JP5212464B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータを備えた電動パワー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、操舵機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータを備え、この電動モータの通電制御を行って運転者のハンドル操作をアシストする。こうした電動パワーステアリング装置は、一般の車載電気負荷に電源供給する車両バッテリから電源供給を受けるが消費電力が大きい。そのため、例えば、特開２００７−９１１２２号に提案された装置では、車両バッテリを補助する副電源装置を備えている。この副電源装置は、車両バッテリからモータ駆動回路への電力供給ラインに並列に接続されて車両バッテリにより充電され、蓄電した電気エネルギーを使ってモータ駆動回路へ電力供給できる構成になっている。また、この電動パワーステアリング装置においては、昇圧回路を備えており、車両バッテリの出力電圧を昇圧してモータ駆動回路へ電源供給する。

しかしながら、山岳路など左右に曲がりくねった道路を走行している時には、ハンドル操作に伴って、電動モータの負荷状態が高負荷状態と低負荷状態とに頻繁に切り替わる。操舵ハンドルを切り込んでいるときには、電動モータが高負荷状態となり、操舵ハンドルを保持あるいは戻しているときには、電動モータが低負荷状態となる。電動モータが高負荷状態から低負荷状態に切り替わったときは、電動モータで消費しきれない余剰電流、モータの発電電流、副電源装置から出力される電流が昇圧回路内を車両バッテリ側に向かって流れる。従って、曲がりくねった道路を走行しているときには、昇圧回路のコイルには、正方向の電流と逆方向の電流とが交互に流れることになり、コイルのヒステリシス損によりコイルが発熱してしまう。
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、昇圧回路のコイルの過熱を防止することにある。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
操舵機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータと、車両電源装置から供給される電源を昇圧し、昇圧した電源をモータ駆動回路に供給する昇圧回路と、前記昇圧回路に対して前記モータ駆動回路と並列に接続されて前記昇圧回路の出力により充電され、蓄電した電気エネルギーを使って前記モータ駆動回路への電源供給を補助する副電源装置と、前記操舵ハンドルの操舵操作に応じた通電量で前記電動モータが通電されるように前記モータ駆動回路を制御するモータ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記昇圧回路内で前記車両電源装置側に向かって逆流電流が流れる可能性の有無を推定する推定手段と、前記推定手段により前記逆流電流が流れる可能性が有ると推定された場合、前記昇圧回路の昇圧動作を停止させて前記昇圧回路に逆流電流が流れないようにする昇圧制御手段とを備えたことにある。
本発明においては、車両電源装置から供給される電源が昇圧回路により昇圧され、昇圧された電源がモータ駆動回路に供給される。また、昇圧回路からモータ駆動回路への電源供給路には副電源装置が並列に接続される。副電源装置は、昇圧回路の出力により充電され、蓄電した電気エネルギーを使ってモータ駆動回路への電源供給を補助する。
曲がりくねった道を走行しているときには、操舵ハンドルの操舵操作が繰り返される。こうした状況においては、電動モータの負荷状態が高負荷状態（電力消費の高い状態）と低負荷状態（電力消費の低い状態）とに頻繁に切り替わる。電動モータの負荷状態が高負荷状態から低負荷状態に切り替わったときは、昇圧回路内に逆流電流（車両電源装置側に向かって流れる電流）が流れることがある。この場合には、昇圧回路に正逆両方向の電流、つまり、交流電流が流れ、昇圧回路内に設けられたコイルがヒステリシス損により発熱する。
そこで、本発明においては、推定手段が、昇圧回路内で車両電源装置側に向かって逆流電流が流れる可能性の有無を推定する。そして、昇圧制御手段は、逆流電流が流れる可能性が有ると推定された場合、昇圧回路の昇圧動作を停止させて昇圧回路に逆流電流が流れないようにする。
この結果、本発明によれば、昇圧回路の過熱を防止することができる。
本発明の他の特徴は、前記推定手段は、前記操舵ハンドルの操舵状態情報を取得する操舵情報取得手段を備え、前記操舵状態情報に基づいて検出された操舵状態が、前記操舵ハンドルの戻し状態あるいは保舵状態であるときに、前記昇圧回路内で前記逆流電流が流れる可能性が有ると推定することにある。
操舵ハンドルを切り込み操作（中立位置から遠ざかる方向に回動させる操作）しているときには、電動モータが高負荷状態を維持するため昇圧回路に逆流電流は流れない。しかし、切り込み操作が終了して操舵ハンドルが保舵状態、あるいは、戻し状態（中立位置に近づく方向に回動する状態）となったときには、電動モータは低負荷状態となるため、昇圧回路に逆流電流が流れやすい。従って、特に、切り込み操作の終了直後においては、昇圧回路に逆流電流が流れやすい。また、切り込み操作直後でなくても、操舵ハンドルを大舵角（中立位置から大きく離れた舵角）で保持している状態から戻した場合においても、電動モータが高負荷状態から低負荷状態に切り替わるため昇圧回路に逆流電流が流れることがある。従って、操舵ハンドルの切り込み操作時以外において、昇圧回路内に逆流電流が流れる可能性がある。
そこで本発明においては、操舵情報取得手段により操舵ハンドルの操舵状態情報を取得し、その情報に基づいて検出された操舵状態が操舵ハンドルの戻し状態あるいは保舵状態であるときに、昇圧回路内の昇圧用コイルに逆流電流が流れる可能性があると推定する。
尚、昇圧回路内に流れる逆流電流は、例えば、電流センサを用いても測定ノイズの影響から良好に検出することができない。これに対して、本発明においては、操舵状態により逆流電流が流れる可能性を推定するため、昇圧回路の過熱を適正に防止することができる。
本発明の他の特徴は、前記昇圧回路は、電源供給路に直列に設けられる昇圧用コイルと、昇圧用コイルに断続的に電流を流して昇圧用コイルに電気エネルギーを発生させる第１スイッチング素子と、電源供給路に直列に設けられ前記昇圧用コイルに発生した電気エネルギーを前記第１スイッチング素子のオフ期間に電源供給路に放出させる第２スイッチング素子とを備え、前記推定手段は、前記昇圧回路の入力側電圧情報と出力側電圧情報とを取得する電圧情報取得手段と、前記第１スイッチング素子の１回のオン時間とオフ時間とを表すスイッチング情報を取得するスイッチング情報取得手段と備え、前記取得した入力側電圧情報と出力側電圧情報とスイッチング情報とに基づいて、前記逆流電流が流れる可能性の有無を推定することにある。
