JP2018196203A - 電力供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】主電源異常時には補助電源のみによって電力供給先に電力を供給でき、主電源正常時の高出力電圧モードにおける出力電圧を抑制できる電力供給装置を提供する。【解決手段】高出力電圧モード時には、スイッチング素子５２Ａおよびスイッチング素子５２Ｂがオフ、第１スイッチング素子５６がオン、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオフ、スイッチング素子５３Ａがオン、スイッチング素子５３Ｂがオフに設定される。主電源異常時には、スイッチング素子５２Ａがオフ、スイッチング素子５２Ｂがオン、第１スイッチング素子５６がオフ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオン、スイッチング素子５３Ａがオン、スイッチング素子５３Ｂがオフに設定される。【選択図】図２

Description

この発明は、主電源と複数系統の補助電源とを有する電力供給装置に関する。
下記特許文献１には、ＥＰＳ（Electric Power Steering）用の電動モータの駆動回路に電力を供給するための電力供給装置が開示されている。特許文献１に記載の電力供給装置は、主電源と、主電源に接続された単一の補助電源と、主電源に基づいて補助電源を充電するための充電回路と、主電源のみによって駆動回路に電力を供給する通常出力電圧モードと、補助電源の放電によって主電源および補助電源の両方を利用して駆動回路に電力を供給する高出力電圧モードとを切り替える切替回路（放電回路）とを備えている。
ＥＰＳの高負荷時には、切替回路は電力供給状態を高出力電圧モードに設定する。この場合、補助電源は放電状態となる。一方、ＥＰＳの低負荷時には、切替回路は電力供給状態を通常出力電圧モードに設定するとともに、補助電源を充電する。
特開２０１４−１５０６７２号公報
電動パワーステアリング装置では、一般的に、モータ駆動回路は、電動パワーステアリング用ＥＣＵ（ＥＰＳ用ＥＣＵ）内に設けられる。ＥＰＳ用ＥＣＵ内には、さらに、モータ駆動回路を制御するためのマイクロコンピュータ（マイコン）、マイコン用の電源を生成するための電源ＩＣ等が設けられている。
このようなＥＰＳ用ＥＣＵを備えた電動パワーステアリング装置に、前記特許文献１に記載の電力供給装置を適用した場合を想定する。前記特許文献１に記載の電力供給装置において、例えば、ＥＰＳ用ＥＣＵによるＥＰＳ動作可能最低電圧が９［Ｖ］程度であり、主電源の出力電圧が１３［Ｖ］程度であるとする。主電源が故障したときに補助電源のみによってＥＰＳを動作させようとすると、補助電源としてはその出力電圧が１３［Ｖ］程度のものが必要となる。そうすると、通常制御時の高出力電圧モードでは、２６Ｖ程度の電圧が電源ＩＣに印加されることになる。通常、ＥＰＳ用ＥＣＵとしては、１２Ｖ系電圧用に設計されたＥＣＵを用いるが、前述のように２６Ｖ程度の電圧が電源ＩＣに印加される場合には、２４Ｖ系電圧用に設計されたＥＣＵを用いる必要があり、コストが高くなる。
この発明の目的は、主電源異常時には補助電源のみによって電力供給先に電力を供給でき、主電源正常時には主電源および補助電源を利用した高出力電圧モードでの電力供給が可能であり、高出力電圧モードにおける出力電圧を抑制できる電力供給装置を提供することである。
請求項１記載の発明は、主電源（３１）と、複数系統の補助電源（５４，５５）と、前記主電源が正常であるときに、電力供給先（１２）への電力供給制御を行う第１電力供給制御手段（３２，３３）と、前記主電源に異常が発生したときに、前記電力供給先への電力供給制御を行う第２電力供給制御手段（３２，３３）とを含み、前記第１電力供給制御手段は、電力供給モードとして、前記主電源のみによって前記電力供給先に電力を供給する通常出力電圧モードと、前記複数系統の補助電源の一部の系統の補助電源を、前記主電源と前記電力供給先との間に直列に接続して、前記主電源と前記一部の系統の補助電源（５４）によって前記電力供給先に電力を供給する高出力電圧モードとのうち、少なくとも前記高出力電圧モードを有しており、前記第２電力供給制御手段は、前記複数系統の補助電源の全ての系統の補助電源を、接地と前記電力供給先との間に直列に接続して、前記全ての系統の補助電源（５４，５５）によって前記電力供給先に電力を供給するように構成されている、電力供給装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
この構成では、主電源に異常が発生したときには、全ての系統の補助電源の直列回路によって電力供給先に電力を供給できる。また、主電源が正常であるときには、一部の系統の補助電源と主電源との直列回路によって、高出力電圧モードで電力供給先に電力を供給することが可能となる。
この構成では、高出力電圧モードに、全ての系統の補助電源の直列回路の電圧が主電源の電圧に上乗せされた電圧を電力供給先に印加する場合に比べて、電力供給先に印加される電圧を抑制することができる。
請求項２に記載の発明は、前記第１電力供給制御手段は、動作モードとして、前記通常出力電圧モードと、前記高出力電圧モードとを有している、請求項１に記載の電力供給装置である。
請求項３に記載の発明は、前記第１電力供給制御手段は、前記電力供給先の消費電力に応じた値が所定の閾値未満であるときには、動作モードを前記通常出力電圧モードに設定し、前記電力供給先の消費電力に応じた値が前記閾値以上であるときには、動作モードを前記高出力電圧モードに設定するように構成されている、請求項２に記載の電力供給装置である。
