブレーキ制御装置９」）を有する。電装品ＥＣは、補助電源装置５０に電気的に接続されている。

ＥＴＣ車載器７は、ＥＴＣ用制御回路７Ａを有する。ＥＴＣ用制御回路７Ａは、レギュレータ７Ｂおよびマイコン７Ｃを有する。レギュレータ７Ｂは、主電源４および補助電源装置５０から供給される電圧をマイコン７Ｃの駆動に必要な電圧に調整する。マイコン７Ｃは、ＥＴＣ車載器７の動作を制御する。

計器類８は、車速ＶＳ、燃料計、警告灯等の車両の情報を示す機能を有する。計器類８は、車両のディスプレイに表示される。計器類８は、計器用制御回路８Ａを有する。計器用制御回路８Ａは、レギュレータ８Ｂおよびマイコン８Ｃを有する。レギュレータ８Ｂは、主電源４および補助電源装置５０から供給される電圧をマイコン８Ｃの駆動に必要な電圧に調整する。マイコン８Ｃは、計器類８の動作を制御する。

ブレーキ制御装置９は、ブレーキペダル（図示略）の操作に基づいて車速ＶＳを低下させる動作または車両を停止させる動作を制御する。またブレーキ制御装置９は、ブレーキ操作中において車両の車輪のロックによる滑走発生を抑制するＡＢＳ機能（Antilock Brake System）を有する。ブレーキ制御装置９は、ブレーキ用制御回路９Ａを有する。ブレーキ用制御回路９Ａは、レギュレータ９Ｂおよびマイコン９Ｃを有する。レギュレータ９Ｂは、主電源４および補助電源装置５０から供給される電圧をマイコン９Ｃの駆動に必要な電圧に調整する。マイコン９Ｃは、ブレーキ制御装置９の動作を制御する。

なお、各レギュレータ７Ｂ，８Ｂ，９Ｂにより調整される電圧は、主電源４が満充電のときの電圧、および補助電源装置５０のキャパシタ５４（図２参照）が満充電のときの電圧よりも低い。

図２を参照して、電動パワーステアリング装置１の回路構成について説明する。
制御装置４０は、ＥＰＳ制御回路４１、モータ駆動回路４５、電流センサ４６、および電圧センサ４７を有する。なお、ＥＰＳ制御回路４１は「制御回路」に相当する。また、モータ駆動回路４５は「駆動制御部」に相当する。

電流センサ４６は、アシストモータ３１に供給される電流（以下、「モータ電流ＩＭ
」）に応じた信号をＥＰＳ制御回路４１に出力する。
電圧センサ４７は、モータ駆動回路４５に印加される電圧の大きさに応じた信号をＥＰＳ制御回路４１に出力する。

ＥＰＳ制御回路４１は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン４２」）を有する。ＥＰＳ制御回路４１は、モータ駆動回路４５の動作を制御することによりアシストモータ３１の動作を制御する。

マイコン４２は、電源管理部４３およびモータ制御部４４を有する。電源管理部４３は、電源制御として補助電源装置５０の充放電の動作を制御する。モータ制御部４４は、アシスト制御としてアシストモータ３１のアシスト力を発生させるためのモータ制御信号ＳＭをモータ駆動回路４５に出力する。

モータ駆動回路４５は、アシストモータ３１の各相に対して２個のスイッチング素子が直列に接続された周知の構成を有する。
補助電源装置５０は、主電源４と直列に接続されている。補助電源装置５０は、電流センサ５１、昇圧回路５２、充放電回路５３、補助電源としてのキャパシタ５４、および切替回路５５を有する。

電流センサ５１は、切替回路５５および昇圧回路５２の間に配置されている。電流センサ５１は、主電源４の出力電流（以下、「バッテリ電流ＩＢ」）の大きさに応じた信号を電源管理部４３に出力する。

昇圧回路５２は、主電源４の電圧（以下、「バッテリ電圧ＶＢ」）を昇圧してキャパシタ５４に印加する。昇圧回路５２は、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４および昇圧コイル５２Ａを有する。スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４は、ＭＯＳＦＥＴである。上段側のスイッチング素子Ｓ３は、キャパシタ５４および下段側のスイッチング素子Ｓ４のそれぞれに接続されている。スイッチング素子Ｓ４は、グラウンドに接続されている。昇圧コイル５２Ａの一端は、スイッチング素子Ｓ３とスイッチング素子Ｓ４との接続点Ｐ１に接続されている。昇圧コイル５２Ａの他端は、切替回路５５を介して主電源４に接続されている。