本発明においては、第１スイッチング素子を短い周期でオン・オフして昇圧用コイルに断続的に電流を流すことで昇圧用コイルに電気エネルギーが発生する。この電気エネルギーは、第２スイッチング素子をオンすることによりモータ駆動回路への電源供給路に放出される。こうしたスイッチング動作により車両電源装置の出力電圧を昇圧した電源をモータ駆動回路に供給する。この場合、昇圧回路の入力電圧と、昇圧回路の出力電圧と、第１スイッチング素子の１回のオン時間，オフ時間とに基づいて、昇圧用コイルに流れる逆流電流を推定することができる。そこで、本発明においては、電圧情報取得手段が昇圧回路の入力側電圧情報と出力側電圧情報とを取得し、スイッチング情報取得手段が第１スイッチング素子の１回のオン時間とオフ時間とを表すスイッチング情報を取得する。そして、これら取得した情報に基づいて、逆流電流が流れる可能性の有無を推定する。例えば、第１スイッチング素子の１回のオン時間Ｔ１とオフ時間Ｔ２との和（Ｔ１＋Ｔ２）に入力側電圧ｖ１を乗じた値（Ｔ１＋Ｔ２）ｖ１から、オフ時間Ｔ２に出力側電圧ｖ２を乗じた値（Ｔ２・ｖ２）を減算した値｛（Ｔ１＋Ｔ２）ｖ１−（Ｔ２・ｖ２）｝が負の値となる場合には、逆流電流が流れると推定することができる。この結果、本発明によれば、昇圧回路の過熱を防止することができる。
尚、スイッチング情報は、第１スイッチング素子の１回のオン時間，オフ時間を直接的に表す情報に限らず、それらを導くことのできる情報であれば良い。例えば、第１スイッチング素子のスイッチング周期とデューティ比を表す情報であってもよい。
本発明の他の特徴は、前記昇圧回路は、電源供給路に直列に設けられる昇圧用コイルと、昇圧用コイルに断続的に電流を流して昇圧用コイルに電気エネルギーを発生させる第１スイッチング素子と、電源供給路に直列に設けられ前記昇圧用コイルに発生した電気エネルギーを前記第１スイッチング素子のオフ期間に電源供給路に放出させる第２スイッチング素子とを備え、前記昇圧制御手段は、前記昇圧回路の昇圧動作を停止させているときには、前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との両方をオフ状態に維持することにある。
本発明における昇圧回路は、第１スイッチング素子をオン・オフして昇圧用コイルに断続的に電流を流して昇圧用コイルに電気エネルギーを発生させる。例えば、第１スイッチング素子のオン動作により昇圧用コイルを接地して昇圧用コイルに電流を流す。昇圧用コイルで発生した電気エネルギーは、電源供給路に直列に設けられた第２スイッチング素子のオン動作により電源供給路に放出される。これにより、昇圧回路は車両電源装置から供給される電源を昇圧する。
本発明においては、昇圧回路の昇圧動作を停止させているときには、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との両方をオフ状態に維持することで、第２スイッチング素子を介して昇圧回路内に逆流電流が流れることがない。従って、逆流電流の発生を確実に防止できる。
本発明の他の特徴は、前記副電源装置の電源供給能力を検出する副電源能力検出手段を備え、前記昇圧制御手段は、前記推定手段により前記逆流電流が流れる可能性が有ると推定された場合、前記副電源装置の電源供給能力が規定値を下回っている場合には、前記昇圧動作の停止に代えて、前記昇圧回路の出力電圧が前記副電源装置の出力電圧よりも高い電圧を維持するように昇圧制御することにある。
本発明においては、副電源能力検出手段が副電源装置の電源供給能力を検出する。例えば、副電源装置の出力電圧を検出して、その出力電圧の高低により副電源装置の電源供給能力を検出する。モータ駆動回路への電源供給は、昇圧回路の出力電圧と副電源装置の出力電圧とのバランス（電圧の大小関係）で自然に切り替わるため、昇圧回路の昇圧動作を停止した場合には、高電圧側となる副電源装置のみからモータ駆動回路に電源供給することになる。副電源装置の電源供給能力が高ければ、副電源装置のみからモータ駆動回路に電源供給しても問題ないが、副電源装置の電源供給能力が低下している場合には、昇圧回路からモータ駆動回路への電源供給を停止すると、電動モータへの電力供給量が不足して、所期の操舵アシスト性能が得られなくなってしまうおそれがある。また、電動モータの要求電力が大きくなった時（大出力駆動時）に、副電源装置の電源供給能力が低下していると、昇圧回路の出力と副電源装置の出力とをあわせても要求電力を満たさなくおそれがあり、やはり所期の操舵アシスト性能が得られなくなってしまう。
そこで、本発明においては、副電源装置の電源供給能力が規定値を下回っている場合には、逆流電流が流れる可能性があると推定された場合、昇圧動作の停止に代えて、昇圧回路の出力電圧が副電源装置の出力電圧よりも高い電圧を維持するように昇圧制御する。これにより、電動モータで発生した発電電流や電動モータで消費しきれない余剰電流は、低電圧側の副電源装置に充電電流として流れる。従って、昇圧回路内においては逆流電流が流れないため、昇圧用コイルのヒステリシス損による発熱を防止することができる。また、副電源装置の電源供給能力を増加させることができる。
本発明の他の特徴は、前記推定手段は、車速情報を取得する車速情報取得手段を備え、前記車速情報が表す車速が予め設定した設定車速以上となる走行中であることを条件として、前記逆流電流が流れる可能性の有無を推定することにある。
逆流電流が流れて昇圧回路の昇圧用コイルが発熱するケースは、操舵ハンドルが左右に繰り返し操作されるときである。車両が停止しているときには、そのような操舵操作は滅多に行われない。そこで本発明においては、車速情報取得手段により車速情報を取得し、車速が予め設定した設定車速以上となる走行中であることを条件として、逆流電流が流れる可能性の有無を推定する。従って、逆流電流推定手段の行う処理が軽減される。

図１は、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。
図２は、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。
図３は、アシストトルクマップを表す特性図である。
図４は、逆流電流の流れを説明する説明図である。
図５は、昇圧制御ルーチン（メインルーチン）を表すフローチャートである。
図６は、通常昇圧制御ルーチン（サブルーチン）を表すフローチャートである。
図７は、電流の流れを説明する説明図である。
図８は、電流の流れを説明する説明図である。
図９は、昇圧用コイルの温度推移を表すグラフである。
図１０は、昇圧回路に流れる電流の変化を表すグラフである。
図１１は、第２実施形態にかかる昇圧制御ルーチン（メインルーチン）を表すフローチャートである。

以下、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用電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。
こ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、車両電源装置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副電源装置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。電動モータ２０としては、例えば、３相ブラシレスモータが使用される。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に転舵力を付与して操舵操作をアシストする。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Ｔｒと呼ぶ。操舵トルクＴｒ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Ｔｒ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Ｔｒを負の値で示す。従って、操舵トルクＴｒ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θと呼び、その操舵角θを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵速度ωと呼ぶ。操舵角θ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。
