JP5212637B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドリングストップ機能を備えた車両に適用される電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、アイドリングストップ機能を搭載した車両が知られている。アイドリングストップ機能とは、一般に車速やブレーキ操作などから車両の停止を検出してエンジンを自動停止させ、ブレーキリリースなどにより発進動作を検出してエンジンを再始動させるもので、燃費の向上とＣＯ２排出量の削減を図ることができる。こうした、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止しているときには、オルタネータの発電が停止されるため、車載電気負荷には車載バッテリのみから電源供給されることになる。つまり、車載電源を構成するバッテリとオルタネータのうち、オルタネータから電源供給を受けられなくなる。

一方、電動パワーステアリング装置は、運転者の行う操舵操作に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操舵アシストトルクを調整するものであるが、消費電力量が大きい。そのため、一般に、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止している状況においては、操舵アシスト機能が停止される。

これに対して、特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置においては、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止している状況であっても、操舵操作量が基準値よりも小さければ、電動モータを所定の駆動力以下に制限して作動させて操舵アシストを行うようにしている。
特開２００５−２７１６４０

しかしながら、この特許文献１に提案された装置では、電動モータの駆動が制限されてしまい、充分な操舵アシストが得られない。特に、エンジンが自動再始動されるときには車載バッテリからエンジンスタータに大電流が流れて車載電源電圧が大きくドロップするため、このときに操舵操作が行われると電動モータへの通電量が減少し操舵ハンドルの回動操作にひっかかり感が発生する。

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、アイドリングストップ機能によりエンジンが自動停止あるいは自動再始動しているときでも、充分な操舵アシストが得られるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、バッテリおよびエンジンの回転により発電するオルタネータを有する車載電源と、前記バッテリからの給電によりエンジンを始動するスタータと、予め設定されたアイドリングストップ条件に基づいてエンジンを自動停止・自動再始動させるアイドリングストップ制御装置とを備えた車両に適用され、前記車載電源から電源供給されてステアリング機構に対して操舵アシスト力を付与する電動モータと、運転者による操舵ハンドルの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記検出した操舵状態に基づいて、前記電動モータの通電を制御するアシスト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、前記車載電源により充電される副電源と、前記アイドリングストップ制御装置の制御状態情報であるアイドリングストップ情報を取得するアイドリングストップ情報取得手段と、前記アイドリングストップ情報取得手段により取得したアイドリングストップ情報がエンジンの自動停止中あるいは自動再始動中であることを表す情報である場合には、前記副電源を前記電動モータの電源供給路に接続して、前記車載電源と前記副電源との両方にて前記電動モータに電源供給する電源制御手段とを備えたことにある。

この発明は、アイドリングストップ制御装置を備えた車両に適用される電動パワーステアリング装置であって、エンジンの自動停止中および自動再始動中においても充分な操舵アシスト力を付与できるように副電源を備えている。アイドリングストップ情報取得手段は、アイドリングストップ制御装置からその制御状態情報であるアイドリングストップ情報を取得し、取得したアイドリングストップ情報が、エンジン自動停止中あるいはエンジン自動再始動中であることを表す情報である場合、つまり、アイドリングストップ制御が行われていることを表す情報である場合には、副電源を操舵アシスト用の電動モータの電源供給路に接続する。

運転者は、アイドリングストップ制御が行われている状態であっても、操舵ハンドルを回動操作する場合がある。アシスト制御手段は、操舵状態検出手段により検出した操舵状態に基づいて電動モータの通電を制御するが、アイドリングストップ制御が行われているとき（エンジン自動停止中あるいはエンジン自動再始動中）にはオルタネータが発電していないため、車載電源としてはバッテリしか利用できない。そこで、本発明では、アイドリングストップ制御中において、車載電源に加えて副電源からも電動モータに電源供給する。このため、電動モータに充分な通電を行うことができ、操舵アシスト不足を招かないようにすることができる。特に、アイドリングストップ制御中における操舵操作は、ほとんどの場合、据え切り操作となるため電動モータの必要通電量が大きいが、副電源によるバックアップにより電動モータを良好に駆動することができる。

また、エンジン自動再始動中においては、スタータが作動して車載電源のバッテリから大電流を引き出して車載電源電圧が変動するが、そのとき操舵操作が行われても、副電源が車載電源電圧の変動を補償して操舵アシスト用の電動モータに通電するため、良好な操舵アシストを得ることができる。

尚、操舵状態検出手段は、例えば、操舵ハンドルに入力される操舵トルクを検出し、アシスト制御手段は、例えば、検出した操舵トルクの増加にしたがって電動モータの通電量を増加させるように制御して操舵アシストトルクを制御する。

また、本発明の他の特徴は、前記電源制御手段は、前記操舵状態検出手段により運転者が操舵ハンドルを回動操作していることが検出されていることを条件として、前記副電源を前記電動モータの電源供給路と接続することにある。

本発明によれば、エンジンの自動停止中および自動再始動中に、操舵アシストが必要なときにだけ副電源を電動モータの電源供給路に接続するため、副電源の充電量の低下を抑えることができる。尚、操舵状態検出手段は、例えば、操舵トルクと操舵速度とを検出し、操舵トルクが基準トルク以上あり、かつ、操舵速度が基準速度以上ある場合に、運転者が操舵ハンドルを回動操作していると判定するようにするとよい。