電力供給先の消費電力に応じた値は、電力供給先の消費電力であってもよいし、電力供給先によって消費される主電源の実電力であってもよい。
請求項４に記載の発明は、前記各系統の補助電源は、１または複数のキャパシタからなる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電力供給装置である。
図１は、本発明の一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を示す模式図である。 図２は、図１の電動パワーステアリング装置の電気的構成を示す回路図である。 図３Ａは、電源制御用ＥＣＵの動作を説明するためのフローチャートの一部である。 図３Ｂは、電源制御用ＥＣＵの動作を説明するためのフローチャートの一部である。
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一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を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。
ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。
転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。
ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。
ウォームギヤ２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは一体的に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォームギヤ２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助が可能となっている。
車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ２４が設けられている。トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２４によって検出される車速Ｖ等は、ＥＰＳ用ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）１２に入力される。ＥＰＳ用ＥＣＵ１２は、これらの入力等に基づいて、電動モータ１８を制御することにより、いわゆるアシスト制御を行う。
ＥＰＳ用ＥＣＵ１２内のモータ駆動回路４２および電源ＩＣ４３（図２参照）には、主電源３１および補助電源装置３２のいずれか一方または両方によって電力が供給される。補助電源装置３２は、電源制御用ＥＣＵ３３によって制御される。ＥＰＳ用ＥＣＵ１２と電源制御用ＥＣＵ３３とは通信線を介して接続されている。
図２は、電動パワーステアリング装置１の電気的構成を示す回路図である。
ＥＰＳ用ＥＣＵ１２は、マイクロコンピュータからなるモータ制御回路４１と、モータ制御回路４１によって制御され、電動モータ１８に電力を供給するモータ駆動回路（インバータ回路）４２と、モータ制御回路４１用の電源を生成するための電源ＩＣ４３とを含んでいる。ＥＰＳ用ＥＣＵ１２には、電動モータ１８に流れるモータ電流を検出するための電流センサ４４の出力信号が入力される。モータ制御回路４１の詳細については、後述する。
補助電源装置３２は、主電源３１に直列に接続されている。補助電源装置３２は、リレー５１と、充電回路５２と、放電回路５３と、第１系統の補助電源５４と、第２系統の補助電源５５と、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８と、電流センサ５９と、第１〜第３電圧センサ６０〜６２とを含む。第１〜第３スイッチング素子５６〜５８は、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。
リレー５１は、主電源３１の正極側端子と充電回路５２との間に配置されている。リレー５１と充電回路５２との接続点をＰ１で示す。充電回路５２は、第１系統の補助電源５４および第２系統の補助電源５５を充電するための回路である。充電回路５２は、直列接続された一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂと、これらのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂの接続点Ｐ２と接続点Ｐ１との間に接続された昇圧コイル５２Ｃとを含む。スイッチング素子５２Ａ，５２Ｂは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。
上段側のスイッチング素子５２Ａのソースが下段側のスイッチング素子５２Ｂのドレインに接続されている。下段側のスイッチング素子５２Ｂのソースは接地されている。上段側のスイッチング素子５２Ａのドレインは、第２スイッチング素子５７のドレインに接続されているとともに、第１スイッチング素子５６のドレインに接続されている。上段側のスイッチング素子５２Ａと第２スイッチング素子５７との接続点をＰ３で示し、上段側のスイッチング素子５２Ａと第１スイッチング素子５６との接続点をＰ４で示す。