モータ駆動回路３０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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への電力供給ライン３７を引き出した構成を採用している。
モータ駆動回路３０には、電動モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ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ｉｍと呼び、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ＭＯＳＦＥＴ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の電源装置は、車両電源装置１００と、車両電源装置１００の出力電圧を昇圧する昇圧回路４０と、昇圧回路４０とモータ駆動回路３０とのあいだに並列に接続される副電源装置５０と、電子制御装置６０に設けられ昇圧回路４０の昇圧電圧を制御する電源制御部６２とを備える。
車両電源装置１００は、定格出力電圧１２Ｖの一般的な車両バッテリである主バッテリ１０１と、エンジンの回転により発電する定格出力電圧１４Ｖのオルタネータ１０２とを並列接続して構成される。
車両電源装置１００は、電動パワーステアリング装置だけでなく、ヘッドライト等の他の車載電気負荷への電力供給も共通して行う。主バッテリ１０１の電源端子（＋端子）には、電源供給元ライン１０３が接続され、グランド端子には接地ライン１１１が接続される。
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のアシスト制御部６１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、アノードを車両電源装置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におけるダイオード１０８の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とを備えている。
また、昇圧回路４０の入力側には、駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間にコンデンサ４１が設けられ、昇圧回路４０の出力側には駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間にコンデンサ４５が設けられる。駆動系電源ライン１０５においてコンデンサ４５の接続部より負荷側を昇圧電源ライン１１２と呼ぶ。
本実施形態においては、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ＭＯＳＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。昇圧用スイッチング素子４３の寄生ダイオードは、駆動系電源ライン１０５から接地ライン１１１への電流の流れを阻止し、接地ライン１１１から駆動系電源ライン１０５への電流の流れを許容する。昇圧用スイッチング素子４４の寄生ダイオードは、モータ駆動回路３０から車両電源装置１００への電流の流れを阻止し、車両電源装置１００からモータ駆動回路３０への電流の流れを許容する。
昇圧回路４０は、電子制御装置６０の電源制御部６２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、車両電源装置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に電気エネルギーを貯め、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に貯まった電気エネルギー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、車両電源装置１００側へのノイズが除去される。
昇圧回路４０の昇圧電圧（出力電圧）は、第１、第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比の制御（ＰＷＭ制御）により調整可能となっている。本実施形態における昇圧回路４０は、例えば、入力電圧〜５０Ｖの範囲で昇圧電圧を調整できるように構成される。
昇圧回路４０の入力側には、昇圧回路４０に入力される電源電圧を検出する電圧センサ５１（以下、入力電圧センサ５１と呼ぶ）が設けられる。また昇圧回路４０の出力側には、昇圧回路４０の出力電圧を検出する電圧センサ５２（以下、出力電圧センサ５２と呼ぶ）が設けられる。入力電圧センサ５１により検出される電圧値を、以下、昇圧入力電圧ｖ１と呼び、出力電圧センサ５２により検出される電圧値を、以下、昇圧出力電圧ｖ２と呼ぶ。入力電圧センサ５１、出力電圧センサ５２は、昇圧入力電圧ｖ１、昇圧出力電圧ｖ２を表す検出信号を電源制御部６２に出力する。
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、副電源装置５０のプラス端子に接続される。
副電源装置５０は、昇圧回路４０の出力により充電され、モータ駆動回路３０で大電力を必要としたときに、蓄電した電気エネルギーを使ってモータ駆動回路３０に電源供給して車両電源装置１００を補助する蓄電装置である。従って、副電源装置５０は、昇圧回路４０の昇圧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。副電源装置５０の接地端子は、接地ライン１１１に接続される。この副電源装置５０として、例えば、キャパシタ（電気二重層コンデンサ）や二次電池を用いることができる。
副電源装置５０には、電圧センサ５３が設けられる。この電圧センサ５３は、昇圧駆動ライン１１３と副電源装置５０との接続を遮断するスイッチ（図示略）を内部に備えている。そして、電源制御部６２から電圧測定指令が受けたときに一時的にこのスイッチをオフして、副電源装置５０の端子間電圧を検出し、検出信号を電源制御部６２に出力する。以下、電圧センサ５３を副電源電圧センサ５３と呼び、副電源電圧センサ５３により検出された電圧値を副電源電圧ｖｓｕｂと呼ぶ。
副電源電圧ｖｓｕｂは、副電源装置５０の充電状態（蓄電量）に応じて変化する。つまり、副電源装置５０の充電状態が良好であるほど（蓄電量が多いほど）副電源電圧ｖｓｕｂが高くなり、副電源装置５０の充電状態が低下するほど（蓄電量が少ないほど）副電源電圧ｖｓｕｂが低くなる。従って、この副電源電圧センサ５３は、本発明における副電源能力検出手段に相当する。
副電源電圧ｖｓｕｂの検出時以外の通常時においては、副電源装置５０は昇圧駆動ライン１１３と接続されている。従って、通常時においては、副電源装置５０の充電と放電とは、昇圧回路４０の出力電圧と副電源装置５０の出力電圧（電源電圧）との大小関係により自然に切り替わる。昇圧回路４０の出力電圧が副電源装置５０の出力電圧より高い場合には、昇圧回路４０から（すなわち車両電源装置１００から）モータ駆動回路３０に電源供給されるとともに副電源装置５０が充電される。一方、昇圧回路４０の出力電圧が副電源装置５０の出力電圧より低い場合には、副電源装置５０からモータ駆動回路３０に電源供給される。従って、電動モータ２０で使用される電力が増大して昇圧回路４０の出力電圧が低下した場合には、昇圧回路４０の一時的な出力不足を補うかたちで副電源装置５０から電動モータ２０に電力供給される。