また、本発明の他の特徴は、前記副電源の充電度合いを検出する充電状態検出手段を備え、前記電源制御手段は、前記充電状態検出手段により検出した副電源の充電度合いが予め設定した基準値以上であることを条件として、前記副電源を前記電動モータの電源供給路に接続することにある。

本発明によれば、副電源の充電度合いが予め設定した基準値以上となる場合、つまり、副電源の充電量が基準量以上と推測される場合、エンジンの自動停止中および自動再始動中に副電源を電動モータの電源供給路に接続するため、副電源の充電状態の悪化を抑制することができる。尚、副電源の充電度合いは、例えば、副電源の出力電圧（電源電圧）に基づいて検出することができる。この場合、電源制御手段は、副電源の出力電圧が予め設定した基準電圧以上となることを条件として、副電源を電動モータの電源供給路に接続する。

また、本発明の他の特徴は、車速を検出する車速検出手段を備え、前記電源制御手段は、前記充電状態検出手段により検出した副電源の充電度合いが予め設定した基準値に満たない場合であっても、前記車速検出手段により検出した車速が予め設定した設定速度以上である場合には、前記副電源を前記電動モータの電源供給路に接続することにある。

本発明によれば、副電源の充電度合いが基準値に満たない場合、つまり、副電源の充電量が基準量未満と推定される場合であっても、車速が設定速度以上である場合には、エンジンの自動停止中および自動再始動中に副電源を電動モータの電源供給路に接続する。アイドリングストップ制御は、車両が停止すると予測される場合には、車両停止前からエンジンを停止することもできる。こうした走行中におけるアイドリングストップ制御時においては、副電源の充電量が低下していても、副電源を電動モータの電源供給路に接続することにより、できるだけ操舵フィーリングを変化させないようにして安全を図ることができる。

本発明の他の特徴は、前記副電源の充電度合いを検出する充電状態検出手段と、前記アイドリングストップ情報取得手段により取得したアイドリングストップ情報がエンジンの作動中を表す情報である場合には、前記充電状態検出手段により検出した前記副電源の充電度合いが予め設定した充電要否判定値を下回っている場合に、前記車載電源により前記副電源を充電する充電制御手段とを備えたことにある。

本発明によれば、副電源の充電度合いが充電要否判定値を下回っている場合、つまり、副電源の充電量が不十分な場合には、アイドリングストップ制御が行われていないエンジン作動中に車載電源により副電源を充電する。この結果、次のアイドリングストップ制御時において、操舵アシスト用の電動モータに充分な電力を供給することができる。

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の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。

本実施形態の車両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を駆動制御するアシスト制御装置３０と、電動モータ２０の電源供給を補助する副電源５０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の操舵をアシストする。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Ｔｘと呼ぶ。操舵トルクＴｘ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Ｔｘ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Ｔｘを負の値で示す。従って、操舵トルクＴｘ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θｘと呼び、その操舵角θｘを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵速度ωｘと呼ぶ。操舵角θｘ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。

尚、本願明細書においては、操舵トルクＴｘ、操舵速度ωｘについて設定値と比較するが、この比較にあたっては、その大きさ、つまり、絶対値を使って比較する。

アシスト制御装置３０は、電動モータ２０を駆動するためのモータ駆動回路３１と、モータ駆動回路３１の通電量を制御して操舵アシストトルクを制御する操舵アシスト用電子制御装置３２とを備えている。以下、操舵アシスト用電子制御装置３２をＥＰＳ-ＥＣＵ３２と呼ぶ。

モータ駆動回路３１は、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる６個のスイッチング素子により３相インバータ回路を構成したものであり、上アームと下アームとの間から電動モータ２０への電源供給ライン３３が引き出されている。モータ駆動回路３１には、電流センサ３４が設けられている。電流センサ３４は、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流をそれぞれ検出（測定）し、その検出した電流値に対応した検出信号をＥＰＳ-ＥＣＵ３２に出力する。以下、この検出された電流値を、モータ電流ｉuvwと呼び、電流センサ３４をモータ電流センサ３４と呼ぶ。

モータ駆動回路３１の各スイッチング素子は、それぞれゲートがＥＰＳ-ＥＣＵ３２に接続され、ＥＰＳ-ＥＣＵ３２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。

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は、主電源１００から電源供給される。主電源１００は、定格出力電圧１２Ｖの一般的な車載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。従って、主電源１００は、１４Ｖ系の車載電源を構成している。

この主電源１００は、電動パワーステアリング装置だけでなく他の車載電気負荷への電源供給も共通して行うもので本発明の車載電源に相当する。主電源１００のプラス端子には電源供給元ライン１０３が接続され、接地端子には接地ライン１０４が接続される。電源供給元ライン１０３と接地ライン１０４との間には、エンジンの始動時に駆動されるエンジンスタータ１０５が設けられる。このエンジンスタータ１０５は、エンジン制御装置（以下、エンジンＥＣＵと呼ぶ）２００からの駆動信号により、内蔵された電動モータ（図示略）を作動させてエンジンを始動させる。

