JP3664376B2 - 負荷制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、１００Ａを越えるような大電流をバッテリからモータやコイルなどの負荷に供給するような場合がある負荷制御装置に関する。例えば、操舵トルクを検出し、モータにより操舵を補助する電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の負荷制御装置、例えば、車両用の電気式動力舵取装置においては、トルクセンサにより操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じてモータへ供給する電流を制御し、操舵アシストを行っている。一方、車両には、バッテリの過放電を防止するための保護装置が設けられており、係る保護装置は、バッテリの電圧（例えば１２Ｖ）が所定電圧（例えば、７Ｖ）まで降下すると、車両の電気システムを全て停止するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、電気式動力舵取装置のモータは、１０００Ｗに近い出力を発生するため、バッテリの電圧が１２Ｖの車両においては、１００Ａを越える電流を必要とする場合がある。このため、バッテリが劣化し容量が減少していると、該モータへの電流供給中にバッテリの電圧が、上記保護装置の動作する電圧まで降下し、走行中に電気システムが停止する恐れがある。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電気システムを停止させることのない負荷制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、バッテリから負荷に電流を供給する負荷制御装置において、
所定時間当たりのバッテリの電圧降下が所定値を越えるかを判断する電圧降下検出部と、
前記電圧降下が所定値を越える場合に、電流供給指令値が大電流状態を示す第１の所定値を越える際にこの電流供給指令値を下げモータへの電流を制限し、電流供給指令値が第１の所定値以下であり、モータの軽負荷状態を示す第２の所定値以上の際にこの電流供給指令値を上げるバッテリ劣化処理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを技術的特徴とする。
【０００６】
請求項１の負荷制御装置では、所定時間当たりのバッテリの電圧降下が所定値を越えるかを判断し、電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリの劣化に対応する処理を行う。電流供給指令値が所定値を越える場合に、この電流供給指令値を下げることによりモータへの電流を制限するため、バッテリ電圧の低下を制限し、電気システムの停止を防ぐことができる。更に、電流供給指令値が第１の所定値以下であり、モータの軽負荷状態を示す第２の所定値以上の際に電流供給指令値を上げるため、モータ制御電圧を高め、バッテリ電圧の降下に関わらず、設定された操舵アシストを行いことができる。
【０００７】
請求項２の発明は、バッテリから負荷に電流を供給する負荷制御装置において、
バッテリの電圧降下の微分値が所定値を越えるかを判断する電圧降下検出部と、
前記電圧降下が所定値を越える場合に、電流供給指令値が大電流状態を示す第１の所定値を越える際にこの電流供給指令値を下げモータへの電流を制限し、電流供給指令値が第１の所定値以下であり、モータの軽負荷状態を示す第２の所定値以上の際にこの電流供給指令値を上げるバッテリ劣化処理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項２の負荷制御装置では、バッテリの電圧降下の微分値が所定値を越えるかを判断し、電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリの劣化に対応する処理を行う。
電流供給指令値が所定値を越える場合に、この電流供給指令値を下げることによりモータへの電流を制限するため、バッテリ電圧の低下を制限し、電気システムの停止を防ぐことができる。更に、電流供給指令値が第１の所定値以下であり、モータの軽負荷状態を示す第２の所定値以上の際に電流供給指令値を上げるため、モータ制御電圧を高め、バッテリ電圧の降下に関わらず、設定された操舵アシストを行いことができる。