次に、電子制御装置６０について説明する。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、互いに情報を授受できるように構成されている。
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Ｔｒ、操舵角θ、モータ電流ｉｍ、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。
電源制御部６２は、入力電圧センサ５１，出力電圧センサ５２，副電源電圧センサ５３を接続し、昇圧入力電圧ｖ１，昇圧出力電圧ｖ２，副電源電圧ｖｓｕｂを表すセンサ信号を入力する。電源制御部６２は、これらセンサ信号およびアシスト制御部６１からの情報に基づいて、昇圧回路４０にＰＷＭ制御信号を出力して昇圧回路４０の昇圧電圧を制御する。昇圧回路４０は、入力したＰＷＭ制御信号により第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比が制御されて、その出力電圧である昇圧電圧を変化させる。
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す。操舵アシスト制御ルーチンは、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、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Ｔｒ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マップを参照して、入力した車速Ｖｘおよび操舵トルクＴｒに応じて設定される基本アシストトルクＴａｓを計算する。アシストトルクマップは、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴｒ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のアシストトルクマップは、右方向の操舵トルクＴｒ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右方向の特性と同じである。
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、例えば、操舵角θ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ω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される。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θに相当）を入力して行う。また、操舵速度ωについては、操舵ハンドル１１の操舵角θを時間で微分して求める。
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。尚、目標電流ｉａｓ＊は、予め設定された上限電流値以下に制限される。従って、目標指令トルクＴ＊から計算した目標電流ｉａｓ＊が上限電流値以下であれば、その計算値をそのまま目標電流ｉａｓ＊とするが、目標指令トルクＴ＊から計算した目標電流ｉａｓ＊が上限電流値を越える場合には、上限電流値を目標電流ｉａｓ＊に設定する。
こうして目標電流ｉａｓ＊を設定すると、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ｉｍ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ｉｍと目標電流ｉａｓ＊との偏差Δｉを計算し、この偏差Δｉに基づくフィードバック制御により目標指令電圧ｖｍ＊を計算する。本実施形態においては、偏差ｉに基づくＰＩ制御（比例積分制御）を行う。
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ｖｍ＊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のデューティ比が調整されて電動モータ２０が駆動制御され、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。
こうした操舵アシスト制御の実行中においては、特に、据え切り操作時や、低速走行でのハンドル操作時において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車両電源装置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、車両電源装置１００の大容量化を図らずに、一時的な大電力消費時に車両電源装置１００からの電源供給を補助する副電源装置５０を備える。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、昇圧した電源を電動モータ２０および副電源装置５０に供給するシステムを構成している。
昇圧回路４０を設けた場合、昇圧用コイル４２の発熱が問題となる。例えば、山岳路等の曲がりくねった道を走行しているときには、操舵ハンドル１１の操舵操作が繰り返される。こうした状況においては、電動モータ２０の負荷状態が高負荷状態と低負荷状態とに頻繁に切り替わる。電動モータ２０の負荷状態が高負荷状態から低負荷状態に切り替わったときは、図４に矢印にて示すように、電動モータ２０で消費しきれない余剰電流、電動モータ２０の発電電流、副電源装置５０から出力される電流が昇圧用コイル４２を車両電源装置１００側に向かって流れる。電動モータ２０で消費しきれない余剰電流とは、例えば、コンデンサ４５に貯まった電気エネルギーのうち電動モータ２０に放出できなかった余剰エネルギーから生じる電流である。尚、図４は、センサ類など説明上不要な構成要素については省略している。
従って、電動モータ２０の負荷状態が高負荷状態と低負荷状態とに頻繁に切り替わると、昇圧用コイル４２に正方向と逆方向との電流が交互に流れ、つまり、交流電流が流れ、昇圧用コイル４２がヒステリシス損により発熱する。こうした昇圧用コイル４２の発熱の問題に対して、例えば、昇圧用コイル４２の発熱を検知したときに、操舵アシスト制御において電動モータ２０の上限電流値を低い値に設定すれば、過熱を防止できるものの、操舵アシスト性能が制限されてしまう。
また、図４に破線にて示すように、昇圧回路４０の出力ラインに電流センサＡを設け、電流センサＡにより昇圧回路４０に逆流電流が流れたことを検出したときに、第２昇圧用スイッチング素子４４をオフにすれば理論的には昇圧用コイル４２の過熱を防止できるが、実際には電流測定値がノイズの影響を受けてしまうため、逆流電流が流れたことを判定することは難しい。ノイズの影響を受けないように、判定閾値を調整したりフィルタ処理を行ったりしても、やはり瞬間的な逆流電流の発生を防止することはできない。
また、昇圧回路４０の出力側に（例えば、図４の電流センサＡの位置に）ダイオードを設ければ逆流電流が流れないようにすることはできるが、電動モータ２０を高出力で駆動するときには、ダイオードが回路抵抗となって発熱するという新たな問題が発生する。