昇圧回路５２のスイッチング素子Ｓ３のゲート部には、電源管理部４３の昇圧信号ＳＢ１が入力される。スイッチング素子Ｓ４のゲート部には、電源管理部４３の昇圧信号ＳＢ２が入力される。スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４は、昇圧信号ＳＢ１，ＳＢ２に基づいてＰＭＷ駆動する。

充放電回路５３は、昇圧回路５２と直列に接続されている。充放電回路５３は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を有する。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、ＭＯＳＦＥＴである。上段側のスイッチング素子Ｓ１は、キャパシタ５４および下段側のスイッチング素子Ｓ２のそれぞれに接続されている。下段側のスイッチング素子Ｓ２は、切替回路５５を介して主電源４に接続されている。充放電回路５３は、スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ２との接続点Ｐ２においてモータ駆動回路４５に接続されている。

スイッチング素子Ｓ１のゲート部には、電源管理部４３の充放電信号ＳＣＤ１が入力される。スイッチング素子Ｓ２のゲート部には、電源管理部４３の充放電信号ＳＣＤ２が入力される。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、充放電信号ＳＣＤ１，ＳＣＤ２に基づいてオン状態およびオフ状態を変更する動作を行う。

キャパシタ５４は、電気二重層コンデンサである。キャパシタ５４は、昇圧回路５２および充放電回路５３と並列に接続されている。
切替回路５５は、主電源４と直列に接続されている。切替回路５５は、ＥＴＣ用制御回路７Ａ、計器用制御回路８Ａ、およびブレーキ用制御回路９Ａのそれぞれと接続点Ｐ３において電気的に接続されている。なお、以降では、ＥＴＣ用制御回路７Ａ、計器用制御回路８Ａ、およびブレーキ用制御回路９Ａを総称し、「電装品制御回路ＥＣＣ」と呼称することがある。

切替回路５５は、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７を有する。スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７は、ＭＯＳＦＥＴである。なお、スイッチング素子Ｓ５は「第１変更部」に相当する。スイッチング素子Ｓ６は「第２変更部」に相当する。スイッチング素子Ｓ７は「第３変更部」に相当する。

スイッチング素子Ｓ５は、キャパシタ５４と電装品制御回路ＥＣＣとの電気的な接続および遮断を変更する。スイッチング素子Ｓ５は、オン状態のとき、キャパシタ５４と電装品制御回路ＥＣＣとを電気的に接続する。スイッチング素子Ｓ５は、オフ状態のとき、キャパシタ５４と電装品制御回路ＥＣＣとの電気的な接続を遮断する。

スイッチング素子Ｓ６は、スイッチング素子Ｓ５と直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ６は、主電源４と電装品制御回路ＥＣＣとの電気的な接続および遮断を変更する。スイッチング素子Ｓ６は、オン状態のとき、主電源４と電装品制御回路ＥＣＣとを電気的に接続する。スイッチング素子Ｓ６は、オフ状態のとき、主電源４と電装品制御回路ＥＣＣとの電気的な接続を遮断する。

スイッチング素子Ｓ７は、スイッチング素子Ｓ６と並列に接続されている。スイッチング素子Ｓ７は主電源４とキャパシタ５４との電気的な接続および遮断を変更する。スイッチング素子Ｓ７は、オン状態のとき、主電源４とキャパシタ５４とを電気的に接続する。スイッチング素子Ｓ７は、オフ状態のとき、主電源４とキャパシタ５４との電気的な接続を遮断する。

スイッチング素子Ｓ５のゲート部には、電源管理部４３の変更信号ＳＳ１が入力される。スイッチング素子Ｓ６のゲート部には、電源管理部４３の変更信号ＳＳ２が入力される。スイッチング素子Ｓ７のゲート部には、電源管理部４３の変更信号ＳＳ３が入力される。スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ７は、変更信号ＳＳ１〜ＳＳ３に基づいてオン状態およびオフ状態を変更する動作を行う。

図３および図４を参照して、主電源４および補助電源装置５０の充放電による出力状態について説明する。
主電源４および補助電源装置５０は、昇圧回路５２、充放電回路５３、および切替回路５５のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７のそれぞれの動作により、第１出力状態、第２出力状態、第３出力状態、および第４出力状態を形成する。

