JP2020036508A - 補助電源装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回生電流を主電源に流出させることがなく、主電源の劣化を抑制できる補助電源装置及び電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】補助電源装置３０は、第２スイッチング素子ＦＥＴ２と並列回路を構成するとともに主電源２３に対して順方向接続された寄生ダイオードＤ２を備え、第４スイッチング素子ＦＥＴ４と並列回路を構成するとともに補助電源２４に対して逆方向接続された寄生ダイオードＤ４を備える。電子制御ユニット２６は、状態パラメータがアシストモータ２０の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、第１スイッチング素子ＦＥＴ１をオン、第２スイッチング素子ＦＥＴ２をオフ、第３スイッチング素子ＦＥＴ３をオン、第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオフ制御する。アシストモータ２０からの回生電流はインバータ２２、第３スイッチング素子ＦＥＴ３、寄生ダイオードＤ４を介して補助電源２４に流れる。【選択図】図３

Description

本発明は、補助電源装置及び電動パワーステアリング装置に関する。

車両に搭載される電動装置として、運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）がある。ＥＰＳは、操舵補助用のモータを備えている。そして、ＥＰＳは、ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作に応じて操舵補助用のモータを駆動して、同モータが発生した動力を舵取機構に加えることで操舵を補助している（特許文献１参照）。

ところで、ＥＰＳでは、操舵系の最大舵角（ラックエンド）の近傍で大きなアシストトルクがモータにより付加されると、操舵系が最大舵角に至った時点（以下、端当てという）で大きな衝撃が生じることによって打音が発生し、運転者が不快に感じる虞がある。

このような端当て時に大きな衝撃が生じることがないように、特許文献１は、ラックエンド近傍ではモータに対する電流指令値を絞ることにより、端当て時の勢いを減衰するようにしている。

また、大型車の場合、車両重量増加により停車時等のステアリング操作中のステアリング軸力が大きくなることから、ＥＰＳ用の主電源の他に補助電源を備えた補助電源システムを有したものや、或いは、ＥＰＳ用の補機バッテリの他にバックアップ機能を搭載した補助電源システムを備えたＥＰＳシステムもある（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。

バックアップ機能を備えた上記補助電源システムを備えたＥＰＳシステムでは、ＥＰＳ用モータ４００に対して端当て等による反力が作用していない場合は、図５（ａ）に示すように、主電源１００、補助電源システム２００、ＥＰＳ用インバータ３００を介してＥＰＳ用モータ４００に電流が供給される。

また、ＥＰＳ用モータ４００に対して端当て等による反力が作用したときに発生する回生エネルギとしての回生電流は、図５（ｂ）に示すようにＥＰＳ用モータ４００、ＥＰＳ用インバータ３００、及び補助電源システム２００を介して主電源１００に流すようにしている。

国際公開第２０１６／０５１８８４Ａ１パンフレット

ここで、主電源１００は、例えば鉛蓄電池から構成されることが多く、前記回生電流が主電源１００に流れ込みされたときには、鉛蓄電池の劣化を早めてしまう問題がある。特に、運転者が操舵部材を端当てが起こるまで操作した場合、その時の回生エネルギ、すなわち回生電流が大きいため、システムの製品性を向上するためにこのような課題を解決する必要がある。

本発明の目的は、モータの回生電流を主電源に流出させることがなく、主電源の劣化を抑制できる補助電源装置及び電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明の補助電源装置は、主電源に対し並列に接続されて、回転電機に接続されたインバータに前記主電源の代わりに直流電流を供給する補助電源と、前記主電源と前記インバータとの間に設けられた第１切替回路、及び前記補助電源と前記インバータとの間に設けられた第２切替回路を備える切替部と、前記切替部を制御することにより前記主電源と前記補助電源の前記インバータへの直流電流の供給を切替する制御部とを有する補助電源装置において、前記第１切替回路は、第１切替スイッチング素子と並列回路を構成するとともに前記主電源に対して順方向接続された第１ダイオードを備え、前記第２切替回路は、第２切替スイッチング素子と並列回路を構成するとともに前記補助電源に対して逆方向接続された第２ダイオードを備え、前記制御部は、前記回転電機により作動する作動部材の状態を示す状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、前記第１切替スイッチング素子をオン制御し、前記第２切替スイッチング素子をオフ制御し、前記状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、前記第１切替スイッチング素子及び前記第２切替スイッチング素子をオフ制御するものである。