電源供給元ライン１０３は、制御系電源ライン１０６と駆動系電源ライン１０７とに分岐する。制御系電源ライン１０６は、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ２００、アイドリングストップＥＣＵ２０１など車両に設けられた制御システムの中枢である電子制御装置（ＥＣＵ）への電源供給ラインとなる。一方、駆動系電源ライン１０７は、モータ駆動回路３１などの車載大電力負荷への電源供給ラインとなる。

制御系電源ライン１０６には、電源バックアップ用昇圧回路１０８（図中においてはＢＢＣと表示）が設けられる。車両に設けられる各ＥＣＵはマイクロコンピュータを備えているため、電源電圧が変動して最低作動電圧を下回ってしまうと適正に動作しなくなる。そこで、電源バックアップ用昇圧回路１０８を設けることにより、主電源１００から供給される電源の電圧が一時的にドロップした場合であっても、制御系電源ライン１０６に接続される負荷に対して安定した電圧の電源を供給する。尚、図１においては、各ＥＣＵの接地ラインの記載を省略している。

駆動系電源ライン１０７と接地ライン１０４とは、モータ駆動回路３１の電源入力部に接続される。また、駆動系電源ライン１０７および接地ライン１０４には、副電源ライン１０９および副電源接地ライン１１０が分岐して設けられる。副電源ライン１０９は副電源５０のプラス端子に接続され、副電源接地ライン１１０は副電源５０の接地端子に接続される。

副電源５０は、主電源１００により充電され、後述するアイドリングストップ制御時にモータ駆動回路３１への電源供給を補助する蓄電装置である。本実施形態においては、急速充放電可能な蓄電ディバイスであるキャパシタ（電気二重層コンデンサ）を用いるが、他の蓄電装置を用いることもできる。

副電源ライン１０９の途中には、スイッチ１１１が設けられる。このスイッチ１１１は、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２から出力される開閉制御信号により回路を開閉するもので電磁リレーや半導体スイッチング素子などを用いることができる。スイッチ１１１は、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２からオン信号を入力したときに、駆動系電源ライン１０７と副電源５０とを接続して副電源５０を充放電可能状態にし、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２からオフ信号を入力したときに、駆動系電源ライン１０７と副電源５０との接続を遮断して副電源５０を充放電不能状態にする。

副電源５０には、その電源電圧を検出する電圧センサ１１２が設けられる。この電圧センサ１１２は、検出した電圧値に対応した検出信号をＥＰＳ−ＥＣＵ３２に出力する。以下、この検出された電圧値を副電源電圧ｖsubと呼び、電圧センサ１１２を副電源電圧センサ１１２と呼ぶ。

ＥＰＳ−ＥＣＵ３２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３２ａと電源制御部３２ｂとに大別される。アシスト制御部３２ａと電源制御部３２ｂとは、互いに制御指令や制御データ等の授受が可能に設けられる。アシスト制御部３２ａ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３４、車速センサ２３を接続し、操舵トルクＴｘ、操舵角θｘ、モータ電流ｉuvw、車速Ｖｘを表すセンサ信号を入力する。アシスト制御部３２ａは、これらのセンサ信号に基づいて、後述する操舵アシスト制御ルーチンを実行することにより、モータ駆動回路３１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。また、アシスト制御部３２ａは、電源制御部３２ｂに対して車速Ｖｘ、操舵トルクＴｘ、操舵速度ωｘを表すデータを出力するように構成されている。

電源制御部３２ｂは、アイドリングストップＥＣＵ２０１と副電源電圧センサ１１２とスイッチ１１１とを接続している。電源制御部３２ｂは、アイドリングストップＥＣＵ２０１から出力されるアイドリングストップ制御フラグＦ（以下、単にフラグＦと呼ぶ）と、副電源電圧センサ１１２から出力される副電源電圧ｖsubと、アシスト制御部３２ａから出力される車速Ｖｘ、操舵トルクＴｘ、操舵速度ωｘとを入力し、後述する電源供給切替制御ルーチンを実行することによりスイッチ１１１を開閉制御する。

アイドリングストップＥＣＵ２０１は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、予め設定されたアイドリングストップ条件にしたがって、エンジンＥＣＵ２００に対してエンジンの停止指令と再始動指令とを出力するもので、本発明のアイドリングストップ制御装置に相当する。アイドリングストップＥＣＵ２０１は、車速センサ２３や図示しないブレーキペダルセンサ、クラッチペダルセンサ、シフトポジションセンサ、エンジン回転数センサ等を接続する。そして、これらのセンサ信号に基づいて車両の停止状態あるいは車両の停止が予測される状態を検出したときにエンジンＥＣＵ２００に停止指令を出力してエンジンを自動停止させ、運転者の発進操作を検出したときにエンジンＥＣＵ２００に再始動指令を出力してエンジンを自動再始動させる。

アイドリングストップ条件は、エンジンの自動停止条件と自動再始動条件とからなりアイドリングストップＥＣＵ２０１のＲＯＭ内に記憶されている。アイドリングストップ条件は、オートマチックトランスミッション車（ＡＴ車）とマニュアルトランスミッション車（ＭＴ車）とで異なっている。ＡＴ車においては、例えば、車速がゼロで、かつ、ブレーキペダルが踏まれていることを検出したときにエンジンの自動停止条件が満たされてエンジンＥＣＵ２００に停止指令を出力する。また、エンジンの自動停止中においては、ブレーキペダルが開放されたことを検出したときエンジンの自動再始動条件が満たされてエンジンＥＣＵ２００に再始動指令を出力する。