図３に示されるように、第１出力状態は、スイッチング素子Ｓ１がオフ状態、スイッチング素子Ｓ２がオン状態、スイッチング素子Ｓ３がオフ状態、スイッチング素子Ｓ４がオフ状態、スイッチング素子Ｓ５がオフ状態、スイッチング素子Ｓ６がオン状態、およびスイッチング素子Ｓ７がオン状態となる。このため、図４（ａ）に示されるように、第１出力状態においては、主電源４がキャパシタ５４およびモータ駆動回路４５に電力を供給し、かつキャパシタ５４がモータ駆動回路４５に電力を供給しない。また、第１出力状態においては、主電源４が電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれと電気的に接続され、キャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれとの電気的な接続が遮断される。このため、主電源４のみが電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれに電力を供給する。

図３に示されるように、第２出力状態は、スイッチング素子Ｓ１がオン状態、スイッチング素子Ｓ２がオフ状態、スイッチング素子Ｓ３がオフ状態、スイッチング素子Ｓ４がオフ状態、スイッチング素子Ｓ５がオフ状態、スイッチング素子Ｓ６がオン状態、およびスイッチング素子Ｓ７がオン状態となる。このため、図４（ｂ）に示されるように、第２出力状態においては、主電源４のバッテリ電圧ＶＢがキャパシタ５４により昇圧された状態でモータ駆動回路４５に電力が供給される。また、第２出力状態における電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれへの電力の供給形態は、第１出力状態と同様である。

図３に示されるように、第３出力状態は、スイッチング素子Ｓ１がオフ状態、スイッチング素子Ｓ２がオン状態、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がＰＭＷ駆動、スイッチング素子Ｓ５がオフ状態、スイッチング素子Ｓ６がオン状態、およびスイッチング素子Ｓ７がオン状態となる。このため、図４（ｃ）に示されるように、第３出力状態においては、主電源４のバッテリ電圧ＶＢが昇圧回路５２により昇圧された状態でキャパシタ５４を急速充電する。詳しくは、スイッチング素子Ｓ３がオフ状態かつスイッチング素子Ｓ４がオン状態により昇圧コイル５２Ａの一端がグラウンドに接続されることにより昇圧コイル５２Ａに電力が供給される。そして、スイッチング素子Ｓ３がオフ状態からオン状態に切り替えられ、かつスイッチング素子Ｓ４がオン状態からオフ状態に切り替えられることにより昇圧コイル５２Ａに生じる誘起電圧がバッテリ電圧ＶＢに重畳してキャパシタ５４に供給される。また、第３出力状態における電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれへの電力の供給形態は、第１出力状態と同様である。なお、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のＰＭＷ駆動において、スイッチング素子Ｓ３がオン状態のとき、スイッチング素子Ｓ４がオフ状態となる。

図３に示されるように、第４出力状態は、スイッチング素子Ｓ１がオン状態、スイッチング素子Ｓ２がオフ状態、スイッチング素子Ｓ３がオフ状態、スイッチング素子Ｓ４がオン状態、スイッチング素子Ｓ５がオン状態、スイッチング素子Ｓ６がオフ状態、およびスイッチング素子Ｓ７がオフ状態となる。このため、図４（ｄ）に示されるように、第４出力状態においては、主電源４がモータ駆動回路４５に電力を供給せず、かつキャパシタ５４がモータ駆動回路４５に放電する。また、第４出力状態においては、主電源４と電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれとが電気的に遮断され、キャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれと電気的に接続される。このため、キャパシタ５４のみが電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれに放電する。

図５〜図７を参照して、電源制御の内容について説明する。なお、図５〜図７を参照する以下の説明において、符号が付された電動パワーステアリング装置１に関する各構成要素は、図１または図２に記載された電動パワーステアリング装置１の各構成要素を示す。

なお、「ＥＰＳ要求電力」は、アシスト制御により主電源４に要求される電力を示す。ＥＰＳ要求電力は、車速ＶＳおよび操舵状態の変化に基づいて変化する。また、「電源電力ＰＳ」は、アシスト制御により主電源４が補助電源装置５０に供給する電力を示す。電源電力ＰＳは、バッテリ電流ＩＢおよびバッテリ電圧ＶＢに基づいて算出される。また、「充放電閾値ＫＥ」は、主電源４の電力のみがモータ駆動回路４５に供給される状態と、主電源４の電力およびキャパシタ５４の電荷がモータ駆動回路４５に供給される状態との切り替えの基準値を示す。充放電閾値ＫＥは、試験等により予め設定される。

電源制御は、電源電力ＰＳ、充放電閾値ＫＥ、およびキャパシタ５４の残存電荷量に基づいて主電源４および補助電源装置５０の出力状態を第１出力状態〜第４出力状態のいずれかに設定する。