上記の構成により、制御部は、回転電機により作動する作動部材の状態を示す状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、前記第１切替スイッチング素子をオン制御し、前記第２切替スイッチング素子をオフ制御する。この制御により、主電源から第１切替回路の第１切替スイッチング素子を介してインバータに直流電流が供給される。

また、状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、第１切替スイッチング素子及び第２切替スイッチング素子をオフ制御する。この制御により、状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合であっても、主電源から第１切替回路の第１ダイオードを介してインバータに直流電流が供給される。

この後、回転電機から回生電流が発生するとインバータを介して前記回生電流は、第２切替回路の第２ダイオードを介して補助電源に流れる。なお、回生電流はオフ制御された第１切替スイッチング素子及び主電源に対して順方向接続された第１ダイオードにより阻止されて、第１切替回路を介して主電源に流れることはない。この結果、回転電機の回生電流を鉛蓄電池からなる主電源に流出させることがなく、主電源である鉛蓄電池の劣化を抑制する。

また、前記第１切替回路は、前記主電源と前記第１切替スイッチング素子としての第２スイッチング素子との間で、当該第２スイッチング素子と直列接続された第１スイッチング素子を含み、前記第２切替回路は、前記インバータと前記第２切替スイッチング素子としての第４スイッチング素子との間で当該第４スイッチング素子と直列接続された第３スイッチング素子を含み、前記制御部は、前記状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、前記第１切替回路の前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子をともにオン制御し、前記第２切替回路の第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子をともにオフ制御し、前記状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合は、前記第１スイッチング素子をオン制御、及び第２スイッチング素子をオフ制御し、第３スイッチング素子をオン制御、及び第４スイッチング素子をオフ制御することが好ましい。

上記の構成により、状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、制御部は、第１切替回路の前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子をともにオン制御し、第２切替回路の第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子をともにオフ制御する。この制御により、主電源から第１切替回路の第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を介してインバータに直流電流が供給される。

また、状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合は、制御部は、第１スイッチング素子をオン制御、及び第２スイッチング素子をオフ制御し、第３スイッチング素子をオン制御、及び第４スイッチング素子をオフ制御する。

この制御により、状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合であっても、主電源から第１切替回路の第１スイッチング素子及び第１ダイオードを介してインバータに直流電流が供給される。

また、状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、制御部は、第３スイッチング素子をオン制御、及び第４スイッチング素子をオフ制御する。

この後、回転電機から回生電流が発生するとインバータを介して前記回生電流は、第２切替回路の第３スイッチング素子及び第２ダイオードを介して補助電源に流れる。
なお、回生電流はオフ制御された第１切替スイッチング素子及び主電源に対して順方向接続された第１ダイオードにより阻止されて、第１切替回路を介して主電源に流れることはない。この結果、回転電機の回生電流を主電源に流出させることがなく、主電源の劣化を抑制する。

また、前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子は相互に逆直列接続されたｎチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子は相互に逆直列接続されたｎチャンネルＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。

上記の構成により、上記の作用をｎチャンネルＭＯＳＦＥＴからなる第１〜第４スイッチング素子により、容易に実現できる。
また、前記第１切替回路が備える第１ダイオードは、前記第２スイッチング素子の寄生ダイオードであり、前記第２切替回路が備える第２ダイオードは、前記第４スイッチング素子の寄生ダイオードであることが好ましい。

上記構成により、第１ダイオード及び第２ダイオードを寄生ダイオードとするため、半導体スイッチング素子である第２、第４スイッチング素子を製造する工程内で合わせて作り込みができる。