また、ＭＴ車においては、例えば、車速が基準速度未満で、かつ、クラッチペダルが踏まれているかシフトポジションがニュートラルになっており、かつ、エンジン回転数がアイドリング回転数にまで低下していることを検出したときにエンジンの自動停止条件が満たされてエンジンＥＣＵ２００に停止指令を出力する。この場合、車速条件となる基準速度は、本実施形態においては、ゼロより大きな値に設定されている。従って、車両の停止が予測される状態を検出している。また、エンジンの自動停止中においては、クラッチペダルによる半クラッチ操作、あるいは、開放されていたクラッチペダルが踏まれたことを検出したときにエンジンの自動再始動条件が満たされてエンジンＥＣＵ２００に再始動指令を出力する。

尚、アイドリングストップ条件は、他の条件を使用したり組み合わせたりすることもできる。例えば、エアコンディショナーの負荷が高い場合には、エンジンの自動停止を許可しないようにしてもよい。

また、アイドリングストップＥＣＵ２０１は、その制御状態を表す情報としてフラグＦをＥＰＳ−ＥＣＵ３２の電源制御部３２ｂに出力する。このフラグＦは、エンジンＥＣＵ２００に停止指令を出力しているとき（エンジンの自動停止中）に「１」に設定され、エンジンＥＣＵ２００に再始動指令を出力しているとき（エンジンの自動再始動中）に「２」に設定され、エンジンの始動完了を確認した後の通常作動時に「０」に設定されるもので、本発明におけるアイドリングストップ情報に相当する。尚、本実施形態においては、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２は、アイドリングストップ情報をアイドリングストップＥＣＵ２０１から取得するが、エンジンＥＣＵ２００から取得するようにしてもよい。

次に、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２のアシスト制御部３２ａ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３２ａにより実施される操舵アシスト制御ルーチンを表し、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。操舵アシスト制御ルーチンは、イグニッションスイッチ（図示略）がオンされて初期診断が完了した後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。

本制御ルーチンが起動すると、アシスト制御部３２ａ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Ｔｘ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テーブルを参照して、入力した車速Ｖｘおよび操舵トルクＴｘに応じて設定される基本アシストトルクＴasを計算する。アシストトルクテーブルは、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴｘ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のアシストトルクテーブルは、右方向の操舵トルクＴｘ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同じである。

続いて、アシスト制御部３２ａ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、操舵角θｘ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ωｘ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する。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θｘに相当）を入力して行う。また、操舵速度ωｘについては、操舵ハンドル１１の操舵角θｘを時間で微分して求める。尚、操舵速度ωｘについては、電動モータ２０で発生する逆起電力から推定してもよい。

次に、アシスト制御部３２ａ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。

続いて、アシスト制御部３２ａ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ｉuvwをモータ電流センサ３４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ｉuvwと先に計算した目標電流ｉas＊との偏差Δｉを計算し、この偏差Δｉに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧ｖ＊を計算する。尚、目標指令電圧ｖ＊の計算に当たっては、３相のモータ電流ｉuvwを３相／２相変換によりｄ−ｑ座標系の２相電流（ｄ軸電流、ｑ軸電流）に変換し、２相の目標電流ｉas＊（ｄ軸目標電流、ｑ軸目標電流）との偏差を計算する。そして、２相／３相変換により２相の電流偏差に応じた３相の目標指令電圧ｖ＊を計算する。

そして、アシスト制御部３２ａは、ステップＳ１７において、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３１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３１のスイッチング素子のデューティ比が制御されて、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。尚、この操舵アシスト制御ルーチンを実行するアシスト制御部３２ａおよびモータ駆動回路３１が本発明のアシスト制御手段に相当する。また、操舵トルクセンサ２１、および、操舵角センサ２２により検出される操舵角θｘから操舵速度ωｘを演算するアシスト制御部３２ａの機能部が本発明の操舵状態検出手段に相当する。

こうした操舵アシスト制御の実行中においては、特に、停車時でのハンドル操作（据え切り操作）や、速いハンドル回動操作したときには大きな電力が必要とされる。ところが、アイドリングストップＥＣＵ２０１によりアイドリングストップ制御が行われているとき（エンジン自動停止中あるいはエンジン自動再始動中）には、オルタネータ１０２が発電していないため、主電源１００としては主バッテリ１０１しか利用できない。このため、アイドリングストップ制御中に操舵ハンドル１１の回動操作が行われた場合には、電動モータ２０への通電量不足を生じるおそれがある。特に、エンジンの自動再始動中においては、エンジンスタータ１０５が作動して主バッテリ１０１から大電流を引き出すため、主電源電圧が大きく低下し電動モータ２０へ充分な通電を行うことができない。従って、運転者に対して操舵操作に引っ掛かり感を与えてしまう。

そこで、本実施形態においては、副電源５０を備え、操舵アシスト制御ルーチンとは独立して電源制御部３２ｂが電源供給切替制御処理を実行することにより、こうした不具合を解消する。

以下、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２の電源制御部３２ｂが行う電源供給制御処理について説明する。図４は、電源制御部３２ｂにより実施される電源供給切替制御ルーチンを表すフローチャートである。この電源供給切替制御ルーチンは、ＥＰＳ−ＥＣＵ３２のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。電源供給切替制御ルーチンは、イグニッションスイッチ（図示略）がオンされてエンジンが始動された後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。