図５を参照して、電源制御における電動パワーステアリング装置１の操舵に基づく第１出力状態〜第３出力状態の切り替えについて説明する。なお、グラフＧ１は、ＥＰＳ要求電力の推移を示す。グラフＧ２は、太線により示され、電源電力ＰＳの推移を示す。

制御装置４０は、機関始動後または機関停止時において電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満のとき、電源制御により出力状態を第１出力状態に設定する。これにより、主電源４の電力によりＥＰＳ要求電力が補われるため、電源電力ＰＳとＥＰＳ要求電力とが等しくなる。したがって、図５のグラフＧ１，Ｇ２により示されるように、電源電力ＰＳは、ＥＰＳ要求電力が充放電閾値ＫＥ未満の期間において、充放電閾値ＫＥ未満となり、かつＥＰＳ要求電力と等しくなる。

また、制御装置４０は、機関始動後または機関停止時において電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、電源制御により出力状態を第２出力状態に設定する。このため、図５のグラフＧ２に示されるように、電源電力ＰＳは、ＥＰＳ要求電力が充放電閾値ＫＥ以上の期間において、充放電閾値ＫＥと等しくなる。すなわち、電源電力ＰＳは、ＥＰＳ要求電力が充放電閾値ＫＥ以上の期間においてピークカットされる。ＥＰＳ要求電力が充放電閾値ＫＥ以上の期間において、ＥＰＳ要求電力と充放電閾値ＫＥとの差分の電力は、キャパシタ５４により補われる。なお、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となる場合として車両の車庫入れ時または駐車時において運転者が操舵部材２の据え切り操舵を実行する場合が挙げられる。

また、制御装置４０は、出力状態を第２出力状態に設定してキャパシタ５４がモータ駆動回路４５に放電した後、すなわち電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満となったとき、電源制御により出力状態を第３出力状態に設定する。これにより、キャパシタ５４は、急速に充電される。なお、図５のドットにより示した区間がキャパシタ５４の充電期間を示している。

次に、図６を参照して、制御装置４０により実行される電源制御の処理手順について説明する。この処理は、所定時間毎に繰り返し実行されている。
制御装置４０は、以下の（ａ）〜（ｄ）の判定に基づいて、第１出力状態〜第４出力状態のいずれかを設定する。
（ａ）機関始動時か否か（ステップＳ１１）。
（ｂ）キャパシタ５４の残存電荷量が第１残量閾値ＱＸ１以上か否か（ステップＳ１２）。
（ｃ）電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上か否か（ステップＳ１３）。
（ｄ）キャパシタ５４の残存電荷量が第２残量閾値ＱＸ２以上か否か（ステップＳ１４）。

ここで、「機関始動時」は、制御装置４０がエンジンスタートアンドストップコンピュータ（図示略）からのエンジンが起動する旨の出力信号を受信したときからバッテリ電圧ＶＢが予め設定された電圧閾値ＶＸ以上となるまでの期間を示す。また、電圧閾値ＶＸは、電装品制御回路ＥＣＣが誤動作することを抑制することが可能な電圧である。電圧閾値ＶＸは、試験等により予め設定される。

また、キャパシタ５４の残存電荷量は、キャパシタ５４の電圧に基づいて算出される。キャパシタ５４の電圧は、マイコン４２内のＡ／Ｄ変換を用いて測定される。
また、「第１残量閾値ＱＸ１」は、キャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣに電装品制御回路ＥＣＣが正常に動作することが可能な電圧を供給することが可能なキャパシタ５４の残存電荷量の下限値を示す。第１残量閾値ＱＸ１は、試験またはシミュレーション等により予め設定されている。

また、「第２残量閾値ＱＸ２」は、キャパシタ５４の充電が必要となるキャパシタ５４の残存電荷量の上限値を示す。第２残量閾値ＱＸ２は、第１残量閾値ＱＸ１よりも大きい。第２残量閾値ＱＸ２は、試験またはシミュレーション等により予め設定されている。なお、本実施形態の第２残量閾値ＱＸ２は、キャパシタ５４の満充電に設定されている。

制御装置４０は、ステップＳ１１およびステップＳ１２のそれぞれにおいて肯定判定したとき、ステップＳ２１において第４出力状態に設定する。制御装置４０は、機関始動時にキャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣに放電することが可能なとき、第４出力状態に設定する。

制御装置４０は、ステップＳ１１およびステップＳ１２の一方において否定判定し、かつステップＳ１３において肯定判定したとき、ステップＳ２２において第２出力状態に設定する。制御装置４０は、機関始動時以外のときに据え切り操舵が実行される場合、第２出力状態に設定する。また制御装置４０は、機関始動時にキャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣに放電することが不能なときに据え切り操舵が実行される場合、第２出力状態に設定する。