接続点Ｐ１と第１スイッチング素子５６のソースとの間に、第１系統の補助電源５４が接続されている。接続点Ｐ１と第１系統の補助電源５４との接続点をＰ５で表す。第１系統の補助電源５４は、直列に接続された第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２からなる。第１キャパシタＣ１の負極側端子は接続点Ｐ５を介して接続点Ｐ１に接続され、第１キャパシタＣ１の正極側端子は第２キャパシタＣ２の負極側端子に接続されている。第２キャパシタＣ２の正極側端子は、第１スイッチング素子５６のソースに接続されている。
第２キャパシタＣ２と第１スイッチング素子５６との接続点Ｐ６には、第３スイッチング素子５８のソースが接続されている。第２スイッチング素子５７のソースと、第３スイッチング素子５８のドレインとの間に、第２系統の補助電源５５が接続されている。つまり、第１系統の補助電源５４と、第２系統の補助電源５５とは、第３スイッチング素子５８を介して接続されている。
第２系統の補助電源５５は、直列に接続された第３キャパシタＣ３および第４キャパシタＣ４からなる。第３キャパシタＣ３の負極側端子は第３スイッチング素子５８のドレインに接続され、第３キャパシタＣ３の正極側端子は第４キャパシタＣ４の負極側端子に接続されている。第４キャパシタＣ４の正極側端子は、第２スイッチング素子５７のソースに接続されている。
接続点Ｐ５と第１スイッチング素子５６のドレイン（接続点Ｐ４）との間に、放電回路５３が接続されている。放電回路５３は、直列接続された一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂからなる。スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。上段側のスイッチング素子５３Ａのソースが下段側のスイッチング素子５３Ｂのドレインに接続されている。上段側のスイッチング素子５３Ａのドレインは、接続点Ｐ４に接続されている。下段側のスイッチング素子５３Ｂのソースは、接続点Ｐ５に接続されている。一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂの接続点Ｐ７は、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２内のモータ駆動回路４２および電源ＩＣ４３に接続されている。
第１〜第３スイッチング素子５６〜５８による切替状態には、次の３つの切替状態がある。
第１切替状態：第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の全てがオフ
第２切替状態：第１スイッチング素子５６がオン、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオフ
第３切替状態：第１スイッチング素子５６がオフ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオン
第１切替状態は、電源オフ時の切替状態である。第２切替状態は、第１系統の補助電源５４を放電させる場合または第１系統の補助電源５４のみを充電する場合に設定される切替状態である。第３切替状態は、第１系統の補助電源５４および第２系統の補助電源５５の両方を充電させる場合または主電源３１に異常が発生した場合に設定される切替状態である。
電流センサ５９は、主電源３１の出力電流（バッテリー電流Ｉｂ）を検出する。第１電圧センサ６０は、主電源３１の端子間電圧（バッテリー電圧Ｖｂ）を検出する。第２電圧センサ６１は、第１系統の補助電源５４の端子間電圧（第１補助電源電圧Ｖｃ１）を検出する。第３電圧センサ６２は、第２系統の補助電源５５の端子間電圧（第２補助電源電圧Ｖｃ２）を検出する。電流センサ５９の検出値および各電圧センサ６０〜６２の検出値は、電源制御用ＥＣＵ３３に入力される。電源制御用ＥＣＵ３３には、イグニッションキーの状態を表すイグニッション状態検知信号（図示略）が入力する。
電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッション状態検知信号に基づいてリレー５１をオンオフ制御する。イグニッションキーがオン操作されたときには、そのことを示すイグニッション状態検知信号（以下、「イグニッションオン状態信号」という。）が電源制御用ＥＣＵ３３に入力される。電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオン状態信号が入力されると、リレー５１をオンにする。一方、イグニッションキーがオフ操作されたときには、そのことを示すイグニッション状態検知信号（以下、「イグニッションオフ状態信号」という。）が電源制御用ＥＣＵ３３に入力される。電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されると、リレー５１をオフにする。
電源制御用ＥＣＵ３３は、電流センサ５９、電圧センサ６０〜６２等の検出値に基いて、補助電源装置３２内の７つのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ、５６〜５８をオンオフ制御する。
電源制御用ＥＣＵ３３は、主電源異常が発生したか否かを監視する機能を有している。主電源異常とは、主電源３１の故障によって、主電源３１から適切な電圧がＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加されない状態をいう。