また、上記補助電源装置を備えた電動パワーステアリング装置において、前記回転電機は、操舵部材に加えられた操舵トルクに基づいて駆動されるモータとしてもよい。
上記の構成により、操舵部材の切り込み限界付近に達した際、上記した作用を容易に実現できる電動パワーステアリング装置となる。

また、前記状態パラメータは、少なくとも操舵速度及び操舵角としてもよい。
上記の構成により、少なくとも操舵速度及び操舵角（状態パラメータ）が前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、すなわち、操舵部材の切り込み限界付近に達した端当ての前駆動作状態の場合、回転電機の回生電流を主電源に流出させることがないように切替部を切替制御することができる。

本発明によれば、モータの回生電流を主電源に流出させることがなく、主電源の劣化を抑制できる。

一実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を模式的に示す略図。 同電動パワーステアリング装置の電気回路の構成を示す回路図。 同電動パワーステアリング装置の電気回路において、端当ての前駆動作状態のときにインバータからの補助電源への回生電流の流れを示す回路図。 操舵角と操舵速度の状態判定マップ。 （ａ）は、補助電源システムを備えるＥＰＳシステムの通常動作時の電流経路図、（ｂ）は補助電源システムを備えるＥＰＳシステムの回生エネルギ発生時の電流経路図。

以下、図１〜図４を参照して、本発明を電動パワーステアリング装置１０に具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳ１０と記載する）は、一端にステアリングホイール１１が固定され、他端にピニオンギヤ１２が固定されたステアリングシャフト１３を備えている。ステアリングホイール１１は、操舵部材に相当する。ピニオンギヤ１２は、ラックシャフト１４に形成されたラックギヤ１５に噛み合わされている。これらピニオンギヤ１２及びラックギヤ１５は、ステアリングシャフト１３の回転運動をラックシャフト１４の長手方向の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を構成している。なお、電動パワーステアリング装置１０が車両に組付けられた際には、ラックシャフト１４はその長手方向が車幅方向となるように車体に取付けられ、さらに同ラックシャフト１４の両端は、左右の転舵輪１６にタイロッド１７を介してそれぞれ接続されている。ラックシャフト１４は作動部材に相当する。

ステアリングシャフト１３には、ステアリングホイール１１の操作によりステアリングシャフト１３に加えられた操舵トルクＴＲを計測するためのトルクセンサ１８が装着されている。本実施形態では、トルクセンサ１８として、ステアリングシャフト１３の一部を構成するトーションバーの捩じり量を検出して、その捩じり量に基づいて操舵トルクＴＲを計測する構成のセンサが採用されている。

ステアリングシャフト１３において、前記トーションバーに連結されたステアリングホイール１１側の部位の周囲には、操舵角センサ１９が設けられている。操舵角センサ１９は、ステアリングホイール１１の回転角（前記トーションバーに連結されたステアリングホイール１１側の部位の回転角）である操舵角θを検出する。

操舵角センサ１９は、ステアリングホイール１１の中立位置（基準位置）からのステアリングホイール１１の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置（操舵角θ＝０）から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。なお、正負の付し方は逆であってもよい。

また、ステアリングシャフト１３には、操舵補助用のモータ（以下、アシストモータ２０と記載する）が、同アシストモータ２０の回転を減速してステアリングシャフト１３に伝達する減速機２１を介して連結されている。本実施形態では、アシストモータ２０として、３相ブラシレスモータが採用されている。また、本実施形態では、ウォームギヤ機構が減速機２１として採用されている。アシストモータ２０は、回転電機に相当する。

さらに、電動パワーステアリング装置１０は、インバータ２２、主電源２３、バックアップ用の補助電源２４、切替部２５及び電子制御ユニット２６を備えている。主電源２３は、鉛蓄電池である。補助電源２４は、リチウムイオンキャパシタである。インバータ２２は、主電源２３または補助電源２４から出力された直流電流を３相の交流に変換してアシストモータ２０の各相に出力する。切替部２５は、主電源２３の代わりにバックアップ用の補助電源２４を使用する場合、及び後述するインバータ２２から補助電源２４に回生電流を流す場合、電子制御ユニット２６の切替指令により、インバータ２２に対する主電源２３と補助電源２４との接続を切替える。