そこで、本実施形態においては、操舵状態から逆流電流が流れる可能性の有無を推定し、逆流電流が流れる可能性がある操舵状態のときに、逆流電流が流れないように昇圧回路４０を制御する。
以下、昇圧制御処理に関する２つの実施形態ついて説明する。まず、昇圧制御処理の第１実施形態から説明する。図５は、電源制御部６２により実施される昇圧制御ルーチンを表す。昇圧制御ルーチンは、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、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。
本昇圧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、車速センサ２３によって検出される車速Ｖｘと、回転角センサ２２により検出される操舵速度ωとをアシスト制御部６１から読み込む。操舵速度ωは、運転者が操舵ハンドル１１を回す速度であり、アシスト制御部６１により操舵角θを時間で微分して算出される。続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２２において、車速Ｖｘが予め設定した設定車速Ｖ０より速いか否かを判断する。電源制御部６２は、車速Ｖｘが設定車速Ｖ０以下の場合（Ｓ２２：Ｎｏ）には、ステップＳ２３において通常昇圧制御を行う。この通常昇圧制御は、昇圧回路４０に逆流電流が流れる可能性が無いと判断されたときの処理である。
昇圧回路４０の昇圧用コイル４２が発熱するケースは、操舵ハンドル１１が左右に繰り返し操作されるときである。車両が停止しているときには、そのような操舵操作は滅多に行われない。従って、設定車速Ｖ０は、操舵ハンドル１１が左右に繰り返し操作されないような低車速に設定されている。
図６は、通常昇圧制御処理をサブルーチンとして表したフローチャートである。通常昇圧制御が開始されると、電源制御部６２は、ステップＳ２３１において、操舵速度ωの大きさ｜ω｜（以下、単に操舵速度｜ω｜と呼ぶ）基準操舵速度ω１以上であるか否かを判断する。そして、操舵速度｜ω｜が基準操舵速度ω１以上である場合（Ｓ２３１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２３２において目標昇圧電圧ｖ２＊をｖ２Ｈに設定し、操舵速度｜ω｜が基準操舵速度ω１未満の場合（Ｓ２３１：Ｎｏ）には、ステップＳ２３３において目標昇圧電圧ｖ２＊をｖ２Ｌに設定する。ｖ２Ｌは、ｖ２Ｈよりも低い電圧値である。つまり、電源制御部６２は、速いハンドル操舵が行われたときには、目標昇圧電圧ｖ２＊として高い電圧ｖ２Ｈを設定し、遅いハンドル操作が行われたとき、あるいは、ハンドル操作が行われていないときには、目標昇圧電圧ｖ２＊として低い電圧ｖ２Ｌを設定する。
例えば、基準操舵速度ω１を８ｒａｄ／秒とし、ｖ２Ｌ＝２０Ｖ、ｖ２Ｈ＝３０Ｖに設定する。この場合、操舵速度｜ω｜が８ｒａｄ／秒以上であれば、目標昇圧電圧ｖ２＊が３０Ｖに設定され、操舵速度｜ω｜が８ｒａｄ／秒未満であれば、目標昇圧電圧ｖ２＊が２０Ｖに設定される。
電源制御部６２は、こうして目標昇圧電圧ｖ２＊を設定すると、続くステップＳ２３４において、出力電圧センサ５２から昇圧回路４０の昇圧出力電圧ｖ２を読み込む。続いて、ステップＳ２３５において、目標昇圧電圧ｖ２＊と昇圧出力電圧ｖ２との偏差Δｖ２に基づいて、偏差Δｖ２を少なくするように調整したデューティ比のＰＷＭ制御信号を昇圧回路４０の昇圧用スイッチング素子４３，４４に出力する。例えば、出力電圧センサ５２により検出される昇圧出力電圧ｖ２が目標昇圧電圧ｖ２＊より低い場合には昇圧電圧が上昇するように、逆に、出力電圧センサ５２により検出される昇圧出力電圧ｖ２が目標昇圧電圧ｖ２＊より高い場合には昇圧電圧が下降するように、昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比を設定し、設定したデューティ比に応じたＰＷＭ制御信号を昇圧用スイッチング素子４３，４４に出力する。こうして通常制御ルーチンを一旦終了する。尚、第１昇圧用スイッチング素子４３と第２昇圧用スイッチング素子４４とは、互いにオンオフ状態が反転するように制御される。通常制御ルーチンは、メインルーチンである昇圧制御ルーチンのサブルーチンとして組み込まれているため、所定の短い周期で繰り返される。
図５の昇圧制御ルーチンの説明に戻る。電源制御部６２は、車速Ｖｘが設定車速Ｖ０より速い場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２４において、操舵速度ωの大きさ｜ω｜（以下、単に操舵速度｜ω｜と呼ぶ）が保舵判定用速度ω０より小さいか否かを判断する。操舵速度｜ω｜が保舵判定用速度ω０より小さい場合には、保舵状態にあると判定する。保舵状態とは、操舵ハンドル１１が回っていない状態を意味する。
一方、操舵速度｜ω｜が保舵判定用速度ω０以上の場合には、ステップＳ２５において、アシスト制御部６１から操舵トルクＴｒを読み込む。続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２６において、操舵トルクＴｒの表す符号と、操舵速度ωの表す符号とが一致していないか否かを判断する。図中において、ｓｉｇｎ（Ｔｒ）は、操舵トルクＴｒの符号、つまり、操舵トルクＴｒの働く方向を表し、ｓｉｇｎ（ω）は、操舵速度ωの符号、つまり、操舵ハンドル１１の回転する方向を表す。そして、ｓｉｇｎ（Ｔｒ）×ｓｉｇｎ（ω）は、両者の符号が同じであるか否かを判定する式である。
操舵ハンドル１１が中立位置（操舵角ゼロの位置）側に戻されている戻し状態においては、操舵ハンドル１１が回転する方向と、操舵トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒの働く方向とは逆となる。つまり、戻し状態においては、セルファライニングトルクにより車輪が中立位置に戻ろうとする力を利用してハンドル操作するが、操舵ハンドル１１から手を離してしまうと急激に操舵されてしまうため、運転者は、通常、操舵ハンドル１１が中立位置に戻ろうとする動きを邪魔しながら操舵ハンドル１１を戻す。このため、操舵ハンドル１１が回転する方向と、操舵トルクＴｒの働く方向とが逆になる。
操舵ハンドル１１が中立位置から離れる方向に回される操作を切り込み操作と呼ぶ。切り込み操作されている状態においては、操舵ハンドル１１が回転する方向と、操舵トルクＴｒの働く方向とが同じとなる。
電源制御部６２は、ステップＳ２６において、操舵トルクＴｒの符号と操舵速度ωの符号とが同じとなる場合には、切り込み操作が行われていると判断し、その処理をステップＳ２３に進める。従って、切り込み操作時においては、上述した通常昇圧制御が行われる。
一方、ステップＳ２６において、操舵トルクＴｒの符号と操舵速度ωの符号とが異なる場合には、操舵ハンドル１１が中立位置に戻されていると判断し、その処理をステップＳ２７に進める。
