JP6179114B2 - 補助電源装置およびこの装置を備える電動パワーステアリング装置 - Google Patents

補助電源装置およびこの装置を備える電動パワーステアリング装置 Download PDF

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Description

本発明は、補助電源を有する補助電源装置、およびこの補助電源装置を備える電動パワーステアリング装置に関する。
従来の電動パワーステアリング装置は、主電源に接続された補助電源と、主電源の電圧を昇圧する昇圧回路とを有する。この電動パワーステアリング装置は、主電源により補助電源を充電するとき、昇圧回路の昇圧電圧を補助電源に印加する。なお、特許文献１は、従来の電動パワーステアリング装置の構成の一例を示している。
特開２００９−１６６６７９号公報
従来の電動パワーステアリング装置においては、昇圧回路の制御において、補助電源の充電開始時における昇圧回路の昇圧電圧とキャパシタの端子間電圧との関係について特に考慮されていない。このため、補助電源の充電開始時においてキャパシタの端子間電圧が昇圧回路の昇圧電圧よりも大きいとき、キャパシタから昇圧回路に電流が逆流する場合がある。
本発明は、このような背景を踏まえて創作されたものであり、補助電源の充電開始時において主電源から補助電源に適切に電流を供給することが可能な補助電源装置、およびこの補助電源装置を備える電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
本手段は「電動モータに電力を供給する主電源に接続されて前記電動モータに放電することが可能な補助電源と、前記主電源の電圧を昇圧して前記補助電源に印加する昇圧回路と、を備え、前記補助電源の端子間電圧が前記昇圧回路の昇圧電圧よりも大きい状態において前記主電源から前記補助電源への電力の供給が開始されるとき、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記補助電源の端子間電圧以上に昇圧して前記補助電源への電力の供給を開始する補助電源装置」を有する。
上記補助電源装置においては、主電源から補助電源への電力の供給が開始されるときに補助電源の端子間電圧と昇圧回路が補助電源に印加する電圧との電圧差を小さくすることが可能となる。このため、主電源から補助電源への電力の供給が開始されるときに補助電源から主電源に電流が逆流することが抑制される。したがって、主電源から補助電源への電力の供給を開始するときに主電源から補助電源に適切に電流を供給することができる。
上記手段の一形態は「操舵トルクに基づいてアシストトルクを生じさせる前記電動モータと、前記補助電源装置と、前記補助電源装置の動作を制御する制御装置とを備える電動パワーステアリング装置」を有する。
上記手段の一形態は「前記制御装置は、車両の走行速度が車速閾値以下のとき、前記主電源から前記補助電源に第１基準電流を供給し、前記車両の走行速度が前記車速閾値よりも大きいとき、前記主電源から前記補助電源に前記第１基準電流よりも小さい第２基準電流を供給する電動パワーステアリング装置」を有する。
電動パワーステアリング装置により操舵をアシストするとき、車両の走行速度が小さくなるにつれてアシストトルクが大きくなることが好ましい。このため、車両の走行速度が車速閾値以下のときのアシストトルクは、車両の走行速度が車速閾値よりも大きいときのアシストトルクよりも大きいことが好ましい。したがって、車両の走行速度が車速閾値以下のときの電動モータの消費電力は、車両の走行速度が車速閾値以下のときの電動モータの消費電力よりも多くなる。
電動モータの消費電力が多くなる場合、補助電源が電動モータに放電することが主電源の負荷の低減の観点から好ましい。このため、電動モータの消費電力が多くなる場合、補助電源が十分な蓄電量を有していることが好ましい。したがって、電動モータの消費電力が多くなるときに補助電源が十分な蓄電量を有していない場合、補助電源は速やかに充電されることが好ましい。
また、電動モータの消費電力が少ない場合、補助電源が電動モータに放電する必要はない。このため、電動モータの消費電力が少ないときに補助電源が十分な蓄電量を有していない場合、補助電源は速やかに充電される必要はない。