また、電子制御ユニット２６は、電動パワーステアリング装置１０の制御に係る演算処理を実行する演算処理回路２７と、制御用のプログラムやデータが格納されたメモリ２８を備えている。電子制御ユニット２６には、前記トルクセンサ１８及び車両の走行速度ＶＳを検出する車速センサ２９が接続されている。

電子制御ユニット２６は、電動パワーステアリング装置１０において、アシストモータ２０により付与された操舵補助力のアシスト制御を行っている。操舵補助力のアシスト制御に際して、電子制御ユニット２６は、まず、操舵トルクＴＲ及び走行速度ＶＳに基づき、操舵補助力の目標値である目標補助力を決定するそして、電子制御ユニット２６は目標補助力分の操舵補助力を発生すべく、インバータ２２を制御する。

前記補助電源２４、切替部２５及び電子制御ユニット２６により、補助電源装置３０が構成されている。電子制御ユニット２６は制御部に相当する。
補助電源装置３０の切替部２５について説明する。

図２に示すように、切替部２５は、主電源２３とインバータ２２の入力端子間に接続された第１切替回路３１と、前記補助電源２４と、インバータ２２の入力端子間に接続された第２切替回路３２とを備えている。すなわち、前記補助電源２４は、主電源２３とは並列接続されている。

第１切替回路３１は、第１スイッチング素子ＦＥＴ１と第２スイッチング素子ＦＥＴ２とが、互いのソース電極同士を接続して逆直列に接続されている。具体的には、第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２は、エンハンスメント型（ノーマリオフ型）のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。なお、各スイッチング素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２のドレイン電極同士を接続してもよい。第２スイッチング素子ＦＥＴ２は、第１切替スイッチング素子に相当する。

第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２は、ソース・ドレイン間を並列接続された寄生ダイオードＤ１、Ｄ２をそれぞれ有しており、両寄生ダイオードＤ１、Ｄ２は相互に逆向きとなるように配置されている。すなわち、寄生ダイオードＤ２は、主電源２３に対して順方向接続されている。寄生ダイオードＤ２は、第１ダイオードに相当する。前記第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２は、電子制御ユニット２６によりオンオフ制御される。

第２切替回路３２は、第３スイッチング素子ＦＥＴ３と第４スイッチング素子ＦＥＴ４とが、互いのソース電極同士を接続して逆直列に接続されている。具体的には、第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４は、エンハンスメント型（ノーマリオフ型）のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。なお、各スイッチング素子ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のドレイン電極同士を接続してもよい。第４スイッチング素子ＦＥＴ４は、第２切替スイッチング素子に相当する。

第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４は、ソース・ドレイン間を並列接続された寄生ダイオードＤ３、Ｄ４をそれぞれ有しており、両寄生ダイオードは相互に逆向きとなるように配置されている。すなわち、寄生ダイオードＤ４は、補助電源２４に対して、逆方向接続されている。寄生ダイオードＤ４は、第２ダイオードに相当する。第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４は、電子制御ユニット２６によりオンオフ制御される。

主電源２３が使用できる正常な場合は、電子制御ユニット２６は、第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２をオン制御するとともに、第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオフ制御する。また、補助電源２４は、主電源２３のバックアップ用電源であるため、主電源２３が使用できない場合は、電子制御ユニット２６は、第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２をオフ制御するとともに、第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオン制御する。

（実施形態の作用）
図２〜図４を参照して、次に、補助電源装置３０を備えた電動パワーステアリング装置１０の作用について説明する。

電子制御ユニット２６は、主電源２３の電圧を電圧センサ（図示しない）を介して常時監視しており、主電源２３の電圧がインバータ２２に必要な電圧を有している場合は、正常状態と判定している。本実施形態の作用の説明では、主電源２３が正常状態であることを前提として説明する。