電源供給切替制御ルーチンが起動すると、電源制御部３２ｂは、ステップＳ２１において、アイドリングストップＥＣＵ２０１からフラグＦを読み込み、ステップＳ２２において、フラグＦが「１」であるか否かを判断する。このフラグＦは、Ｆ＝１によりエンジンの自動停止中を表し、Ｆ＝２によりエンジンの自動再始動中を表し、Ｆ＝０によりエンジンの通常作動中を表す。電源供給切替制御ルーチンの起動時においては、まだ、エンジンの自動停止が行われていないため、フラグＦは「０」になっている。従って、ステップＳ２２の判断は「Ｎｏ」となり、次に、ステップＳ２３において、フラグＦが「２」であるか否かについて判断するが、この判断も「Ｎｏ」となる。この場合、電源制御部３２ｂは、ステップＳ２４において、副電源５０の副電源電圧ｖsubに関する情報を読み込む。

電源制御部３２ｂは、電源供給切替制御ルーチンとは別に副電源電圧検出処理を実行して、副電源電圧センサ１１２により検出される副電源電圧ｖsubを定期的に読み込み、その値を図示しない不揮発性メモリ等に記憶する。従って、ステップＳ２４は、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。この副電源電圧ｖsubは、副電源５０の充電度合いの判断に用いられる。副電源電圧ｖsubの検出にあたっては、主電源１００の出力電圧の影響を受けないように、スイッチ１１１がオフになっているときに、副電源電圧センサ１１２の検出信号（副電源電圧ｖsub）を読み込んで行う。例えば、電源供給切替制御ルーチンの起動時においては、スイッチ１１１はオフ状態になっているため、起動時における副電源電圧ｖsubを読み込み記憶する。その後は、スイッチ１１１がオフ状態となっているときに副電源電圧ｖsubを定期的に読み込んで記憶更新する。尚、後述する副電源５０の充電時においてはスイッチ１１１がオン状態に制御されるが、この場合も、定期的にスイッチ１１１を一時的にオフにして、副電源電圧ｖsubを読み込むようにしてもよい。

次に、電源制御部３２ｂは、ステップＳ２５において、副電源電圧ｖsubが予め設定されている基準電圧ｖsub1以上であるか否かを判断する。副電源５０の充電度合い（充電量）は、副電源電圧ｖsubから推測でき、副電源電圧ｖsubが高いほど高くなる。そこで、本実施形態においては、副電源電圧ｖsubに基づいて副電源５０の充電度合いを判定する。このステップＳ２５においては、副電源５０が充電を要する状態か否かを、副電源電圧ｖsubと基準電圧ｖsub1との比較に基づいて判断する。従って、基準電圧ｖsub1は、本発明の充電要否判定値に相当する。

電源制御部３２ｂは、副電源電圧ｖsubが基準電圧ｖsub1以上ある場合、つまり、副電源５０の充電状態が良好であり充電不要と判断される場合には、ステップＳ２６において、スイッチ１１１にオフ信号を出力して電源供給切替制御ルーチンを一旦終了する。本ルーチンの起動時においては、スイッチ１１１はオフ状態に設定されているため、この場合には、スイッチ１１１のオフ状態が継続されることになる。一方、副電源電圧ｖsubが基準電圧ｖsub1を下回っていると判断した場合（Ｓ２５：Ｎｏ）、ステップＳ２７において、スイッチ１１１にオン信号を出力して電源供給切替制御ルーチンを一旦終了する。従って、スイッチ１１１がオンされて副電源５０と主電源１００とが接続され、副電源５０が主電源１００により充電される。

電源供給切替制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、毎回、アイドリングストップＥＣＵ２０１から出力されるフラグＦの状態が読み込まれる。そして、フラグＦが「１」に切り替わった場合、つまり、エンジン自動停止が開始された場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、電源制御部３２ｂは、ステップＳ２８において、アシスト制御部３２ａで検出している操舵トルクＴｘを読み込み、ステップＳ２９において、操舵トルクＴｘの大きさ（絶対値）が予め設定した基準トルクＴ０以上であるか否かを判断する。操舵トルクＴｘの大きさが基準トルクＴ０を下回っている場合は（Ｓ２９：Ｎｏ）、ステップＳ２６において、スイッチ１１１にオフ信号を出力する。

一方、操舵トルクＴｘの大きさが基準トルクＴ０以上である場合は（Ｓ２９：Ｙｅｓ）ステップＳ３０において、アシスト制御部３２ａで検出している操舵速度ωｘを読み込み、ステップＳ３１において、操舵速度ωｘの大きさ（絶対値）が予め設定した基準操舵速度ω０以上であるか否かを判断する。操舵速度ωｘの大きさが基準操舵速度ω０を下回っている場合は（Ｓ３１：Ｎｏ）、ステップＳ２６において、スイッチ１１１にオフ信号を出力する。