そこで、本電動パワーステアリング装置は、車両の走行速度が車速閾値以下のとき、補助電源に第１基準電流を供給し、車両の走行速度が車速閾値よりも大きいとき、補助電源に第１基準電流よりも小さい第２基準電流を供給する。したがって、電動モータの消費電力が多い場合には、電動モータの消費電力が少ない場合よりも補助電源が速やかに充電される。
上記手段の一形態は「前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の消費電力が前記主電源から前記補助電源への充電および前記補助電源から前記電動モータへの放電の切り替えの基準値となる充放電閾値未満において前記主電源から前記補助電源に電力を供給するとき、前記電動パワーステアリング装置の消費電力と前記充放電閾値との差に基づいて前記主電源から前記補助電源に供給する電流の大きさを変更する電動パワーステアリング装置」を有する。
上記電動パワーステアリング装置においては、電動パワーステアリング装置の消費電力が大きい場合、主電源から補助電源に供給する電流の大きさを小さくする。これにより、電動パワーステアリング装置の消費電力と主電源から補助電源に供給する電力との合計が充放電閾値よりも大きくなることが抑制される。また、電動パワーステアリング装置の消費電力が小さい場合、主電源から補助電源に供給する電流の大きさを大きくする。これにより、補助電源が速やかに充電される。
本電動パワーステアリング装置および本補助電源装置は、補助電源の充電開始時において主電源から補助電源に適切に電流を供給することができる。
第１実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を示す構成図。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の回路構成を示す回路図。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置のグラフであり、ＥＰＳ要求電力の推移を示すグラフ。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置が実行する電源制御の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置が実行する充電制御の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置のマップであり、キャパシタ電圧と初期ＤＵＴＹ比との関係を示すマップ。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置が実行する初期値設定制御の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置が実行する充電モード選択制御の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態の電動パワーステアリング装置のグラフであり、ＥＰＳ消費電力の推移を示すグラフ。 第２実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置が実行する充電電流可変制御の処理手順を示すフローチャート。
（第１実施形態）
図１を参照して、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ１」）の構成について説明する。
ＥＰＳ１は、ＥＰＳ本体１０、アシスト装置２０、制御装置３０、補助電源装置４０、およびトルクセンサ５０を有する。ＥＰＳ１においては、主電源４および車速センサ５が制御装置３０に電気的に接続されている。ＥＰＳ１は、主電源４となるバッテリおよび補助電源装置４０から制御装置３０を介してアシスト装置２０に電力が供給される構成を有する。ＥＰＳ１は、アシスト装置２０により操舵部品２の操作をアシストする。なお、操舵部品２として、例えばステアリングホイールが用いられている。
ＥＰＳ本体１０は、コラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、ピニオンシャフト１３、ラックシャフト１４、ラックアンドピニオン機構１５、および２個のタイロッド１６を有する。ＥＰＳ本体１０は、操舵部品２の回転にともないコラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、およびピニオンシャフト１３を一体に回転させる。ＥＰＳ本体１０は、ピニオンシャフト１３の回転によりラックシャフト１４を往復動させることにより車輪３の転舵角を変化させる。
ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオンシャフト１３のピニオンギヤ１３Ａおよびラックシャフト１４のラックギヤ１４Ａが互いに噛み合わせられた構成を有する。ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオンギヤ１３Ａおよびラックギヤ１４Ａの噛み合いによりピニオンシャフト１３の回転をラックシャフト１４の往復動に変換する。
アシスト装置２０は、３相ブラシレスモータとしての電動モータ２１およびウォームギヤとしての減速機構２２を有する。アシスト装置２０は、減速機構２２を介して電動モータ２１の回転をコラムシャフト１１に伝達することによりコラムシャフト１１を回転させる力（以下、「アシストトルクＴＡ」）をコラムシャフト１１に付与する。このようにＥＰＳ１は、コラムアシスト型の構成を有する。
トルクセンサ５０は、車載通信ネットワークを通じてトルク信号を制御装置３０に送信する。
車速センサ５は、車載通信ネットワークを通じて車速信号を制御装置３０に送信する。
制御装置３０は、トルクセンサ５０のトルク信号に基づいてコラムシャフト１１の中間部分に接続されたトーションバー１１Ａのねじれ、すなわち操舵部品２の操作にともないコラムシャフト１１に付与されたトルク（以下、「操舵トルクτ」）の大きさおよび方向を算出する。制御装置３０は、車速センサ５の車速信号に基づいて車両の走行速度（以下、「車速ＶＳ」）を算出する。制御装置３０は、電動モータ２１の動作を制御することにより操舵をアシストするアシスト制御と、補助電源装置４０の動作を制御することにより主電源４の電力および補助電源装置４０の電力を制御する電源制御とを実行する。
図２を参照して、制御装置３０および補助電源装置４０の構成について説明する。
制御装置３０は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン３１」）、モータ駆動回路３４、電流センサ３５、および電圧センサ３６を有する。制御装置３０は、モータ駆動回路３４に印加される電圧（以下、「モータ駆動電圧ＶＭＤ」）を制御する。
電流センサ３５は、電動モータ２１に供給される実電流（以下、「モータ電流ＩＭ」）の大きさに応じた信号をマイコン３１のモータ制御部３３に送信する。
電圧センサ３６は、補助電源装置４０とモータ駆動回路３４との間の電圧、すなわちモータ駆動電圧ＶＭＤの大きさに応じた信号をマイコン３１の電源管理部３２に送信する。
マイコン３１は、電源管理部３２およびモータ制御部３３を有する。マイコン３１は、電源管理部３２において補助電源装置４０の充放電の動作を制御する。マイコン３１は、モータ制御部３３においてモータ駆動回路３４の動作を制御する。
電源管理部３２は、補助電源装置４０のリレー４１、昇圧回路４３、および充放電回路４４の動作を制御する。電源管理部３２は、リレー４１の動作を制御するためのリレー信号ＳＲをリレー４１に出力する。電源管理部３２は、昇圧回路４３の動作を制御するための昇圧信号ＳＢ１，ＳＢ２を昇圧回路４３に出力する。電源管理部３２は、充放電回路４４の動作を制御するための充放電信号ＳＣＤ１，ＳＣＤ２を充放電回路４４に出力する。
モータ制御部３３は、アシスト制御を実行するためのモータ制御信号ＳＭを生成する。詳細には、モータ制御部３３は、操舵トルクτおよび車速ＶＳに基づいて目標アシストトルクを演算する。モータ制御部３３は、モータ電流ＩＭが目標アシストトルクに対応する電流指令値に一致するように電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号ＳＭを生成する。そしてモータ制御部３３は、モータ制御信号ＳＭをモータ駆動回路３４に出力する。なお、目標アシストトルクは、操舵トルクτの絶対値が大きくなるにつれて、または車速ＶＳの絶対値が小さくなるにつれて大きくなる。
モータ駆動回路３４は、電動モータ２１の各相に対して２個のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）が直列に接続された周知の構成を有する。モータ駆動回路３４においては、モータ制御部３３のモータ制御信号ＳＭに基づいてモータ駆動回路３４の各相の２個のスイッチング素子のオン状態およびオフ状態が交互に切り替えられる。モータ駆動回路３４は、各スイッチング素子のオン状態およびオフ状態の切り替えによりモータ駆動電圧ＶＭＤをＰＷＭ駆動として電動モータ２１に印加する。