主電源が正常である場合（以下、「通常制御時」という。）には、電源制御用ＥＣＵ３３は、主電源電力ＰＳに基づいて、７つのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ、５６〜５８を制御する。主電源電力ＰＳとは、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２がアシスト制御によって消費する主電源３１の実電力である。主電源電力ＰＳは、例えば、電流センサ５９によって検出されるバッテリー電流Ｉｂと、第１電圧センサ６０によって検出されるバッテリー電圧Ｖｂとの積を演算することにより求められる。主電源電力ＰＳは、「電力供給先の消費電力に応じた値」の一例である。
具体的には、主電源電力ＰＳが予め定められた出力電圧切替用閾値ＫＥ未満であるときには、電源制御用ＥＣＵ３３は、例えば、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオフに設定し、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオンに設定する。これにより、主電源３１のみによってモータ駆動回路４２に電力が供給される。このように、主電源３１のみによってＥＰＳ用ＥＣＵ１２に電力が供給される電力供給状態（電力供給モード）を「通常出力電圧状態（通常出力電圧モード）」という場合がある。
また、電源制御用ＥＣＵ３３は、必要に応じて、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第２切替状態または第３切替状態に設定し、充電回路５２内の一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせる。これにより、接続点Ｐ１における出力電圧（バッテリー電圧）が昇圧されて、第１系統の補助電源５４または第１および第２系統の補助電源５４，５５に印加される。これにより、第１系統の補助電源５４のみまたは第１系統の補助電源５４および第２系統の補助電源５５の両方が充電される。
主電源電力ＰＳが予め定められた出力電圧切替用閾値ＫＥ以上であるときには、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂをオフ状態とする。また、電源制御用ＥＣＵ３３は、例えば、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第２切替状態に設定し、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンに設定し、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフに設定する。これにより、主電源３１および第１系統の補助電源５４の両方によってモータ駆動回路４２に電力が供給される。このように主電源３１および第１系統の補助電源５４の両方を利用してＥＰＳ用ＥＣＵ１２に電力が供給される電力供給状態（電力供給モード）を「高出力電圧状態（高出力電圧モード）」という場合がある。
主電源異常が発生した場合（以下、「主電源異常時」という。）には、電源制御用ＥＣＵ３３は、７つのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ、５６〜５８を次のように制御する。すなわち、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の上段側のスイッチング素子５２Ａをオフに設定し、下段側のスイッチング素子５２Ｂをオンに設定する。また、電源制御用ＥＣＵ３３は、例えば、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第３切替状態に設定し、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンに設定し、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフに設定する。これにより、接続点Ｐ１と接続点Ｐ７との間に、第１系統の補助電源５４および第２系統の補助電源５５が直列に接続され、接続点Ｐ１が昇圧コイル５２Ｃおよびスイッチング素子５２Ｂを介して接地される。これにより、第１および第２系統の補助電源５４，５５の直列回路によってＥＰＳ用ＥＣＵ１２に電力が供給される。したがって、主電源異常時においても、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２は、アシスト制御を継続して行うことができる。
このように、第１系統の補助電源５４および第２系統の補助電源５５の直列回路からＥＰＳ用ＥＣＵ１２に電力が供給される状態を「バックアップ電力供給状態」という場合がある。
図３は、電源制御用ＥＣＵ３３の動作を説明するためのフローチャートである。
電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオン状態信号が入力されると(ステップＳ１：ＹＥＳ)、初期設定を行う(ステップＳ２)。この初期設定では、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第２切替状態に設定する。つまり、第１スイッチング素子５６がオンとされ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオフとされる。この初期設定では、さらに、電源制御用ＥＣＵ３３は、リレー５１をオンする。
次に、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１〜第３電圧センサ６０〜６２によって検出されるバッテリー電圧Ｖｂ，第１補助電源電圧Ｖｃ１，第２補助電源電圧Ｖｃ２および電流センサ５９によって検出されるバッテリー電流Ｉｂを取得する(ステップＳ３)。