ステップＳ３１において、操舵速度ωｘの大きさが基準操舵速度ω０以上である場合は、運転者が操舵ハンドル１１を大きな力で回動操作、つまり、切り返し操作を行ったと考えられる。この場合には、運転者の操舵操作に応じた充分な操舵アシストをすべく、電源制御部３２ｂは、その処理をステップＳ３２に進める。一方、操舵トルク｜Ｔｘ｜が大きくても操舵速度｜ωｘ｜が小さい場合（Ｓ３１：Ｎｏ）には、運転者が操舵ハンドル１１を保舵している場合と考えられる。保舵中においては、アシストトルクが不足しても運転者に違和感を与えない。そこで、この場合には、スイッチ１１１をオフ状態にして、副電源５０による電源補助を行わない。また、操舵トルク｜Ｔｘ｜が小さい場合（Ｓ２９：Ｎｏ）には、目標指令トルクＴ＊が小さく設定されるため、電動モータ２０への通電不足を生じない。そこで、この場合も、スイッチ１１１をオフ状態にして、副電源５０による電源補助を行わない。

ステップＳ３１において、操舵速度ωｘの大きさが基準操舵速度ω０以上であると判断した場合、電源制御部３２ｂは、ステップＳ３２において、副電源電圧ｖsubを読み込み、ステップＳ３３において、副電源電圧ｖsubが予め設定した基準電圧ｖsub０以上であるか否かを判断する。このステップＳ３３の判断もステップＳ２５と同様に、副電源５０の充電状態が良好であるか否かを判断するものである。この基準電圧ｖsub０は、本発明の基準値に相当する。従って、副電源電圧ｖsubが予め設定した基準電圧ｖsub０以上の場合に、副電源５０の充電度合いが基準値以上になっていると判断する。尚、基準電圧ｖsub０は、ステップＳ２５で用いる基準電圧ｖsub１と同じ値であっても異なった値であっても良い。

電源制御部３２ｂは、副電源電圧ｖsubが基準電圧ｖsub０以上である場合には、ステップＳ３４において、スイッチ１１１にオン信号を出力して電源供給切替制御ルーチンを一旦終了する。従って、副電源５０が電動モータ２０の電源供給路となる駆動系電源ライン１０７に接続される。これにより主電源１００（主バッテリ１０１）と副電源５０とによりモータ駆動回路３１に電源供給可能となる。従って、主電源１００だけでは電力供給量不足を生じる場合であっても、その不足分を副電源５０が補償するため、電動モータ２０を適正に駆動することができる。このため、エンジンの自動停止中においても、運転者は、適切な操舵アシストを得ることができる。

一方、副電源電圧ｖsubが基準電圧ｖsub０を下回る場合には、ステップＳ３５において、アシスト制御部３２ａで検出している車速Ｖｘを読み込み、ステップＳ３６において、車速Ｖｘが予め設定した設定車速Ｖｘ０以上であるか否かを判断する。設定車速Ｖｘ０は、例えば、５ｋｍ／ｈ程度の低速度に設定されている。車速Ｖｘが設定車速Ｖｘ０以上である場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）には、上述したステップＳ３４の処理を行って、スイッチ１１１にオン信号を出力し副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続する。また、車速Ｖｘが設定車速Ｖｘ０を下回っている場合（Ｓ３６：Ｎｏ）には、上述したステップＳ２６の処理を行って、スイッチ１１１にオフ信号を出力し副電源５０と駆動系電源ライン１０７との接続を遮断して副電源５０を充放電不能状態にする。

つまり、操舵ハンドル１１の切り込み操作が行われたときには、副電源５０の充電状態が良好であればスイッチ１１１をオン状態にして副電源５０による電源供給補助を行い、副電源５０の充電状態が良好でない場合には、車速Ｖｘが設定車速Ｖｘ０以上でないかぎりスイッチ１１１をオフ状態にして副電源５０を充放電不能にする。そして、車速Ｖｘが設定車速Ｖｘ０以上となる場合には、副電源５０の充電状態が良好でなくても、スイッチ１１１をオン状態にして副電源５０による電源供給補助を行う。

運転者が発進操作を行わないあいだは、フラグＦ＝１との判断によりステップＳ２８からの処理が繰り返される。そして、運転者が発進操作を行うと、アイドリングストップＥＣＵ２０１はエンジンＥＣＵ２００に対してエンジンの再始動指令を出力するとともに、フラグＦを「１」から「２」に変更する。従って、電源制御部３２ｂは、ステップＳ２２において「Ｎｏ」と判断して、その処理をステップＳ２３に進め、フラグＦが「２」であるか否かを判断する。この場合、フラグＦは「２」となっているため、電源制御部３２ｂは、その処理をステップＳ２８に進める。

従って、フラグＦが「２」となるエンジンの自動再始動中においては、フラグが「１」となるエンジン自動停止中と同じ処理が行われる。エンジンの自動再始動中においては、エンジンスタータ１０５が作動して主バッテリ１０１から大電流を引き出すため、主電源電圧が大きく変動（低下）するが、上述したように副電源５０が電源電圧の変動を補償してモータ駆動回路３１の電源供給電圧を適正電圧に維持するため、電動モータ２０の通電量不足を招かない。このため、エンジンの自動再始動と運転者の切り込み操作とが重なっても、ハンドル操作が引っ掛かるという違和感を運転者に与えない。