【０００９】
請求項３では、電圧降下が所定値を越えるかの判断を、バッテリの負荷が大きい、モータへの電流が所定値を越える場合に行うため、制御負担を増大させることなくバッテリの劣化を適正に検出することができる。
【００１０】
請求項４の負荷制御装置では、バッテリが劣化して電圧降下が所定値を越える場合に警告表示を行うため、運転者に慎重な運転と、バッテリの交換とを促すことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の負荷制御装置の実施形態に係る電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。
図１は第１実施態様の電気式動力舵取装置の制御構成を示すブロック図である。電気式動力舵取装置は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１２と、トルクセンサ１２からの操舵トルク及び車速センサ１４からの車速に基づきモータ指令トルク（操舵アシスト量）を演算する制御装置２０と、該制御装置２０からのモータ指令トルクに応じた電流指令値を求め負荷としてのモータＭを制御するモータ駆動回路３０とからなる。該モータ駆動回路３０は、バッテリ４０から電流供給を受けている。
【００１４】
トルクセンサ１２は、車両の操舵ステアリングに連結された入力軸と操舵機構に連結された出力軸との間に配設されたトーションバーの捻れ量から操舵トルクを検出する。制御装置２０は、ＣＰＵ２２と、該ＣＰＵ２２とトルクセンサ１２及び車速センサ１４とを接続するためのインターフェイス２４とから構成されている。
【００１５】
このモータ駆動回路３０は、また、バッテリ４０の劣化検出を行い、劣化が検出された際には、バッテリ劣化処理を行う。先ず、モータ駆動回路３０による劣化検出処理について、図２を参照して説明する。
図２中で、横軸は時間を示し、縦軸は、バッテリ電圧とモータ負荷電流とを示している。ここで、運転者が操舵ステアリングを操舵し、モータ駆動回路３０によりモータＭへの電流供給が開始され（時刻ｔ０）、モータ負荷電流がＩａを越えると（時刻ｔ１）、所定時間bmsの経過した時点（時刻ｔ２）でのバッテリの電圧降下ＣＶを算出する。即ち、時刻ｔ１でのバッテリの電圧（Ｖ1）と時刻ｔ２でのバッテリの電圧（Ｖ2）との差分（電圧降下量）を求める。そして、この電圧降下ＣＶが、所定値Ｆ（劣化していないバッテリの電流Ｉａ、所定時間bmsでの電圧降下量に数１０％を加算した値）と比較し、電圧降下ＣＶが、所定値Ｆよりも大きいときには、バッテリ劣化と判断し、バッテリ劣化処理を開始する。そして、バッテリ電圧が回復し、モータ負荷電流がＩdを下回ると（時刻ｔ３）、バッテリ劣化処理を解除する。なお、モータＭの劣化検出は、モータ負荷電流がＩａを越える間は、リアルタイムに継続される。即ち、モータ駆動回路３０の制御部（図示せず）の制御サイクルの度に、bms経過後の電圧降下を測定して所定値Ｆとの比較を行う。
【００１６】
このモータ駆動回路３０による劣化検出処理について、図３のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。
先ず、モータ負荷電流が、所定値Ｉａ以上かを判断する（Ｓ１２）。モータＭが駆動されず、又は、モータＭが軽負荷状態で駆動され、上述したモータ負荷電流が、所定値Ｉａ未満の場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、後述するステップ１８に移行する。他方、操舵アシストのためモータＭが駆動され、モータ負荷電流が所定値Ｉａを越える場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、時間bmsが経過したかを判断し（Ｓ１４）、時間bmsが経過すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、時間bms中のバッテリの電圧降下ＣＶが、所定値Ｆ以上かを判断する（Ｓ１６）。ここで、電圧降下ＣＶが、所定値Ｆ未満の場合には（Ｓ１６：Ｎｏ）、処理を終了する。他方、電圧降下ＣＶが、所定値Ｆ以上のときは（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、バッテリ４０の劣化と判断し、後述するバッテリ劣化処理を実行する（Ｓ３０）。