図示しないイグニッションスイッチがオンされると、電子制御ユニット２６は、トルクセンサ１８、操舵角センサ１９及び車速センサ２９から操舵トルクＴＲ、操舵角θ及び走行速度ＶＳを入力する。

電子制御ユニット２６は、入力した操舵角θに基づいて、操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜を演算する。そして、電子制御ユニット２６は、予めメモリ２８に格納された状態判定マップ（図４参照）を参照して、操舵角θと操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜が、通常動作領域または警戒制御領域のいずれの領域にあるのかを判定する。ここで、操舵角θと操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜は状態パラメータに相当する。

図４に示す状態判定マップは、通常動作領域Ａ、警戒制御領域Ｂ及び回生発生領域Ｃを有しており、通常動作領域Ａと警戒制御領域Ｂの境界条件は、｜ｄθ／ｄｔ｜＝ｆ（θ）の関数で定義されている。

本実施形態では、前記境界条件は、（操舵角、操舵速度）＝（０，Ｓ）を頂点とし、該頂点から（操舵角、操舵速度）＝（左最大舵角＋θ＿Ｍａｘ，０）、及び（操舵角、操舵速度）＝（右最大舵角−θ＿Ｍａｘ，０）を結ぶ直線としている。なお、本実施形態では、境界条件は直線としたが、直線に限定するものではなく、例えば、頂点から（最大舵角、０）までを凹型或いは凸型の二次曲線としてもよい。前記関数が成立する、操舵角及び操舵速度、並びに、警戒制御領域Ｂに存する操舵角及び操舵速度は、アシストモータ２０の回転を妨げる反力が作用することを示す回生電流発生前兆条件を満たす状態パラメータである。このパラメータは、通常動作領域Ａに存する操舵角及び操舵速度は、回生電流発生前兆条件を満たしていない、すなわち、アシストモータ２０の回転をさまたげる反力が作用しないことを示す状態パラメータである。

通常動作領域Ａは、現在の操舵角と操舵速度の組合せでは、ラックシャフト１４を含む操舵系、すなわち、操舵角θが左右の最大舵角（＋θ＿Ｍａｘ、−θ＿Ｍａｘ）に至る以前であって、端当ての虞が全くない領域である。

警戒制御領域Ｂは、現在の操舵角と操舵速度の組合せでは、前記ラックシャフト１４を含む操舵系が端当ての可能性がないとする領域である。
上記のようにしてラックシャフト１４の状態が、通常動作状態である通常動作領域Ａにあるのか、アシストモータ２０の回転をさまたげる反力が作用することでアシストモータ２０が回生電流を出力する前の前駆動作状態である警戒制御領域Ｂにあるのかが電子制御ユニット２６により判定される。

回生発生領域Ｃは、操舵角θが左右の最大舵角（＋θ＿Ｍａｘ、−θ＿Ｍａｘ）以上の場合であり、操舵速度とは無関係の領域である。この領域は、端当てが生じている状態であり、アシストモータ２０から回生電流が発生する領域である。

電子制御ユニット２６は、状態パラメータが通常動作領域Ａにあると判定した場合には、電子制御ユニット２６は、第１切替回路３１の第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２をともにオン制御し、第２切替回路３２の第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をともにオフ制御する。

図２に示すように、この制御により、主電源２３から第１切替回路３１の前記第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２を介してインバータ２２に直流電流が供給される。

電子制御ユニット２６は、状態パラメータが警戒制御領域Ｂにあると判定した場合には、電子制御ユニット２６は、第１スイッチング素子ＦＥＴ１をオン制御、及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２をオフ制御し、第３スイッチング素子ＦＥＴ３をオン制御、及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオフ制御する。

図３に示すように、この制御により、状態パラメータが警戒制御領域Ｂに存していても、主電源２３から第１切替回路３１の前記第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び寄生ダイオードＤ２を介してインバータ２２に直流電流が供給される。

また、状態パラメータが警戒制御領域Ｂに存していた場合、電子制御ユニット２６は、第３スイッチング素子ＦＥＴ３をオン制御、及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオフ制御する。