操舵ハンドル１１が切り込み操作されているときは、電動モータ２０の負荷状態が高負荷状態となるため昇圧回路４０の昇圧用コイル４２には逆流電流は流れない。しかし、切り込み操作が終了して操舵ハンドル１１が保舵状態、あるいは、戻し状態となったときには、電動モータ２０は低負荷状態となるため、切り込み操作の終了直後においては、昇圧回路４０の昇圧用コイル４２に逆流電流が流れやすい。また、切り込み操作直後でなくても、操舵ハンドル１１を大舵角（中立位置から大きく離れた舵角）で保持している状態から戻した場合においても、電動モータ２０が高負荷状態から低負荷状態に切り替わるため昇圧用コイル４２に逆流電流が流れることがある。従って、操舵ハンドル１１の切り込み操作時以外において、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性がある。
そこで、ステップＳ２４にて保舵状態が検出された場合、あるいはステップＳ２６において戻し状態が検出された場合には、ステップＳ２７以降の処理により昇圧用コイル４２に逆流電流が流れないようにする。
電源制御部６２は、ステップＳ２７において、副電源電圧情報を読み込む。電源制御部６２は、昇圧制御ルーチンとは別に、副電源電圧センサ５３を使って副電源電圧ｖｓｕｂを検出する処理を定期的に行っており、検出した最新の副電源電圧ｖｓｕｂを電子制御装置６０内に設けたメモリ（ＲＡＭあるいは不揮発性メモリ）に記憶する。従って、ステップＳ２７の処理は、メモリに記憶されている最新の副電源電圧ｖｓｕｂを読み込む処理となる。
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２８において、副電源電圧情報から得られた副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０を下回っているかを判断する。この設定電圧ｖｓｕｂ０は、副電源装置５０の電源供給能力が規定値を下回っているか否かを判定するために予め設定された電圧値である。従って、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０以上あれば、副電源装置５０の電源供給能力が規定値以上あると判定でき、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０を下回っていれば、副電源装置５０の電源供給能力が規定値に満たないと判定できる。
電源制御部６２は、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０以上であると判断した場合（Ｓ２８：Ｎｏ）には、ステップＳ２９において、昇圧回路４０の昇圧動作を停止する。この場合、第１昇圧用スイッチング素子４３と第２昇圧用スイッチング素子４４とに対して、デューティ比をともに０％（オフ）にするＰＷＭ制御信号を出力する。従って、第２昇圧用スイッチング素子４４がオフ状態となるため、昇圧回路４０内には逆流電流が流れない。
一方、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０未満であると判断した場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）には、ステップＳ３０において、目標昇圧電圧ｖ２＊を次式（ｅｑ．１）にて計算する。つまり、目標昇圧電圧ｖ２＊を副電源電圧ｖｓｕｂよりも設定電圧Δｖだけ高くなる値に設定する。
ｖ２＊＝ｖｓｕｂ＋Δｖ （ｅｑ．１）
電源制御部６２は、続くステップＳ３１において、入力電圧センサ５１にて検出される昇圧入力電圧ｖ１を読み込む。続いて、ステップＳ３２において、昇圧回路４０の第１昇圧用スイッチング素子４３の目標デューティ比Ｄを次式にて計算する。尚、第２昇圧用スイッチング素子４４は、第１昇圧用スイッチング素子４３のオンオフ状態を反転したものであるため、その目標デューティ比は、（１−Ｄ）となる。
Ｄ＝（ｖ２＊―ｖ１）／ｖ２＊ （ｅｑ．２）
上記式（ｅｑ．２）は、次式（ｅｑ．３）に示す昇圧電圧の関係式から導き出されたものである。
ｖ２＝ｖ１×｛（Ｄ／１−Ｄ）＋１｝ （ｅｑ．３）
ここでｖ２は昇圧回路４０の出力電圧であり、ｖ１は昇圧回路４０の入力電圧である。式（ｅｑ．３）におけるｖ２を、目標昇圧電圧ｖ２＊とすることで、式（ｅｑ．２）が導き出される。
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３３において、第１昇圧用スイッチング素子４２に対しては上記デューティ比Ｄに設定するためのＰＷＭ制御信号を出力し、第２昇圧用スイッチング素子４３に対しては、第１昇圧用スイッチング素子４２のオンオフ動作と反転した動作を指令するＰＷＭ制御信号を出力し、この昇圧制御ルーチンを一旦終了する。昇圧制御ルーチンは、所定の短いインターバルを経て繰り返し実施される。
以上説明した第１実施形態の昇圧制御ルーチンによれば、アシスト制御部６１から操舵状態情報（ω、Ｔｒ）を取得し、操舵状態情報から操舵状態を判定する。そして、操舵状態が保舵状態あるいは戻し状態となっているときには、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性が有ると判定し、操舵状態が切り込み状態となっているときには、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性が無いと判定する。また、車速情報（Ｖｘ）もアシスト制御部６１から取得し、車速Ｖｘが設定車速Ｖ０以下の場合においても、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性が無いと判定する。
そして、操舵状態が保舵状態あるいは戻し状態となっているときには、副電源装置５０の電源供給能力が高い場合（ｖｓｕｂ≧ｖｓｕｂ０）であれば、昇圧回路４０の動作を停止（昇圧用スイッチング素子４３，４４をオフ）することにより昇圧用コイル４２に逆流電流が流れることを防止する。この場合、図７に矢印にて示すように、コンデンサ４５に貯まった余剰エネルギー、および、電動モータ２０の発電エネルギーは、副電源装置５０に充電電流として流れる。従って、昇圧用コイル４２のヒステリシス損による発熱が防止される。また、モータ駆動回路３０への電源供給系統は、副電源装置５０のみとなるが、副電源装置５０の電源供給能力が高いこと、および、保舵状態あるいは戻し状態においては高電力が要求されないことから、電力供給量不足を生じない。
一方、操舵状態が保舵状態あるいは戻し状態となっているときであっても、副電源装置５０の電源供給能力が低い場合（ｖｓｕｂ＜ｖｓｕｂ０）には、昇圧回路４０の動作を停止するのではなく、目標昇圧電圧ｖ２＊を副電源電圧ｖｓｕｂよりも高い電圧に設定する。これは、副電源装置５０の電源供給能力が低下している場合に、昇圧回路４０からモータ駆動回路３０への電源供給を停止すると、電動モータ２０への電力供給量が不足してしまうおそれがあるため、および、電動モータ２０の要求電力が大きくなった時（大出力駆動時）に、副電源装置５０の電源供給能力が低下していると、昇圧回路４０の出力と副電源装置５０の出力とをあわせても要求電力を満たさなくおそれがあるためである。こうした電動モータ２０への電力供給量不足が生じると、所期の操舵アシスト性能が得られなくなってしまう。
そこで、本実施形態においては、副電源装置５０の電源供給能力が低い場合には、目標昇圧電圧ｖ２＊を副電源電圧ｖｓｕｂよりも高い電圧に設定することで、図８に矢印にて示すように、コンデンサ４５に貯まった余剰エネルギー、および、電動モータ２０の発電エネルギーを、副電源装置５０に充電電流として流す。これにより、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れなくなる。この結果、昇圧用コイル４２のヒステリシス損による発熱が防止される。また、副電源装置５０は、昇圧回路４０との電圧差（Δｖ）により充電されるため、電動パワーステアリング装置としての電源供給能力が向上する。