制御装置４０は、ステップＳ１１およびステップＳ１２の一方において否定判定し、かつステップＳ１３において否定判定し、かつステップＳ１４において肯定判定したとき、ステップＳ２３において第３出力状態に設定する。制御装置４０は、機関始動時以外のとき、かつキャパシタ５４が満充電ではないときに据え切り操舵が実行されない場合、第３出力状態に設定する。また制御装置４０は、機関始動時にキャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣに放電することが不能なとき（満充電ではないとき）に据え切り操舵が実行されない場合、第３出力状態に設定する。

制御装置４０は、ステップＳ１１およびステップＳ１２の一方において否定判定し、かつステップＳ１３およびステップＳ１４のそれぞれにおいて否定判定したとき、ステップＳ２４において第１出力状態に設定する。制御装置４０は、機関始動時以外のとき、かつキャパシタ５４が満充電のときに据え切り操舵が実行されない場合、第１出力状態に設定する。

次に、図７を参照して、電源制御の実行態様の一例について説明する。
図７（ａ）に示されるように、車両のエンジンは、時刻ｔ１１においてアイドリングストップ状態から機関始動する。そして車両は、時刻ｔ１９において機関運転状態から機関停止状態となることにより再びアイドリングストップ状態となる。

図７（ｂ）に示されるように、バッテリ電圧ＶＢは、時刻ｔ１１における機関始動にともない急激に低下し、電圧閾値ＶＸ未満となる。バッテリ電圧ＶＢは、時刻ｔ１２においてオルタネータ４Ｂによる充電により増大する。そしてバッテリ電圧ＶＢは、時刻ｔ１３において電圧閾値ＶＸに達する。なお、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３の期間が機関始動時に相当する。

図７（ｃ）に示されるように、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１１において第１残量閾値ＱＸ１以上である。このため、制御装置４０は、時刻ｔ１１において出力状態を第４出力状態に設定する。

また、図７（ｄ）に示されるように、時刻ｔ１１〜ｔ１３の期間において電源電力ＰＳは小さい。また、図７（ｃ）に示されるように、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１１から時間の経過とともに減少する。このように、時刻ｔ１１〜ｔ１３の期間において電源電力ＰＳが小さく、かつ電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１へのキャパシタ５４の残存電荷量はそもそも小さいため、キャパシタ５４の電荷の減少量が少ない。このため、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１１〜ｔ１３の期間において第１残量閾値ＱＸ１以上である。このため、図７（ｅ）に示されるように、制御装置４０は、時刻ｔ１１〜ｔ１３の期間において出力状態を第４出力状態に設定する。

図７（ｃ）に示されるように、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１３において第２残量閾値ＱＸ２未満である。図７（ｄ）に示されるように、電源電力ＰＳは、時刻ｔ１３において充放電閾値ＫＥ未満である。

このため、図７（ｅ）に示されるように、制御装置４０は、時刻ｔ１３において出力状態を第３出力状態に設定する。これにより、キャパシタ５４が昇圧回路５２により急速に充電される。このため、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１３から時間の経過とともに急速に増大する。そしてキャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１４において第２残量閾値ＱＸ２に達する。すなわちキャパシタ５４は、時刻ｔ１４において満充電となる。これにより、制御装置４０は、時刻ｔ１４において出力状態を第１出力状態に設定する。

また、図７（ｄ）に示されるように、時刻ｔ１５において操舵部材２の操舵に基づいて電源電力ＰＳが増大する。そして、時刻ｔ１６において電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となる。電源電力ＰＳは、時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間にわたり充放電閾値ＫＥ以上となる。

このため、図７（ｅ）に示されるように、制御装置４０は、時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間にわたり出力状態を第２出力状態に設定する。これにより、キャパシタ５４がモータ駆動回路４５に放電する。このため、図７（ｃ）に示されるように、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間にわたり減少する。

そして、図７（ｄ）に示されるように、電源電力ＰＳは、時刻ｔ１７以降において充放電閾値ＫＥ未満となる。また、図７（ｃ）に示されるように、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１７において第２残量閾値ＱＸ２未満となる。

このため、図７（ｅ）に示されるように、制御装置４０は、時刻ｔ１７において出力状態を第３出力状態に設定する。これにより、キャパシタ５４が昇圧回路５２により急速に充電される。このため、キャパシタ５４の残存電荷量は、時刻ｔ１８において第２残量閾値ＱＸ２に達する。これにより、制御装置４０は、時刻ｔ１８において出力状態を第１出力状態に設定する。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１の作用について説明する。以降の説明において、本実施形態の電動パワーステアリング装置１と対比するための仮想構成について、便宜上、電動パワーステアリング装置１と同一の構成要素を用いる場合、同一の符号を用いる。