この後、アシストモータ２０から回生電流が発生するとインバータ２２を介して前記回生電流は、第２切替回路３２の第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び寄生ダイオードＤ４を介して補助電源２４に流れる。このとき、回生電流はオフ制御された第２スイッチング素子ＦＥＴ２及び主電源２３に対して順方向接続された寄生ダイオードＤ２により阻止されて、第１切替回路３１を介して主電源２３に流れることはない。

この結果、アシストモータ２０の回生電流を鉛蓄電池からなる主電源２３に流出させることがなく、主電源２３である鉛蓄電池の劣化を抑制する。
電子制御ユニット２６は、状態パラメータが回生発生領域Ｃにあると判定した場合には、操舵補助力を抑制するようにアシストモータ２０を制御する。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態の補助電源装置３０では、第１切替回路３１は、第２スイッチング素子ＦＥＴ２（第１切替スイッチング素子）と並列回路を構成するとともに主電源２３に対して順方向接続された寄生ダイオードＤ２（第１ダイオード）を備えている。また、第２切替回路３２は、第４スイッチング素子ＦＥＴ４（第２切替スイッチング素子）と並列回路を構成するとともに前記補助電源２４に対して逆方向接続された寄生ダイオードＤ４（第２ダイオード）を備えている。

電子制御ユニット２６（制御部）は、アシストモータ２０（回転電機）により作動するラックシャフト１４（作動部材）の状態を示す操舵角θ及び操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜（状態パラメータ）が回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、第２スイッチング素子ＦＥＴ２（第１切替スイッチング素子）をオン制御する。また、電子制御ユニット２６は、第４スイッチング素子ＦＥＴ４（第２切替スイッチング素子）をオフ制御する。そして、操舵角θ及び操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜（状態パラメータ）が回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、第２スイッチング素子ＦＥＴ２（第１切替スイッチング素子）及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４（第２切替スイッチング素子）をオフ制御する。

この結果、アシストモータ２０（回転電機）の回生電流を主電源２３に流出させることがなく、主電源２３の劣化を抑制できる。
（２）本実施形態の補助電源装置３０では、第１切替回路３１は、主電源２３と第２スイッチング素子ＦＥＴ２との間で当該第２スイッチング素子ＦＥＴ２と直列接続された第１スイッチング素子ＦＥＴ１を含む。また、第２切替回路３２は、インバータ２２と第４スイッチング素子ＦＥＴ４との間で当該第４スイッチング素子ＦＥＴ４と直列接続された第３スイッチング素子ＦＥＴ３を含む。また、電子制御ユニット２６（制御部）は、状態パラメータがアシストモータ２０の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２をともにオン制御し、第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をともにオフ制御する。

また、電子制御ユニット２６（制御部）は、状態パラメータがアシストモータ２０の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合は、第１スイッチング素子ＦＥＴ１をオン制御、及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２をオフ制御し、第３スイッチング素子ＦＥＴ３をオン制御、及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオフ制御する。

上記の構成により、状態パラメータがアシストモータ２０の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、主電源２３から第１切替回路３１の第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２を介してインバータ２２に直流電流が供給される。

また、状態パラメータがアシストモータ２０の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合であっても、主電源２３から第１切替回路３１の第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び寄生ダイオードＤ２（第１ダイオード）を介してインバータ２２に直流電流が供給される。

また、状態パラメータがアシストモータ２０の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、電子制御ユニット２６（制御部）は、第３スイッチング素子ＦＥＴ３をオン制御、及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４をオフ制御する。このため、この後、アシストモータ２０（回転電機）から回生電流が発生するとインバータ２２を介して回生電流は、第２切替回路３２の第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び寄生ダイオードＤ２（第２ダイオード）を介して補助電源に流れる。この結果、アシストモータ２０（回転電機）の回生電流を主電源２３に流出させることがなく、主電源２３の劣化を抑制できる。