図９は、昇圧用コイル４２の温度推移を表すグラフである。実線および１点鎖線で示す波形は、本実施形態の昇圧制御ルーチンを実行して昇圧用コイル４２の過熱防止を行った場合の温度推移を表し、破線で示す波形は、昇圧用コイル４２の過熱防止を行わない場合の温度推移を表す。
実線で示す波形は、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０以上となる場合、つまり、副電源装置５０の充電容量が規定値より大きい場合の温度推移を表す。この場合、操舵ハンドル１１が保舵あるいは戻されている期間Ｂでは、昇圧回路４０の昇圧動作が停止され昇圧用スイッチング素子４３，４４がオフとなるため、正逆両方向の電流が流れず昇圧用コイル４２の温度が低下する。
１点鎖線で示す波形は、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０を下回る場合、つまり、副電源装置５０の充電容量が規定値より小さい場合の温度推移を表す。この場合、操舵ハンドル１１が保舵あるいは戻されている期間Ｂでは、目標昇圧電圧ｖ２＊を副電源電圧ｖｓｕｂよりもΔｖだけ高い電圧にて設定して昇圧動作が行われるため、昇圧用コイル４２には逆流電流が流れない。従って、昇圧用コイル４２には正方向の電流が流れるだけであるため、その温度上昇は抑えられる。
破線で示す波形は、昇圧用コイル４２の過熱防止を行わない場合の温度推移を表す。この場合、操舵ハンドル１１の切り込み操作（Ａ期間）が終了した直後の期間Ｃにおいて昇圧用コイル４２に逆流電流が流れるため、昇圧用コイル４２は急激に温度上昇する。
こうした温度推移からも分かるように本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、昇圧用コイル４２の過熱を防止することができる。また、従来の電動パワーステアリング装置においては、電源供給回路やモータ駆動回路といった電気回路の過熱を防止するために、操舵アシスト制御において目標電流ｉａｓ＊の上限値制限をかけるものも知られているが、本実施形態においては、昇圧用コイル４２の過熱防止により目標電流ｉａｓ＊の上限制限を加える必要がないため、充分な操舵アシストを得ることができる。
また、昇圧用コイル４２の過熱を防止できるため、昇圧用コイル４２を小型化することができる。また、昇圧用コイル４２を低抵抗にして昇圧効率を向上させることができる。
また、昇圧回路４０の昇圧動作停止により昇圧用スイッチング素子４３，４４の作動頻度が減少し、また、逆流電流による発振が防止されることから、昇圧回路４０の作動音を低減することができる。
また、車速Ｖｘが予め設定した設定車速Ｖ０以上となる走行中であることを条件として、逆流電流が流れる可能性の有無を推定するため、逆流電流の推定処理を軽減することができる。
次に、昇圧制御処理に関する第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態とは昇圧制御処理が異なるだけで、他の構成については第１実施形態と同一である。
第１実施形態においては、操舵状態に基づいて、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性の有無を推定したが、第２実施形態においては、昇圧回路４０の入力側電圧、出力側電圧、第１昇圧用スイッチング素子４３のオン時間とオフ時間に基づいて昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性の有無を推定する。
第１昇圧用スイッチング素子４３の１回のオン時間をＴ１、第１昇圧用スイッチング素子４３の１回のオフ時間をＴ２とすると、昇圧用コイル４２に流れる電流は図１０に示すように変化する。
ここで、昇圧回路４０に入力される電圧をＶ１、昇圧回路の出力電圧をＶ２、第１昇圧用スイッチング素子４３の１回のオン動作で電流が変化する電流変化量ΔＩ１、および、第１昇圧用スイッチング素子４３の１回のオフ動作で電流が変化する電流変化量をΔＩ２とすると、ΔＩ１およびΔＩ２は次式（ｅｑ．４），（ｅｑ．５）のように表すことができる。尚、図１０において、ａ点からｂ点にまで変化した電流変化量がΔＩ２を表し、ｂ点からｃ点にまで変化した電流変化量がΔＩ１を表す。
ΔＩ１＝（Ｖ１／Ｌ）×Ｔ１ （ｅｑ．４）
ΔＩ２＝｛−（Ｖ１−Ｖ２）／Ｌ｝×Ｔ２ （ｅｑ．５）
この２つの式（ｅｑ．４）、（ｅｑ．５）から、昇圧後の電流Ｉ２は次式（ｅｑ．６）により計算することができる。
Ｉ２＝ΔＩ１−ΔＩ２
＝｛（Ｔ１＋Ｔ２）×Ｖ１−Ｔ１×Ｖ２｝／Ｌ （ｅｑ．６）
従って、式（ｅｑ．６）から得られる電流Ｉ２が負の値となる場合、つまり、つまり、図１０において、減少側のピーク値（ｂ点）が負の値となる場合に、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れると推定できる。
ここで、Ｔ１，Ｔ２は、昇圧制御パラメータであるため、電源制御部６２において把握できる。また、Ｖ１は、入力電圧センサ５１により検出される昇圧入力電圧ｖ１とすることができる。また、Ｖ２は、目標昇圧電圧ｖ２＊とすることができる。尚、Ｖ２は、出力電圧センサ５２により検出される昇圧出力電圧ｖ２としてもよい。Ｌは、既知となる一定値である。
従って、｛（Ｔ１＋Ｔ２）×ｖ１−Ｔ１×ｖ２＊｝の値が負となる場合に、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れると推定できる。
こうした推定を使って逆流電流防止を行う昇圧制御ルーチンについて説明する。図１１は、第２実施形態としての昇圧制御ルーチンを表す。この第２実施形態の昇圧制御ルーチンは、第１実施形態の昇圧制御ルーチンにおけるステップＳ２４〜ステップＳ２６までの処理に代えて、ステップＳ４１〜Ｓ４３の処理を行うものである。従って、ここでは、第１実施形態と同じ処理については、図面に付したステップ番号を同一にして説明を省略する。
昇圧制御ルーチンは、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、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。
電源制御部６２は、ステップＳ２２において車速Ｖｘが設定車速Ｖ０を上回っていると判断した場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）には、ステップＳ４１において、現在の第１昇圧用スイッチング素子４３の１回のオン時間をＴ１とオフ時間をＴ２とを表すスイッチング情報と、目標昇圧電圧ｖ２＊を表す情報を読み込む。上記スイッチング情報は、第１昇圧用スイッチング素子４３のスイッチング周期が既知（一定値）であるため、本実施形態においては、デューティ比を表す情報を取得し、スイッチング周期とデューティ比とから計算により求める。
昇圧制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返されるから、このステップＳ４１では、１周期前の処理で算出されたデューティ比と目標昇圧電圧ｖ２＊が読み込まれることになる。尚、電源制御部６２は、デューティ比と目標昇圧電圧ｖ２＊とを演算するたびに、その最新の演算結果をＲＡＭ等のメモリに記憶し、次の周期でそれらを読み出すことができるように構成されている。また、制御開始時における初期値は，任意に設定しておくことができる。