電動パワーステアリング装置１は、第１の機能および第２の機能を有する。第１の機能は、主電源４の電圧降下に起因して、電装品制御回路ＥＣＣのマイコン７Ｃ〜９ＣおよびＥＰＳ制御回路４１のマイコン４２が初期化されることを抑制する機能を示す。第２の機能は、キャパシタ５４の残存電荷量が第１残量閾値ＱＸ１未満となることを抑制する機能を示す。

第１の機能の詳細について説明する。
機関始動時には、セルモータ６が駆動するため、バッテリ電圧ＶＢが急激に低下する。このため、機関始動時に主電源４のみから電装品ＥＣおよびＥＰＳ制御回路４１のそれぞれに電力が供給されると仮定した場合、電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１に供給される電圧も低下する。

電装品制御回路ＥＣＣのマイコン７Ｃ〜９Ｃは、バッテリ電圧ＶＢの低下にともないマイコン７Ｃ〜９Ｃの駆動のために必要な電圧がマイコン７Ｃ〜９Ｃに供給されない場合、初期化されてしまう。ＥＰＳ制御回路４１のマイコン４２についても同様に初期化されてしまう。特に、アイドリングストップ機能を備える車両においては、信号等により車両が走行停止する毎に機関停止する。このため、機関始動する回数が多くなることにより、マイコン７Ｃ〜９Ｃおよびマイコン４２が初期化される回数が多くなる。

このため、ＥＴＣ車載器７は、機関始動時にＥＴＣ用制御回路７Ａのマイコン７Ｃが初期化されたと仮定したとき、初期化の際の音声案内が行われてしまう。また、計器類８は、機関始動時に計器用制御回路８Ａのマイコン８Ｃが初期化されたと仮定したとき、車両のディスプレイにおける計器類の表示が消えてしまう。また、ブレーキ制御装置９は、機関始動時にブレーキ用制御回路９Ａのマイコン９Ｃが初期化されたと仮定したとき、ＡＢＳ制御の機能が低下してしまう。また、制御装置４０は、機関始動時にＥＰＳ制御回路４１のマイコン４２が初期化されたと仮定したとき、マイコン４２がアシスト力を算出する時間が長くなる。このため、機関始動時に操舵部材２を操作するときのアシストモータ３１のアシスト力の発生が遅れるおそれがある。

そこで、機関始動時にマイコン７Ｃ〜９Ｃおよびマイコン４２のそれぞれが初期化されることを抑制するため、主電源４と電装品ＥＣおよびＥＰＳ制御回路４１との間にＤＣ−ＤＣコンバータ（図示略）を配置する構成（以下、「第１仮想構成」）が考えられる。第１仮想構成は、機関始動時にＤＣ−ＤＣコンバータによりバッテリ電圧ＶＢを昇圧することにより、バッテリ電圧ＶＢの低下を抑制する。

また、主電源４とは個別に形成され、かつ電動パワーステアリング装置１の構成要素とは異なる副電源が電装品ＥＣおよびＥＰＳ制御回路４１に電気的に接続された構成（以下、「第２仮想構成」）が考えられる。第２仮想構成は、機関始動時に主電源４と電装品ＥＣおよびＥＰＳ制御回路４１との電気的な接続を遮断し、副電源と電装品ＥＣおよびＥＰＳ制御回路４１とを電気的に接続することにより、バッテリ電圧ＶＢの低下による電装品ＥＣへの影響を回避する。

このような第１仮想構成および第２仮想構成によれば、機関始動時にマイコン７Ｃ〜９Ｃおよびマイコン４２のそれぞれが初期化されることが抑制される。しかし、第１仮想構成は、ＤＣ−ＤＣコンバータを追加する必要があり、第２仮想構成は、副電源を追加する必要がある。このため、第１仮想構成および第２仮想構成においては、車両の部品点数が増加してしまう。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１においては、補助電源装置５０のキャパシタ５４が機関始動時に電装品ＥＣの電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１に放電する。キャパシタ５４は、セルモータ６に放電しないため、機関始動時においてセルモータ６に起因してキャパシタ５４の電圧が低下することが抑制される。このため、マイコン７Ｃ〜９Ｃおよびマイコン４２のそれぞれが初期化されることが抑制される。