【００１７】
ここで、操舵アシスト量が小さくなりモータ負荷電流が所定値Ｉａ未満になると（Ｓ１２：Ｎｏ）、モータ負荷電流が所定値Ｉｄ以下になったかを判断し、所定値Ｉｄ以下になる前、即ち、モータ負荷電流がＩａ未満でＩｄを越える間は（Ｓ１８：Ｎｏ）、上述したバッテリ劣化処理を継続する。そして、モータ負荷電流が所定値Ｉｄ以下になると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、バッテリ劣化処理を解除する（Ｓ２０）。
【００１８】
なお、本実施形態では、電圧降下ＣＶが所定値Ｆを越えるかの判断を、バッテリ４０の負荷が大きい、すなわちモータＭへの負荷電流が所定値Ｉａを越える場合のみに行うため、制御負担を増大させることなくバッテリの劣化を適正に検出することができる。
【００１９】
引き続き、上述したバッテリ劣化処理（Ｓ３０）について、当該処理のサブルーチンを示す図４を参照して更に詳細に説明する。
先ず、バッテリ４０の劣化を表示するための図示しないバッテリ劣化表示ランプを点灯する（Ｓ３１）。これにより、運転者に慎重な運転と、バッテリの交換とを促す。そして、負荷電流がバッテリ劣化時の最大供給電流を示す所定値Ｘ以上かを判断する（Ｓ３２）。ここで、負荷電流が所定値Ｘ以上、即ち、大電流が供給されているときには（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、電流指令値の補正値が０以外かを判断し（Ｓ３４）、補正値が０以外のときには（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、補正値を引き下げる処理を行い（Ｓ３６）、この補正値にて電流指令値を補正する（Ｓ３８）。即ち、負荷電流がＸ（Ａ）以上の場合には、モータ駆動回路３０からモータＭに供給する電圧を強制的に下げることで、負荷電流をバッテリ劣化時の最大供給電流Ｘまで下げる。
【００２０】
一方、負荷電流が所定値Ｘ未満の場合、即ち、負荷電流が大きくないときには（Ｓ３２：Ｎｏ）、更に、負荷電流は、軽負荷状態を示す所定値Ｙ未満かを判断する（Ｓ４０）。ここで、負荷電流が所定値Ｙ未満、即ち、モータＭが小電流しか消費していないときには（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、補正値を０にする（Ｓ４２）。
【００２１】
更に、負荷電流が、負荷電流が大電流を示す所定値Ｘ未満で、軽負荷を示すＹ以上の場合、即ち、モータＭに中程度の電流が供給されているときには（Ｓ４０：Ｎｏ）、補正値がＺ未満か、即ち、補正値があまり大きくないかを判断し（Ｓ４４）、補正値がＺ未満の場合には、補正値を高める処理を行い（Ｓ４６）、この補正値にて電流指令値を補正する（Ｓ４８）。即ち、負荷電流が中程度の場合には、モータ制御電圧を高め、バッテリ電圧の降下に関わらず、設定された操舵アシストを行い得るようにする。
【００２２】
引き続き、第２実施形態に係る電気式動力舵取装置について、図５、図６を参照して説明する。
図５は、第２実施形態のバッテリ劣化検出処理を示している。先ず、モータ負荷電流が、所定値Ｉａ以上かを判断する（Ｓ１１２）。モータＭが駆動されず、又は、モータＭが軽負荷状態で駆動され、モータ負荷電流が、所定値Ｉａ未満の際には（Ｓ１１２：Ｎｏ）、ステップ１２２へ移行する。他方、操舵アシストのためモータＭが駆動され、モータ負荷電流が所定値Ｉａを越える場合には（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、電圧変化分dv／dt（微分値）を求め（Ｓ１１４）、そして、電圧微分値dv／dtがマイナス、即ち、電圧降下状態かを判断する（Ｓ１１５）。ここで、電圧降下状態の際には（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、dv／dtの絶対値が所定の傾き値ｄＦ以上かを判断する（Ｓ１１６）。ここで、dv／dtの絶対値が所定の傾き値ｄＦ以上の場合には（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、バッテリ劣化処理へ進む。
【００２３】
第２実施形態のバッテリ劣化処理（Ｓ１３０）について、図６のフローチャートを参照して説明する。