補助電源装置４０は、主電源４とは個別に形成されている。補助電源装置４０は、主電源４と直列に接続されている。補助電源装置４０は、リレー４１、電流センサ４２、昇圧回路４３、充放電回路４４、および補助電源としてのキャパシタ４５を有する。補助電源装置４０は、キャパシタ４５により制御装置３０を介して電動モータ２１へ放電する。
リレー４１は、主電源４と昇圧回路４３との間に配置されている。リレー４１は、主電源４によりモータ駆動回路３４に電力が供給されるオン状態と、主電源４によりモータ駆動回路３４に電力が供給されないオフ状態とを切り替える。
電流センサ４２は、リレー４１と昇圧回路４３との間に配置されている。電流センサ４２は、主電源４の出力電流（以下、「バッテリ電流ＩＢ」）の大きさに応じた信号を電源管理部３２に出力する。
昇圧回路４３は、主電源４の電圧に基づく出力電圧、すなわち主電源４と補助電源装置４０との接続点Ｐ１における出力電圧（以下、「出力電圧Ｖ１」）を昇圧してキャパシタ４５の出力端子である接続点Ｐ２に印加することによりキャパシタ４５を充電可能にしている。
昇圧回路４３は、一対のスイッチング素子４３Ａ，４３Ｂおよび昇圧コイル４３Ｃを有する。昇圧回路４３は、昇圧コイル４３Ｃの一端が直列に接続された一対のスイッチング素子４３Ａ，４３Ｂの接続点Ｐ３に接続される構成を有する。昇圧回路４３は、昇圧コイル４３Ｃの他端において出力電圧Ｖ１が印加される。
一対のスイッチング素子４３Ａ，４３Ｂは、ＭＯＳＦＥＴが用いられている。上段側のスイッチング素子４３Ａは、一端においてキャパシタ４５の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されている。スイッチング素子４３Ａは、他端において下段側のスイッチング素子４３Ｂに接続されている。下段側のスイッチング素子４３Ｂは、一端において接地されている。各スイッチング素子４３Ａ，４３Ｂは、電源管理部３２の昇圧信号ＳＢ１，ＳＢ２に基づいてオン状態およびオフ状態を切り替える。
スイッチング素子４３Ａ，４３Ｂは、電源管理部３２により同時にオン状態とならないように動作が制御されている。スイッチング素子４３Ａは、オン状態のとき、昇圧コイル４３Ｃからキャパシタ４５への給電が可能な状態となる。スイッチング素子４３Ａは、オフ状態のとき、昇圧コイル４３Ｃからキャパシタ４５への給電が不能な状態となる。スイッチング素子４３Ｂは、オン状態のとき、昇圧コイル４３Ｃが接地される。スイッチング素子４３Ｂは、オフ状態のとき、昇圧コイル４３Ｃが接地されない。
充放電回路４４は、昇圧回路４３と直列に接続されている。充放電回路４４は、一対のスイッチング素子４４Ａ，４４Ｂが直列に接続された構成を有する。充放電回路４４は、各スイッチング素子４４Ａ，４４Ｂの接続点Ｐ４においてモータ駆動回路３４と接続されている。
一対のスイッチング素子４４Ａ，４４Ｂは、ＭＯＳＦＥＴが用いられている。上段側のスイッチング素子４４Ａは、一端においてキャパシタ４５の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されている。スイッチング素子４４Ａは、他端において下段側のスイッチング素子４４Ｂに接続されている。下段側のスイッチング素子４４Ｂは、一端において電流センサ４２およびリレー４１を介して主電源４に電気的に接続されている。
各スイッチング素子４４Ａ，４４Ｂは、電源管理部３２の充放電信号ＳＣＤ１，ＳＣＤ２に基づいて導通状態であるオン状態および非導通状態であるオフ状態を周期的に切り替える。スイッチング素子４４Ａは、オン状態のとき、キャパシタ４５からモータ駆動回路３４（電動モータ２１）への放電が可能な状態となる。スイッチング素子４４Ａは、オフ状態のとき、キャパシタ４５からモータ駆動回路３４（電動モータ２１）への放電が不能な状態となる。スイッチング素子４４Ｂは、オン状態のとき、主電源４からスイッチング素子４４Ｂを介してモータ駆動回路３４（電動モータ２１）への給電が可能な状態となる。スイッチング素子４４Ｂは、オフ状態のとき、主電源４からスイッチング素子４４Ｂを介してモータ駆動回路３４（電動モータ２１）への給電が不能な状態となる。
キャパシタ４５は、昇圧回路４３および充放電回路４４の間において、昇圧回路４３および充放電回路４４と並列に接続されている。キャパシタ４５は、一端において接続点Ｐ２に接続されている。キャパシタ４５は、他端において電流センサ４２およびスイッチング素子４４Ｂの間の接続点Ｐ５に接続されている。キャパシタ４５としては、電気二重層コンデンサが用いられている。