（３）本実施形態の補助電源装置３０では、第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び第２スイッチング素子ＦＥＴ２は相互に逆直列接続されたｎチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び第４スイッチング素子ＦＥＴ４は相互に逆直列接続されたｎチャンネルＭＯＳＦＥＴである。この結果、上記の（２）の作用をｎチャンネルＭＯＳＦＥＴからなる第１〜第４スイッチング素子により、容易に実現できる。

（４）本実施形態の補助電源装置３０では、第１切替回路３１が備える第１ダイオードは、第２スイッチング素子ＦＥＴ２の寄生ダイオードＤ２であり、第２切替回路３２が備える第２ダイオードは、第４スイッチング素子ＦＥＴ４の寄生ダイオードＤ４としている。

この結果、第１ダイオード及び第２ダイオードを寄生ダイオードとしているため、半導体スイッチング素子である第２スイッチング素子ＦＥＴ２、第４スイッチング素子ＦＥＴ４を製造する工程内で合わせて作り込みができる。

（５）本実施形態の電動パワーステアリング装置１０は、上記補助電源装置３０を備えていて、ステアリングホイール１１（操舵部材）に加えられた操舵トルクＴＲに基づいて駆動されるアシストモータ２０を回転電機としている。

この結果、ステアリングホイール１１（操舵部材）の切り込み限界付近に達した際、上記した作用を容易に実現できる電動パワーステアリング装置とすることができる。
（６）本実施形態の電動パワーステアリング装置１０では、状態パラメータは、操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜及び操舵角θとしている。

この結果、操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜及び操舵角θ（状態パラメータ）が回生電流発生前兆条件を満たす場合は、すなわち、ステアリングホイール１１（操舵部材）の切り込み限界付近に達した端当ての前駆動作状態の場合である。この場合、アシストモータ２０（回転電機）の回生電流を鉛蓄電池からなる主電源２３に流出させることがないように切替部２５を切替制御することができる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・前記実施形態の第１スイッチング素子〜第４スイッチング素子は、ｎチャンネルＭＯＳＦＥＴとしているが、これに限定するものではない。各スイッチング素子は、他の半導体スイッチング素子、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）としてもよい。

・第１スイッチング素子ＦＥＴ１、第２スイッチング素子ＦＥＴ２の主電源に対する接続順序を逆にしてもよい。
・第３スイッチング素子ＦＥＴ３、第４スイッチング素子ＦＥＴ４のインバータ２２に対する接続順序を逆にしてもよい。

・主電源２３を鉛蓄電池以外で構成してもよい。
・補助電源２４は、充放電可能で有れば、リチウムイオンキャパシタ以外であってもよい。

・前記実施形態の構成中、第１スイッチング素子ＦＥＴ１及び寄生ダイオードＤ１を省略してもよい。
・前記実施形態の構成中、第３スイッチング素子ＦＥＴ３及び寄生ダイオードＤ３を省略してもよい。

・前記実施形態の寄生ダイオードの代わりにダイオードとしてもよい。
・前記実施形態では、状態パラメータは、操舵速度｜ｄθ／ｄｔ｜と操舵角θの２つのパラメータとしたが、この２つのパラメータに限定するものではない。さらに、転舵輪１６の転舵角を状態パラメータとして加えてもよい。また、アシスト制御をベクトル制御で行う場合、ｑ軸電流の変化量を状態パラメータとして加えてもよい。

・前記実施形態の電動パワーステアリング装置１０では、端当ての前駆動作状態を回生電流発生前兆条件で判定するようにしていた。
回生電流発生前兆条件は、端当ての前駆動作状態を検出することに限定するものではない。例えば、転舵輪１６が縁石に当たった場合等において、回生電流が発生する直前の状態を判定する条件としてもよい。この場合、アシストモータ２０の操舵速度、操舵角、モータの駆動電流等を状態パラメータとしてもよい。

・前記実施形態では、補助電源装置３０を電動パワーステアリング装置１０に採用したが、電動パワーステアリング装置１０との組合せに限定するものではなく、補助電源装置３０を他の装置と組み合わせてもよい。