電源制御用ＥＣＵ３３は、主電源３１に異常が発生しているか否かを判別する(ステップＳ４)。この実施形態では、電源制御用ＥＣＵ３３は、バッテリー電圧Ｖｂが所定の第１閾値Ｖｔｈ１未満であるか否かを判別することにより、主電源３１に異常が発生しているか否かを判別する。第１閾値Ｖｔｈ１は、例えば、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２によるＥＰＳ動作可能最低電圧（例えば９［Ｖ］）またはそれよりも若干大きな値に設定される。電源制御用ＥＣＵ３３は、バッテリー電圧Ｖｂが第１閾値Ｖｔｈ１未満であれば、主電源３１に異常が発生していると判別し、バッテリー電圧Ｖｂが第１閾値Ｖｔｈ１以上であれば、主電源３１に異常が発生していないと判別する。
主電源３１に異常が発生していないと判別された場合には(ステップＳ４：ＮＯ)、図３Ｂを参照して、電源制御用ＥＣＵ３３は、主電源電力ＰＳが出力電圧切替用閾値ＫＥ以上か否かを判別する(ステップＳ５)。主電源電力ＰＳが出力電圧切替用閾値ＫＥ未満である場合には(ステップＳ５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオフに設定し、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオンに設定する(ステップＳ６)。これにより、第１系統の補助電源５４の放電が実行されている場合には、その放電が停止される。また、これにより、電力供給状態（電力供給モード）が通常出力電圧状態（通常出力電圧モード）となる。
この後、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１補助電源電圧Ｖｃ１が第２閾値Ｖｔｈ２未満であるか否かを判別する(ステップＳ７)。この判別は、第１系統の補助電源５４の過充電を防止するために行われている。第２閾値Ｖｔｈ２は、第１系統の補助電源５４の上限電圧と等しい値またはそれよりも若干小さい値に設定される。第１補助電源電圧Ｖｃ１が第２閾値Ｖｔｈ２以上であれば(ステップＳ７：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の２つのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂをともにオフに設定する（ステップＳ８)。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ９)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ９：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
前記ステップＳ７において、第１補助電源電圧Ｖｃ１が第２閾値Ｖｔｈ２未満であると判別された場合には(ステップＳ７：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第２補助電源電圧Ｖｃ２が第３閾値Ｖｔｈ３未満であるか否かを判別する(ステップＳ１０)。この判別は、第２系統の補助電源５５の過充電を防止するために行われている。第３閾値Ｖｔｈ３は、第２系統の補助電源５５の上限電圧と等しい値またはそれよりも若干小さい値に設定される。第２補助電源電圧Ｖｃ２が第３閾値Ｖｔｈ３上である場合には(ステップＳ１０：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第２切替状態に設定する(ステップＳ１１)。つまり、第１スイッチング素子５６がオンとされ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオフとされる。
そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１系統の補助電源５４の充電処理を開始する(ステップＳ１２)。具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせる。これにより、第１系統の補助電源５４内のキャパシタＣ１，Ｃ２が充電される。なお、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行した場合に、既に充電処理が開始されている場合には、電源制御用ＥＣＵ３３は充電処理を継続して行う。
この後、電源制御用ＥＣＵ３３は、ステップＳ９に移行し、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ９：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
前記ステップＳ１０において、第２補助電源電圧Ｖｃ２が第３閾値Ｖｔｈ３未満であると判別された場合には(ステップＳ１０：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第３切替状態に設定する(ステップＳ１３)。つまり、第１スイッチング素子５６がオフとされ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオンとされる。
そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１系統および第２系統の補助電源５４，５５の充電処理を開始する(ステップＳ１４)。具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせる。これにより、第１系統の補助電源５４内のキャパシタＣ１，Ｃ２および第２系統の補助電源５５内のキャパシタＣ３，Ｃ４が充電される。なお、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行した場合に、既に充電処理が開始されている場合には、電源制御用ＥＣＵ３３は充電処理を継続して行う。なお、このとき充電回路５２の出力電圧は、第１系統および第２系統の補助電源５４，５５を直列接続した状態で満充電可能な値に設定される。
この後、電源制御用ＥＣＵ３３は、ステップＳ９に移行し、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ９：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
前記ステップＳ５において、主電源電力ＰＳが出力電圧切替用閾値ＫＥ以上であると判別された場合には(ステップＳ５：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の２つのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂをともにオフに設定する(ステップＳ１５)。これにより、充電処理が実行中である場合には、充電処理が停止される。
次に、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第２切替状態に設定する(ステップＳ１６)。つまり、第１スイッチング素子５６がオンとされ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオフとされる。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンに設定し、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフに設定する(ステップＳ１７)。これにより、電力供給状態（電力供給モード）が高出力電圧状態（高出力電圧モード）となる。
この後、電源制御用ＥＣＵ３３は、ステップＳ９に移行し、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ９：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
ステップＳ９において、イグニッションオフ状態信号が入力されていると判別された場合には(ステップＳ９：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、リレー５１をオフする(ステップＳ１８)。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、今回の処理を終了する。
図３Ａに戻り、前記ステップＳ４において、主電源３１に異常が発生していると判別された場合には(ステップＳ４：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１〜第３スイッチング素子５６〜５８の切替状態を第３切替状態に設定する(ステップＳ１９)。つまり、第１スイッチング素子５６がオフとされ、第２および第３スイッチング素子５７，５８がオンとされる。
そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内の上段側のスイッチング素子５２Ａをオフに設定し、下段側のスイッチング素子５２Ｂをオンに設定し、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンに設定し、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフに設定する(ステップＳ２０)。これにより、電力供給状態がバックアップ電力供給状態となる。これにより、第１系統の補助電源５４と第２系統の補助電源５５との直列回路によって、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２に電力が供給されるので、主電源３１に異常が発生した場合にも、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２は、アシスト制御を継続して行うことができる。
主電源３１の出力電圧を、例えば１３［Ｖ］とする。各キャパシタＣ１〜Ｃ４の放電時の最大出力電圧を、例えば、３．６［Ｖ］する。また、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２によるＥＰＳ動作可能最低電圧を９［Ｖ］とする。この場合、前述の実施形態では、主電源異常時には、１４．４（＝３．６×４）［Ｖ］程度の電圧（バックアップ電圧）がＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される。つまり、主電源異常時には、ＥＰＳ動作可能最低電圧以上のバックアップ電圧がＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される。