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ４２において、入力電圧センサ５１により検出される昇圧入力電圧ｖ１を読み込む。
次に、電源制御部６２は、ステップＳ４３において、逆流電流の発生を推定する下記の判定条件式（ｅｑ．７）が成立するか否かを判断する。
｛（Ｔ１＋Ｔ２）×ｖ１−Ｔ１×ｖ２＊｝＜０ （ｅｑ．７）
判定条件式が成立しない場合、つまり、｛（Ｔ１＋Ｔ２）×ｖ１−Ｔ１×ｖ２＊｝≧０となる場合には、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性がないと判断して、ステップＳ２３の通常昇圧制御処理を行う。
一方、判定条件式が成立する場合には、昇圧用コイル４２に逆流電流が流れる可能性があると判断して、上述したステップＳ２７からの処理を行う。つまり、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０以上であれば昇圧動作を停止し、副電源電圧ｖｓｕｂが設定電圧ｖｓｕｂ０を下回っていれば目標昇圧電圧ｖ２＊を副電源電圧ｖｓｕｂよりもΔｖだけ高い電圧に設定して逆流電流の発生を防止する。
以上説明した第２実施形態の昇圧制御ルーチンにおいても、第１実施形態と同様な作用効果を奏することができる。また、第２実施形態によれば、昇圧回路４０の入力側電圧情報、出力側電圧情報、スイッチング情報から逆流電流の発生の有無を推定しているため、推定精度が高い。
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、本発明は上記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、本実施形態においては、逆流電流の発生する可能性がある場合、副電源電圧ｖｓｕｂと設定電圧ｖｓｕｂ０との比較結果に応じて制御形態を切り替えたが、制御形態を簡略化して、副電源電圧ｖｓｕｂに関わらず昇圧回路４０の昇圧動作を停止するようにしてもよい。つまり、ステップＳ２７〜ステップＳ３３の処理を、ステップＳ２９だけにするようにしてもよい。
また、本実施形態においては、通常昇圧制御を行う場合、操舵速度｜ω｜に応じて２種類の目標昇圧電圧ｖ２＊を設定しているが、これに限るものではなく、１種類の目標昇圧電圧ｖ２＊を設定するようにしてもよいし、３種類以上の目標昇圧電圧ｖ２＊を設定するようにしてもよい。また、目標昇圧電圧ｖ２＊を定めずに、副電源装置５０の充電容量に基づいて昇圧制御するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、第２昇圧用スイッチング素子４４の動作を第１昇圧用スイッチング素子４３の動作とオンオフ状態が反対となるように制御したが、昇圧中においては、常時オン状態に維持するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、３相ブラシレスモータをインバータ回路にて駆動する構成を採用しているが、単相モータをＨブリッジ回路にて駆動する構成であってもよい。
また、本実施形態においては、電子制御装置６０内に、電源制御部６２とアシスト制御部６１とを設けているが、両制御部６１，６２を別々のマイクロコンピュータにより構成するようにしてもよい。

Claims (6)

1. 操舵機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータと、
   車両電源装置から供給される電源を昇圧し、昇圧した電源をモータ駆動回路に供給する昇圧回路と、
   前記昇圧回路に対して前記モータ駆動回路と並列に接続されて前記昇圧回路の出力により充電され、蓄電した電気エネルギーを使って前記モータ駆動回路への電源供給を補助する副電源装置と、
   前記操舵ハンドルの操舵操作に応じた通電量で前記電動モータが通電されるように前記モータ駆動回路を制御するモータ制御手段と
   を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記昇圧回路内で前記車両電源装置側に向かって逆流電流が流れる可能性の有無を推定する推定手段と、
   前記推定手段により前記逆流電流が流れる可能性が有ると推定された場合、前記昇圧回路の昇圧動作を停止させて前記昇圧回路に逆流電流が流れないようにする昇圧制御手段と
   を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記推定手段は、前記操舵ハンドルの操舵状態情報を取得する操舵情報取得手段を備え、前記操舵状態情報に基づいて検出された操舵状態が、前記操舵ハンドルの戻し状態あるいは保舵状態であるときに、前記昇圧回路内で前記逆流電流が流れる可能性が有ると推定することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記昇圧回路は、
   電源供給路に直列に設けられる昇圧用コイルと、昇圧用コイルに断続的に電流を流して昇圧用コイルに電気エネルギーを発生させる第１スイッチング素子と、電源供給路に直列に設けられ前記昇圧用コイルに発生した電気エネルギーを前記第１スイッチング素子のオフ期間に電源供給路に放出させる第２スイッチング素子とを備え、
   前記推定手段は、
   前記昇圧回路の入力側電圧情報と出力側電圧情報とを取得する電圧情報取得手段と、前記第１スイッチング素子の１回のオン時間とオフ時間とを表すスイッチング情報を取得するスイッチング情報取得手段と備え、前記取得した入力側電圧情報と出力側電圧情報とスイッチング情報とに基づいて、前記逆流電流が流れる可能性の有無を推定することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング。
4. 前記昇圧回路は、
   電源供給路に直列に設けられる昇圧用コイルと、昇圧用コイルに断続的に電流を流して昇圧用コイルに電気エネルギーを発生させる第１スイッチング素子と、電源供給路に直列に設けられ前記昇圧用コイルに発生した電気エネルギーを前記第１スイッチング素子のオフ期間に電源供給路に放出させる第２スイッチング素子とを備え、
   前記昇圧制御手段は、前記昇圧回路の昇圧動作を停止させているときには、前記第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との両方をオフ状態に維持することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記副電源装置の電源供給能力を検出する副電源能力検出手段を備え、
   前記昇圧制御手段は、前記推定手段により前記逆流電流が流れる可能性が有ると推定された場合、前記副電源装置の電源供給能力が規定値を下回っている場合には、前記昇圧動作の停止に代えて、前記昇圧回路の出力電圧が前記副電源装置の出力電圧よりも高い電圧を維持するように昇圧制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記推定手段は、
   車速情報を取得する車速情報取得手段を備え、前記車速情報が表す車速が予め設定した設定車速以上となる走行中であることを条件として、前記逆流電流が流れる可能性の有無を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電動パワーステアリング装置。

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