１０…電動パワーステアリング装置、
１１…ステアリングホイール（操舵部材）、
１２…ピニオンギヤ、１３…ステアリングシャフト、
１４…ラックシャフト（作動部材）、１５…ラックギヤ、１６…転舵輪、
１７…タイロッド、１８…トルクセンサ、
１９…操舵角センサ、２０…アシストモータ、
２１…減速機、２２…インバータ、２３…主電源、２４…補助電源、
２５…切替部、２６…電子制御ユニット（制御部）、２７…演算処理回路、
２８…メモリ、２９…車速センサ、３０…補助電源装置、
３１…第１切替回路、３２…第２切替回路、
ＦＥＴ１…第１スイッチング素子、
ＦＥＴ２…第２スイッチング素子（第１切替スイッチング素子）、
ＦＥＴ３…第３スイッチング素子、
ＦＥＴ４…第４スイッチング素子（第２切替スイッチング素子）、
Ｄ１…寄生ダイオード、Ｄ２…寄生ダイオード（第１ダイオード）、
Ｄ３…寄生ダイオード、Ｄ４…寄生ダイオード（第２ダイオード）。

Ａ…通常動作領域、Ｂ…警戒制御領域、Ｃ…回生発生領域。

Claims (7)

1. 主電源に対し並列に接続されて、回転電機に接続されたインバータに前記主電源の代わりに直流電流を供給する補助電源と、前記主電源と前記インバータとの間に設けられた第１切替回路、及び前記補助電源と前記インバータとの間に設けられた第２切替回路を備える切替部と、前記切替部を制御することにより前記主電源と前記補助電源の前記インバータへの直流電流の供給を切替する制御部とを有する補助電源装置において、
   前記第１切替回路は、第１切替スイッチング素子と並列回路を構成するとともに前記主電源に対して順方向接続された第１ダイオードを備え、
   前記第２切替回路は、第２切替スイッチング素子と並列回路を構成するとともに前記補助電源に対して逆方向接続された第２ダイオードを備え、
   前記制御部は、前記回転電機により作動する作動部材の状態を示す状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、前記第１切替スイッチング素子をオン制御し、前記第２切替スイッチング素子をオフ制御し、
   前記状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合、前記第１切替スイッチング素子及び前記第２切替スイッチング素子をオフ制御する補助電源装置。
2. 前記第１切替回路は、前記主電源と前記第１切替スイッチング素子としての第２スイッチング素子との間で、当該第２スイッチング素子と直列接続された第１スイッチング素子を含み、
   前記第２切替回路は、前記インバータと前記第２切替スイッチング素子としての第４スイッチング素子との間で当該第４スイッチング素子と直列接続された第３スイッチング素子を含み、
   前記制御部は、
   前記状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用していないことを示す場合、
   前記第１切替回路の前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子をともにオン制御し、前記第２切替回路の第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子をともにオフ制御し、
   前記状態パラメータが前記回転電機の動作をさまたげる反力が作用することを示す場合は、
   前記第１スイッチング素子をオン制御、及び第２スイッチング素子をオフ制御し、第３スイッチング素子をオン制御、及び第４スイッチング素子をオフ制御する請求項１に記載の補助電源装置。
3. 前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子は相互に逆直列接続されたｎチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、
   前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子は相互に逆直列接続されたｎチャンネルＭＯＳＦＥＴである請求項２に記載の補助電源装置。
4. 前記第１切替回路が備える第１ダイオードは、前記第２スイッチング素子の寄生ダイオードであり、
   前記第２切替回路が備える第２ダイオードは、前記第４スイッチング素子の寄生ダイオードである請求項３に記載の補助電源装置。
5. 請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の補助電源装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記回転電機は、操舵部材に加えられた操舵トルクに基づいて駆動されるモータである電動パワーステアリング装置。
6. 前記状態パラメータは、少なくとも操舵速度及び操舵角である請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記状態パラメータが、操舵速度及び前記モータのｑ軸電流である請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。