キャパシタ４５は、マイコン３１と電気的に接続されている。キャパシタ４５の端子間電圧（以下、「キャパシタ電圧Ｖ２」）は、マイコン３１のＡ／Ｄ変換を用いて測定される。キャパシタ電圧Ｖ２は、マイコン３１により常時モニタされている。
昇圧回路４３の動作について説明する。
昇圧回路４３は、下段側のスイッチング素子４３Ｂがオン状態からオフ状態に切り替えられることにより生じる昇圧電圧Ｖ３をキャパシタ４５の出力端子（接続点Ｐ２）に印加する。具体的には、昇圧回路４３においては、スイッチング素子４３Ｂがオン状態により導通して昇圧コイル４３Ｃの一端を接地する。そして、昇圧回路４３は、スイッチング素子４３Ｂがオフ状態からオン状態に切り替えられたことにより昇圧コイル４３Ｃに生じる誘起電圧を出力電圧Ｖ１に重畳して出力する。なお、上段側のスイッチング素子４３Ａは、キャパシタ４５側から昇圧回路４３側への電流の回り込み（逆流）を防止する機能を有する。
充放電回路４４の動作について説明する。
充放電回路４４は、各スイッチング素子４４Ａ，４４Ｂのオン状態およびオフ状態の組合せに基づいて、主電源４からモータ駆動回路３４に電力を供給する第１電源形態、および主電源４およびキャパシタ４５からモータ駆動回路３４に電力を供給する第２電源形態を切り替える。なお、各スイッチング素子４４Ａ，４４Ｂは、電源管理部３２により同時にオン状態にならないように動作が制御される。
第１電源形態は、上段側のスイッチング素子４４Ａがオフ状態かつ下段側のスイッチング素子４３Ｂがオン状態となる。第１電源形態においては、主電源４のバッテリ電流ＩＢがキャパシタ４５に供給されかつ下段側のスイッチング素子４４Ｂを介してモータ駆動回路３４に供給される。第１電源形態においては、上段側のスイッチング素子４４Ａがオフ状態のため、キャパシタ４５からモータ駆動回路３４に放電されない。
第２電源形態は、上段側のスイッチング素子４４Ａがオン状態かつ下段側のスイッチング素子４４Ｂがオフ状態となる。第２電源形態は、主電源４およびキャパシタ４５が互いに直列に接続された状態となる。第２電源形態においては、主電源４によるモータ駆動回路３４への給電に加え、キャパシタ４５がモータ駆動回路３４に放電される。
また、第２電源形態においては、スイッチング素子４４Ａの１周期におけるオン状態の比率であるＤＵＴＹ比およびスイッチング素子４４Ｂの１周期におけるオン状態の比率であるＤＵＴＹ比のそれぞれが０％および１００％以外の値も採用される。各スイッチング素子４４Ａ，４４ＢのＤＵＴＹ比が変更されることによりモータ駆動電圧ＶＭＤが変更される。具体的には、スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比が大きくなるにつれてモータ駆動電圧ＶＭＤが大きくなる。スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比が１００％のとき、モータ駆動電圧ＶＭＤが最大値となる。スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比が５０％のとき、モータ駆動電圧ＶＭＤが最大値の半分の値となる。また、スイッチング素子４４ＢのＤＵＴＹ比は、スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比が大きくなるにつれて小さくなる。
図３および図４を参照して、電源制御の内容について説明する。なお、図３および図４を参照する以下の説明において、符号が付されたＥＰＳ１に関する各構成要素は、図１または図２に記載された各構成要素を示す。
また、「電源電力ＰＳ」は、ＥＰＳ１のアシスト制御により主電源４が補助電源装置４０に供給する実電力を示す。電源電力ＰＳは、バッテリ電流ＩＢに基づいて算出される。また、「充放電閾値ＫＥ」は、主電源４からキャパシタ４５への充電およびキャパシタ４５からモータ駆動回路３４（電動モータ２１）への放電の切り替えの基準値を示す。充放電閾値ＫＥは、試験等により予め設定される。
図３において、ＥＰＳ１のアシスト制御により主電源４に要求される電力（以下、「ＥＰＳ要求電力」）は、充放電閾値ＫＥ以上となる期間（以下、「放電期間」）と充放電閾値ＫＥ未満の期間に区分される。