加えて、補助電源装置５０が備えているキャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１への放電に利用される。このため、電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１への電力の供給のために装置を追加する必要がない。したがって、第１仮想構成および第２仮想構成と比較して車両の部品点数の増加が抑制される。

ところで、補助電源装置５０のキャパシタ５４によりマイコン７Ｃ〜９Ｃおよびマイコン４２のそれぞれの初期化を抑制する構成として、機関始動時にキャパシタ５４が主電源４に放電する構成（以下、「第３仮想構成」）が考えられる。

しかし、第３仮想構成は、機関始動時のバッテリ電圧ＶＢの低下分をキャパシタ５４により補う必要があるため、キャパシタ５４を大容量化する必要がある。すなわち、第３仮想構成のキャパシタ５４は、第２出力状態においてキャパシタ５４がモータ駆動回路４５に放電するために必要な容量よりも大きな容量が必要となる。

これに対して、本実施形態の電動パワーステアリング装置１においては、キャパシタ５４が電装品制御回路ＥＣＣおよびＥＰＳ制御回路４１に放電する構成であるため、機関始動時におけるキャパシタ５４の放電量は、第３仮想構成よりも少なくなる。また本実施形態の電動パワーステアリング装置１においては、機関始動時のキャパシタ５４の放電量は、第２出力状態におけるキャパシタ５４のモータ駆動回路４５への放電量よりも少ない。このため、キャパシタ５４の大容量化が抑制される。

第２の機能の詳細について説明する。
制御装置４０は、機関始動後または機関停止時において、キャパシタ５４の残存電荷量が第２残量閾値ＱＸ２未満のとき、出力状態を第３出力状態に設定する。これにより、キャパシタ５４は、昇圧回路５２により急速に充電される。このため、例えば、車両がアイドリングストップ状態のとき、キャパシタ５４の残存電荷量が第２残量閾値ＱＸ２未満であればキャパシタ５４が充電される。このため、車両がアイドリングストップ状態から機関始動するとき、キャパシタ５４の残存電荷量が第２残量閾値ＱＸ２よりも小さい第１残量閾値ＱＸ１未満となることが抑制される。

次に、本実施形態の電動パワーステアリング装置１の効果を以下に列挙する。
（１）電動パワーステアリング装置１の制御装置４０は、機関始動時かつキャパシタ５４の残存電荷量が第１残量閾値ＱＸ１以上のとき、出力状態を第４出力状態に設定する。このため、機関始動時におけるバッテリ電圧ＶＢの急激な低下に起因する電装品ＥＣおよびアシストモータ３１の誤作動が抑制される。

また、機関始動時において主電源４と電装品ＥＣおよびアシストモータ３１との電気的な接続が遮断される。このため、電装品ＥＣおよびアシストモータ３１は、機関始動時における主電源４の電圧降下の影響を受けることが抑制される。

（２）制御装置４０は、電源制御においてキャパシタ５４の残存電荷量が第２残量閾値ＱＸ２未満のとき、出力状態を第３出力状態に設定する。このため、機関始動時における電装品ＥＣおよびアシストモータ３１の誤作動が抑制される確率が高くなる。

本電動パワーステアリング装置は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本電動パワーステアリング装置の他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、技術的に矛盾のない範囲において互いに組み合わせることもできる。

・上記実施形態の電源制御において、第２残量閾値ＱＸ２をキャパシタ５４の満充電とは異なる値とすることもできる。例えば、第２残量閾値ＱＸ２は、キャパシタ５４の満充電未満かつ第１残量閾値ＱＸ１よりも大きい値に設定される。

・上記実施形態の電源制御において、機関始動時をセルモータ６の駆動中に置き換えることもできる。
・上記実施形態のアシストモータ３１においてブラシ付きモータとすることもできる。

・上記実施形態の補助電源装置５０において、制御装置４０から離間した位置に配置されていてもよい。要するに、補助電源装置５０は、電動パワーステアリング装置１の操舵機構１０および転舵機構２０の一方の近くに配置されていればよい。

・上記実施形態の補助電源装置５０において補助電源としてキャパシタ５４に代えてリチウムイオン電池等の二次電池を有する。
・上記実施形態の補助電源装置５０において複数個のキャパシタ５４を有してもよい。

・上記実施形態の補助電源装置５０は、制御装置４０の電源制御により充放電の動作が制御される。ただし、補助電源装置５０の充放電の動作の制御は上記実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の補助電源装置５０は、電源制御を実行する電源制御部を有する。また、別の変形例の補助電源装置５０は、制御装置４０とは個別に形成された電源制御部が実行する電源制御により充放電の動作が制御される。