先ず、バッテリ劣化表示ランプを点灯する（Ｓ１３２）。このランプは、後述するようにリセット処理がなされるまで、点灯し続けるように構成されている。次に、電流指令値が、バッテリ劣化時の最大供給電流を示す所定値Ｘ以上かを判断する（Ｓ１３４）。ここで、電流指令値が所定値Ｘ以上のときには（Ｓ１３４：Ｙｅｓ）、電流指令値をバッテリ劣化時の最大供給電流を示す所定値Ｘに置き換える（Ｓ１３６）。
【００２４】
ここで、操舵アシスト量が小さくなりモータ負荷電流が小さくなり、バッテリ電圧が回復して、電圧微分値dv／dtがプラスになると（図５に示すＳ１１５：Ｎｏ）、バッテリ劣化処理を解除する（Ｓ１２０）。
【００２５】
モータ負荷電流が、所定値Ｉａ未満の場合は（Ｓ１１２：Ｎｏ）、バッテリ劣化表示ランプのリセット操作がなされたかを判断し（Ｓ１２２）、劣化したバッテリ４０が交換された後、リセット操作された際には（Ｓ１２２：Ｙｅｓ）、バッテリ劣化表示ランプを消灯する（Ｓ１２４）。
【００２６】
第１実施形態では、バッテリ劣化表示ランプがバッテリ劣化処理を行っている間点灯する。一方、第２実施形態では、一旦点灯したバッテリ劣化表示ランプは、リセットされるまで点灯し続ける。
【００２７】
なお、上述した第１、第２実施形態においては、モータ駆動回路３０がバッテリ４０の劣化検出及び劣化検出処理を行ったが、ＣＰＵ側がこの処理を行うことも可能である。
上述した第１、第２実施形態では、負荷としてモータの例について述べたが、モータの他にコイルであてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モータへの電流が所定値を越え、バッテリの電圧降下が所定値を越える場合に、バッテリの劣化に対応する処理を行うため、バッテリが劣化しても、電圧の低下を制限し、電気システムの停止を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の制御構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のバッテリ劣化検出を説明するためのバッテリ電圧、モータ負荷電流の関係を示すグラフである。
【図３】第１実施形態のバッテリ劣化検出処理のフローチャートである。
【図４】第１実施形態のバッテリ劣化処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態のバッテリ劣化検出処理のフローチャートである。
【図６】第２実施形態のバッテリ劣化処理の改変例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２ トルクセンサ
１４ 車速センサ
２０ 制御装置
２２ ＣＰＵ
３０ モータ駆動回路
４０ バッテリ
Claims (4)
- バッテリから負荷に電流を供給する負荷制御装置において、
所定時間当たりのバッテリの電圧降下が所定値を越えるかを判断する電圧降下検出部と、
前記電圧降下が所定値を越える場合に、電流供給指令値が大電流状態を示す第１の所定値を越える際にこの電流供給指令値を下げモータへの電流を制限し、電流供給指令値が第１の所定値以下であり、モータの軽負荷状態を示す第２の所定値以上の際にこの電流供給指令値を上げるバッテリ劣化処理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを特徴とする負荷制御装置。 - バッテリから負荷に電流を供給する負荷制御装置において、
バッテリの電圧降下の微分値が所定値を越えるかを判断する電圧降下検出部と、
前記電圧降下が所定値を越える場合に、電流供給指令値が大電流状態を示す第１の所定値を越える際にこの電流供給指令値を下げモータへの電流を制限し、電流供給指令値が第１の所定値以下であり、モータの軽負荷状態を示す第２の所定値以上の際にこの電流供給指令値を上げるバッテリ劣化処理を行うバッテリ劣化処理部とを有することを特徴とする負荷制御装置。 - 前記所定値を越えるかの判断を、前記モータへの電流が所定値を越える場合に行うことを特徴とする請求項１又は２の負荷制御装置。
- 前記バッテリ劣化処理部は、前記電圧降下が所定値を越える場合に警告表示を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の負荷制御装置。
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