電源電力ＰＳは、ＥＰＳ要求電力が充放電閾値ＫＥ未満の期間において、充放電閾値ＫＥ未満となる。電源電力ＰＳは、放電期間において、充放電閾値ＫＥ以上となる。電源電力ＰＳは、例えば時刻ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３から充放電回路４４が第１電源形態から第２電源形態に切り替えられるまでの期間において充放電閾値ＫＥよりも大きくなる。なお、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となる場合として車両の車庫入れ時または駐車時において運転者が操舵部品２の据切り操舵を実行することが挙げられる。
電源制御は、電源電力ＰＳおよび充放電閾値ＫＥの比較に基づいてキャパシタ４５の動作を制御する。キャパシタ４５は、放電期間においてモータ駆動回路３４に放電する。キャパシタ４５は、充放電閾値ＫＥ未満の期間かつキャパシタ４５が満充電ではない期間（以下、「充電期間」）において主電源４により充電される。
電源制御は、図４に示される処理が所定時間毎に繰り返し実行されている。
制御装置３０は、ステップＳ１１において、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上か否かを判定する。制御装置３０は、ステップＳ１１において肯定判定のとき、ステップＳ１４において充放電回路４４を第２電源形態に設定する。このため、ＥＰＳ要求電力は、電源電力ＰＳに加え、充放電閾値ＫＥを超えるＥＰＳ要求電力の電力量をキャパシタ４５の放電により補われる。したがって、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のときにおいて、放電制御により電源電力ＰＳ（バッテリ電流ＩＢ）が充放電閾値ＫＥにおいてピークカットされる。このため、主電源４の負荷が小さくなる。
一方、制御装置３０は、ステップＳ１１において否定判定のとき、ステップＳ１２において充放電回路４４を第１電源形態に設定する。このため、ＥＰＳ要求電力は、電源電力ＰＳにより供給される。
そして、制御装置３０は、ステップＳ１３においてキャパシタ４５が満充電か否かを判定する。制御装置３０は、ステップＳ１３において肯定判定のとき、キャパシタ４５を充電する必要がないと判断する。そして制御装置３０は、一旦処理を終了する。一方、制御装置３０は、ステップＳ１３において否定判定のとき、キャパシタ４５を充電する必要があると判断する。そして制御装置３０は、ステップＳ２０においてキャパシタ４５を充電するための充電制御を実行する。制御装置３０は、充電制御においてキャパシタ４５を満充電にする。このように制御装置３０は、電源制御により補助電源装置４０の動作として、キャパシタ４５を充電する形態、キャパシタ４５を充電しない形態、およびキャパシタ４５をモータ駆動回路３４に放電する形態を切り替えている。
次に、図５〜図８を参照して、充電制御の詳細な内容について説明する。なお、図５〜図８を参照する以下の説明において、符号が付されたＥＰＳ１に関する各構成要素は、図１または図２に記載された各構成要素を示す。
図５に示されるように、充電制御は、初期値設定制御（ステップＳ３０）および充電モード選択制御（ステップＳ４０）を有する。充電制御は、初期値設定制御を実行した後に充電モード選択制御を実行する。充電制御は、所定時間毎に繰り返し実行される。充電制御は、初期値設定制御において、充電制御の初回周期における昇圧回路４３の動作を設定する。充電制御は、充電モード選択制御において車両の状況に基づいて充電モードを選択する。
初期値設定制御の詳細について説明する。
制御装置３０は、初期値設定制御において昇圧回路４３の動作として充電制御の初回周期におけるスイッチング素子４３Ａの１周期におけるオン状態の比率であるＤＵＴＹ比およびスイッチング素子４３Ｂの１周期におけるオン状態の比率であるＤＵＴＹ比を設定する。
詳細には、制御装置３０は、初期値設定制御において、充電制御の初回周期のとき、昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３がキャパシタ電圧Ｖ２に一致するように各スイッチング素子４３Ａ，４３ＢのＤＵＴＹ比を設定する。なお、以降では、充電制御の初回周期におけるスイッチング素子４３ＢのＤＵＴＹ比を「初期ＤＵＴＹ比」とする。
図６に示されるように、制御装置３０においては、キャパシタ電圧Ｖ２と初期ＤＵＴＹ比との関係を示すマップＭＰが予め記憶されている。制御装置３０は、充電制御の初回周期のとき、キャパシタ電圧Ｖ２を取得して、マップＭＰに基づいてキャパシタ電圧Ｖ２に応じた初期ＤＵＴＹ比を算出する。
マップＭＰの詳細な内容について説明する。