図５は、モータ駆動回路３１の供給電源電圧の変化を表すグラフである。図中、実線が副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続していない場合（スイッチ１１１オフ）の電圧変化を表し、破線が副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続している場合（スイッチ１１１オン）の電圧変化を表す。モータ駆動回路３１の供給電源電圧は、副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続していない場合、エンジンの自動停止中においては、オルタネータ１０２の発電が停止するため、主バッテリ１０１の電源電圧（約１２Ｖ）と同じ電圧となり、エンジンの自動再始動中においては、エンジンスタータ１０５の作動によりそこからさらに大きくドロップする。従って、このとき操舵ハンドル１１の速い回動操作が行われると、電動モータ２０の通電量が不足して適正な操舵アシストトルクが得られなくなり、運転者にハンドル操作の引っかかりを感じさせてしまう。

これに対して、副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続している場合には、エンジンスタータ１０５が作動しても、主電源１００の電源電圧の変動を副電源５０が補償するため、モータ駆動回路３１に安定した電圧の電源を供給できる。従って、適正な操舵アシストトルクが得られる。

エンジンの再始動が完了すると、エンジンＥＣＵ２００からエンジン再始動完了信号がアイドリングストップＥＣＵ２０１に出力される。アイドリングストップＥＣＵ２０１は、エンジン再始動完了信号を受信すると、フラグＦを「２」から「０」に変更する。従って、電源制御部３２ｂは、「０」に設定されたフラグＦを読み込んで、ステップＳ２２，Ｓ２３における「Ｎｏ」の判定により、その処理を上述したステップＳ２４に進める。こうして、エンジンが作動しているときには、副電源５０の充電状態に基づいてスイッチ１１１のオン／オフ状態が切替制御される。これにより、副電源５０の充電量が低下した場合には、その都度、スイッチ１１１がオン状態にされて副電源５０が主電源１００により充電され、次のアイドリングストップ制御時に確実に電源供給補助できるように備えられる。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、アイドリングストップ制御中（エンジン自動停止中あるいはエンジン自動再始動中）において、操舵ハンドル１１が回動操作されたときに副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続するため、良好な操舵アシストを得ることができる。また、操舵ハンドル１１が保舵されている状態（Ｓ３１：Ｎｏ）においては、操舵アシストを行わなくても運転者に対して違和感を与えないため、副電源５０による電源供給補助を行わないようにしている。つまり、操舵アシストが必要なときにだけ、副電源５０による電源供給補助を行う。従って、副電源５０の放電を節約して充電量の低下を抑えることができる。

また、副電源５０の充電状態が良好である場合に、副電源５０による電源供給補助を行うため、副電源５０の充電状態の悪化を抑制することができる。また、充電状態が良好でなくても、車速Ｖｘが設定車速Ｖｘ０を越えている場合には、副電源５０による電源供給補助を行うため、できるだけ操舵フィーリングを変化させないようにして安全を図ることができる。

また、アイドリングストップ制御が行われていないエンジンの作動中においては、副電源５０の充電状態が良好になるまで主電源１００により副電源５０を充電するため、次のアイドリングストップ制御時に、電動モータ２０に充分な電力を供給することができる。

また、車両に設けられた各制御システムの電子制御装置（ＥＣＵ）への電源供給幹線となる制御系電源ライン１０６に電源バックアップ用昇圧回路１０８を設けているため、エンジンの自動再始動時に主電源電圧が大きく変動しても各ＥＣＵに安定電源を供給することができ、車両制御システムの誤作動を防止することができる。

尚、本実施形態における電源供給切替制御ルーチンを実行する電源制御部３２ｂが本発明の電源制御手段に相当し、電源供給切替制御ルーチンにおけるステップＳ２１の処理を実行する電源制御部３２ｂの機能部が本発明のアイドリングストップ情報取得手段に相当する。また、電源供給切替制御ルーチンにおけるステップＳ２４，Ｓ２５あるいはステップＳ３２，Ｓ３３の処理を実行する電源制御部３２ｂの機能部が本発明の充電状態検出手段に相当する。また、電源供給切替制御ルーチンにおけるステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２７の処理を実行する電源制御部３２ｂの機能部が本発明の充電制御手段に相当する。

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、本発明はこうした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、図１に破線にて示すように、主電源１００の電源供給路に昇圧回路１２０を設けて、主電源電圧を昇圧した電力をモータ駆動回路３１と副電源５０とに供給するように構成してもよい。この場合には、電動モータ２０の高出力化を図ることができるとともに、副電源５０を効率よく充電することができる。

また、本実施形態では、アイドリングストップ制御中においては、操舵ハンドル１１の回動操作が検出されたときに副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続しているが、必ずしも、操舵ハンドル１１の回動操作を条件としなくてもよい。例えば、ステップＳ２８〜Ｓ３３，ステップＳ３５〜Ｓ６の処理を省略して、アイドリングストップ制御中においては、常に、副電源５０を駆動系電源ライン１０７に接続するようにしてもよい。

また、ステップＳ２８〜Ｓ３１、ステップＳ３５〜Ｓ３６の処理を省略し、アイドリングストップ制御中においては、副電源５０の充電状態が良好であるときにスイッチ１１１をオン状態にし、副電源５０の充電状態が良好でないときにスイッチ１１１をオフ状態にするように制御してもよい。この場合、ステップＳ３３の「Ｎｏ」判断時は、ステップＳ２６の処理を行うようにする。