・上記実施形態のキャパシタ５４において、電気二重層コンデンサに代えてリチウムイオンキャパシタとすることもできる。
・上記実施形態の補助電源装置５０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７において、ＭＯＳＦＥＴに代えてＩＢＧＴとすることもできる。また、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７において、ＭＯＳＦＥＴに代えてリレー等の電磁開閉器とすることもできる。

・上記実施形態の切替回路５５は、ＥＰＳ制御回路４１および電装品ＥＣのそれぞれに電気的に接続されている。ただし、切替回路５５の接続形態は上記実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の切替回路５５は、ＥＰＳ制御回路４１および電装品ＥＣの一方と電気的に接続される。なお、変形例の切替回路５５において、ＥＰＳ制御回路４１および電装品ＥＣの他方は、主電源４と電気的に接続される。

・上記実施形態の電装品ＥＣにおいて、ＥＴＣ車載器７、計器類８、およびブレーキ制御装置９以外の電装品とすることもできる。
・上記実施形態の電装品ＥＣは、電装品ＥＣの駆動源として主電源４が用いられる。ただし、電装品ＥＣの駆動源は上記実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の電装品ＥＣは、駆動源としてキャパシタ５４が用いられる。

次に、上記実施形態および上記変形例から把握することのできる技術的思想について以下に記載する。
（付記１）前記主電源を昇圧して前記補助電源に印加する昇圧回路を備え、前記第３変更部は前記主電源と前記昇圧回路との間に位置している電動パワーステアリング装置。

（付記２）前記補助電源の残存電荷量が前記閾値よりも大きい値である充電閾値未満のとき、前記昇圧回路により前記主電源の電圧を昇圧した状態で前記補助電源が充電される電動パワーステアリング装置。

この電動パワーステアリング装置においては、補助電源が充電される機会が増える。このため、補助電源の残存電荷量が閾値未満となる確率が低くなる。したがって、機関始動時において補助電源により電装品または制御回路に放電される確率が高くなる。なお、充電閾値は、「第２残量閾値ＱＸ２」に相当する。

１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、４…主電源、ＥＣ…電装品、３１…アシストモータ、４０…制御装置（電源制御部）、４１…ＥＰＳ制御回路（制御回路）、４５…モータ駆動回路（駆動制御部）、５４…キャパシタ（補助電源）、５５…切替回路、Ｓ５…スイッチング素子（第１変更部）、Ｓ６…スイッチング素子（第２変更部）、Ｓ７…スイッチング素子（第３変更部）、ＱＸ１…第１残量閾値（閾値）。

Claims (4)

1. 操舵部材の操舵をアシストするアシスト力を発生するアシストモータと、
   前記アシストモータを駆動制御する駆動制御部と、
   前記アシストモータならびに前記駆動制御部以外の車両の電装品、前記アシストモータおよび前記駆動制御部の一方、および前記アシストモータに電気的に接続される主電源のそれぞれと電気的に接続される補助電源と、
   前記補助電源の前記電装品への電力の供給を制御する電源制御部と
   を備え、
   前記電源制御部は、前記車両の機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が閾値以上のとき、前記補助電源の電力を前記電装品に供給する
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記電装品と前記補助電源との電気的な接続および遮断を変更する第１変更部と、前記主電源と前記補助電源との電気的な接続および遮断を変更する第２変更部と、前記電装品と前記主電源との電気的な接続および遮断を変更する第３変更部とを有する切替回路を備え、
   前記電源制御部は、前記機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が前記閾値以上のとき、前記電装品と前記補助電源とが電気的に接続された状態に前記第１変更部を変更し、前記補助電源と前記主電源との電気的な接続が遮断された状態に前記第２変更部を変更し、前記電装品と前記主電源との電気的な接続が遮断された状態に前記第３変更部を変更する
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記アシストモータの動作を制御する制御回路を備え、
   前記補助電源は、前記制御回路と電気的に接続され、
   前記電源制御部は、前記機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が前記閾値以上のとき、前記補助電源の電力を前記制御回路に供給する
   請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 操舵部材の操舵をアシストするアシスト力を発生するアシストモータと、
   前記アシストモータの動作を制御する制御回路と、
   前記アシストモータに電気的に接続される主電源、前記アシストモータ、および前記制御回路のそれぞれに電気的に接続される補助電源と、
   前記補助電源の前記制御回路への電力の供給を制御する電源制御部と
   を備え、
   前記電源制御部は、車両の機関始動時において、前記補助電源の残存電荷量が閾値以上のとき、前記制御回路に電力を供給する
   電動パワーステアリング装置。