一方、通常制御時の通常出力電圧状態においては、１３［Ｖ］程度の電圧がＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される。通常制御時の高出力電圧状態においては、主電源３１の電圧（１３［Ｖ］）にバックアップ電圧よりも低い電圧（７．２（＝３．６×２）［Ｖ］）が上乗せされた電圧（２０．２［Ｖ］）が、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される。したがって、通常制御時には、１３［Ｖ］程度〜２０．２［Ｖ］程度の電圧が、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される。つまり、前述の実施形態では、通常制御時（高出力電圧状態時）にＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される電圧を、２０．２［Ｖ］以下に抑えることができる。このため、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２として、１２Ｖ系電圧用のＥＣＵを使用できる。
通常制御時において、主電源３１の電圧に、第１系統の補助電源５４および第２系統の補助電源５５の直列回路の電圧（バックアップ電圧と同じ電圧）が上乗せされた電圧を、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加しようとすると、最大２７．４［Ｖ］（１３＋３．６×４）の電圧がＥＰＳ用ＥＣＵ１２に供給されることになる。そうすると、ＥＰＳ用ＥＣＵを１２Ｖ系電圧用のＥＣＵから２４Ｖ系電圧用のＥＣＵに変更する必要がある。これに比べて、この実施形態では、高出力電圧状態時にＥＰＳ用ＥＣＵ１２に印加される電圧を抑制できるので、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２を高電圧仕様のものに変更しなくて済む。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、主電源３１に異常が発生したか否かは、バッテリー電圧Ｖｂが第１閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かに基づいて判別されているが（図３ＡのステップＳ４参照）、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２への入力電圧が所定の閾値以上であるか否かに基づいて判別するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、主電源電力ＰＳが出力電圧切替用閾値ＫＥ以上であるか否かに基づいて、通常出力電圧状態と高出力電圧状態とを切り替えているが（図３ＢのステップＳ５参照）、ＥＰＳ用ＥＣＵ１２の消費電力（モータ駆動回路４２の消費電力）に基づいて、通常出力電圧状態と高出力電圧状態とを切り替えるようにしてもよい。ＥＰＳ用ＥＣＵ１２の消費電力は、「電力供給先の消費電力に応じた値」の一例である。
前述した実施形態では、各系統の補助電源は、複数のキャパシタから構成されているが、１つのキャパシタから構成されていてもよい。また、各系統の補助電源は、１または複数のキャパシタ以外の電源要素から構成されていてもよい。キャパシタ以外の電源要素としては、全固体電池、リチウムイオン電池等が挙げられる。
また、前述の実施形態では、この発明による電力供給装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、この発明は電源バックアップを必要とする装置であれば、電動パワーステアリング装置以外の装置にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１…電動パワーステアリング装置、１２…ＥＰＳ用ＥＣＵ、３１…主電源、３２…補助電源装置、３３…電源制御用ＥＣＵ、５２…充電回路、５３…放電回路、５４…第１系統の補助電源、５５…第２系統の補助電源、５６…第１のスイッチング素子、５７…第２のスイッチング素子、５７…第３のスイッチング素子、５９…電流センサ、６０〜６２…電圧センサ、４１…モータ制御回路、４２…モータ駆動回路、４３…電源ＩＣ

Claims (4)

  1. 主電源と、
    複数系統の補助電源と、
    前記主電源が正常であるときに、電力供給先への電力供給制御を行う第１電力供給制御手段と、
    前記主電源が異常であるときに、前記電力供給先への電力供給制御を行う第２電力供給制御手段とを含み、
    前記第１電力供給制御手段は、動作モードとして、前記主電源のみによって前記電力供給先に電力を供給する通常出力電圧モードと、前記複数系統の補助電源の一部の系統の補助電源を、前記主電源と前記電力供給先との間に直列に接続して、前記主電源と前記一部の系統の補助電源によって前記電力供給先に電力を供給する高出力電圧モードとのうち、少なくとも前記高出力電圧モードを有しており、
    前記第２電力供給制御手段は、前記複数系統の補助電源の全ての系統の補助電源を、接地と前記電力供給先との間に直列に接続して、前記全ての系統の補助電源によって前記電力供給先に電力を供給するように構成されている、電力供給装置。
  2. 前記第１電力供給制御手段は、動作モードとして、前記通常出力電圧モードと、前記高出力電圧モードとを有している、請求項１に記載の電力供給装置。
  3. 前記第１電力供給制御手段は、前記電力供給先の消費電力に応じた値が所定の閾値未満であるときには、動作モードを前記通常出力電圧モードに設定し、前記電力供給先の消費電力に応じた値が前記閾値以上であるときには、動作モードを前記高出力電圧モードに設定するように構成されている、請求項２に記載の電力供給装置。
  4. 前記各系統の補助電源は、１または複数のキャパシタからなる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電力供給装置。
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