また、本実施形態においては、副電源５０としてキャパシタを用いているが、他の蓄電装置を使用することもできる。また、本実施形態においては、副電源電圧ｖsubにより副電源５０の充電度合い（充電量）を検出しているが、例えば、副電源５０の放電電流値と電圧降下値との関係や、充放電電流の積算値を使って充電度合いを精度良く検出することもできる。

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。 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。 アシストトルクテーブルを表すグラフである。 電源供給切替制御ルーチンを表すフローチャートである。 モータ駆動回路の供給電源電圧の変化を表すグラフである。

符号の説明

１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、２０…電動モータ、２１…操舵トルクセンサ、２２…回転角センサ、２３…車速センサ、３０…アシスト制御装置、３１…モータ駆動回路、３２…ＥＰＳ−ＥＣＵ、４０…昇圧回路、５０…副電源、１００…主電源、１０１…主バッテリ、１０２…オルタネータ、１０４…接地ライン、１０５…エンジンスタータ、１０７…駆動系電源ライン、１０８…電源バックアップ用昇圧回路、１０９…副電源ライン、１１０…副電源接地ライン、１１１…スイッチ、２００…エンジンＥＣＵ、２０１…アイドリングストップＥＣＵ、ＦＷＬ，ＦＷＲ…左右前輪。

Claims (3)

1. バッテリおよびエンジンの回転により発電するオルタネータを有する車載電源と、前記バッテリからの給電によりエンジンを始動するスタータと、予め設定されたアイドリングストップ条件に基づいてエンジンを自動停止・自動再始動させるアイドリングストップ制御装置とを備えた車両に適用され、
   前記車載電源から電源供給されてステアリング機構に対して操舵アシスト力を付与する電動モータと、
   運転者による操舵ハンドルの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
   前記検出した操舵状態に基づいて、前記電動モータの通電を制御するアシスト制御手段と
   を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記車載電源により充電される副電源と、
   前記アイドリングストップ制御装置の制御状態情報であるアイドリングストップ情報を取得するアイドリングストップ情報取得手段と、
   前記アイドリングストップ情報取得手段により取得したアイドリングストップ情報がエンジンの自動停止中あるいは自動再始動中であることを表す情報である場合には、前記操舵状態検出手段により運転者が操舵ハンドルを回動操作していることが検出されていることを条件として、前記副電源を前記電動モータの電源供給路に接続して、前記車載電源と前記副電源との両方にて前記電動モータに電源供給する電源制御手段と
   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. バッテリおよびエンジンの回転により発電するオルタネータを有する車載電源と、前記バッテリからの給電によりエンジンを始動するスタータと、予め設定されたアイドリングストップ条件に基づいてエンジンを自動停止・自動再始動させるアイドリングストップ制御装置とを備えた車両に適用され、
   前記車載電源から電源供給されてステアリング機構に対して操舵アシスト力を付与する電動モータと、
   運転者による操舵ハンドルの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
   前記検出した操舵状態に基づいて、前記電動モータの通電を制御するアシスト制御手段と
   を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記車載電源により充電される副電源と、
   前記副電源の充電度合いを検出する充電状態検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記アイドリングストップ制御装置の制御状態情報であるアイドリングストップ情報を取得するアイドリングストップ情報取得手段と、
   前記アイドリングストップ情報取得手段により取得したアイドリングストップ情報がエンジンの自動停止中あるいは自動再始動中であることを表す情報である場合には、前記充電状態検出手段により検出した副電源の充電度合いが予め設定した基準値以上であること、および、前記充電状態検出手段により検出した副電源の充電度合いが予め設定した基準値に満たない場合であっても、前記車速検出手段により検出した車速が予め設定した設定速度以上であることを条件として、前記副電源を前記電動モータの電源供給路に接続して、前記車載電源と前記副電源との両方にて前記電動モータに電源供給する電源制御手段と
   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。
3. バッテリおよびエンジンの回転により発電するオルタネータを有する車載電源と、前記バッテリからの給電によりエンジンを始動するスタータと、予め設定されたアイドリングストップ条件に基づいてエンジンを自動停止・自動再始動させるアイドリングストップ制御装置とを備えた車両に適用され、
   前記車載電源から電源供給されてステアリング機構に対して操舵アシスト力を付与する電動モータと、
   運転者による操舵ハンドルの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、
   前記検出した操舵状態に基づいて、前記電動モータの通電を制御するアシスト制御手段と
   を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記車載電源により充電される副電源と、
   前記アイドリングストップ制御装置の制御状態情報であるアイドリングストップ情報を取得するアイドリングストップ情報取得手段と、
   前記アイドリングストップ情報取得手段により取得したアイドリングストップ情報がエンジンの自動停止中あるいは自動再始動中であることを表す情報である場合には、前記副電源を前記電動モータの電源供給路に接続して、前記車載電源と前記副電源との両方にて前記電動モータに電源供給する電源制御手段と、
   前記副電源の充電度合いを検出する充電状態検出手段と、
   前記アイドリングストップ情報取得手段により取得したアイドリングストップ情報がエンジンの作動中を表す情報である場合には、前記充電状態検出手段により検出した前記副電源の充電度合いが予め設定した充電要否判定値を下回っている場合に、前記車載電源により前記副電源を充電する充電制御手段と
   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。

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