マップＭＰは、充電制御の初回周期のときのキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のとき、初期ＤＵＴＹ比として０％に設定されている。マップＭＰは、充電制御の初回周期のときのキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１よりも大きいとき、キャパシタ電圧Ｖ２が大きくなるにつれて初期ＤＵＴＹ比が大きく設定されている。マップＭＰは、充電制御の初回周期のときのキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以上のとき、昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３がキャパシタ電圧Ｖ２と一致するように初期ＤＵＴＹ比が設定されている。
初期値設定制御は、図７に示される処理が実行される。
すなわち、制御装置３０は、ステップＳ３１において充電制御が初回周期か否かを判定する。ステップＳ３１は、フラグＦに基づいて判定される。詳細には、図４の電源制御の処理においてステップＳ２０の充電制御となるとき、すなわちステップＳ１３において否定判定されるときにフラグＦが「１」に設定される。そして、充電制御の処理において初回周期が経過したときにフラグＦが「０」に変更される。フラグＦは、「０」に変更された後、充電制御が実行される期間にわたり「０」が維持される。そして、フラグＦは、充電制御が終了したとき、「１」に変更可能な状態となる。制御装置３０は、フラグＦが「１」のときに充電制御が初回周期であると判定する。一方、制御装置３０は、フラグＦが「０」のとき、充電制御が初回周期ではないと判定する。
制御装置３０は、ステップＳ３１において肯定判定のとき、ステップＳ３２においてキャパシタ電圧Ｖ２を取得する。そして、制御装置３０は、ステップＳ３３においてマップＭＰを用いてキャパシタ電圧Ｖ２に応じた初期ＤＵＴＹ比を算出する。そして、制御装置３０は、ステップＳ３４において昇圧回路４３の各スイッチング素子４３Ａ，４３ＢのＤＵＴＹ比が初期ＤＵＴＹ比に一致するように各スイッチング素子４３Ａ，４３Ｂの動作を制御する。
次に、充電モード選択制御の詳細な内容について説明する。
制御装置３０は、充電制御において定電流充電を実行する。制御装置３０は、充電モードとして、急速充電モードおよび通常充電モードを有する。制御装置３０は、急速充電モードのとき、主電源４からキャパシタ４５に供給する電流（以下、「充電電流ＩＣ」）を第１基準電流ＩＣＫ１に設定する。制御装置３０は、通常充電モードのとき、充電電流ＩＣを第１基準電流ＩＣＫ１よりも小さい第２基準電流ＩＣＫ２に設定する。このため、急速充電モードは、通常充電モードよりも短時間でキャパシタ４５を満充電にする。
制御装置３０は、車両の状況として、車両が停止または車速ＶＳが極低速の場合、および車速ＶＳが極低速よりも高い場合、すなわち車両が通常走行の場合のいずれかを判定する。そして、制御装置３０は、車両の状況に応じて急速充電モードおよび通常充電モードを切り替える。
充電モード選択制御は、図８に示される処理が実行される。
すなわち、制御装置３０は、ステップＳ４１において、車速ＶＳが車速閾値ＶＫ以下か否かを判定する。なお、車速閾値ＶＫは、極低速と判定される車速ＶＳの上限値に相当する。車速閾値ＶＫは、試験等により予め設定されている。
制御装置３０は、ステップＳ４１において肯定判定のとき、すなわち車両が停止または車速ＶＳが極低速の場合と判断したとき、ステップＳ４２において充電モードを急速充電モードに設定する。一方、制御装置３０は、ステップＳ４１において否定判定のとき、すなわち車両が通常走行の場合と判断したとき、ステップＳ４３において充電モードを通常充電モードに設定する。
制御装置３０は、ステップＳ４２およびステップＳ４３において設定された充電モードに基づいて、ステップＳ４４において電流フィードバック制御を実行する。そして、制御装置３０は、ステップＳ４５において充電チョッパ制御を実行する。
詳細には、制御装置３０は、バッテリ電流ＩＢからモータ駆動回路３４に供給される電流を減算することにより実充電電流ＩＣＲを算出する。制御装置３０は、充電モードが急速充電モードのとき、第１基準電流ＩＣＫ１と実充電電流ＩＣＲとの偏差に基づくＰＩＤ制御を実行する。これにより、制御装置３０は、実充電電流ＩＣＲが第１基準電流ＩＣＫ１に一致するように目標充電電流ＩＣＧが設定される。そして制御装置３０は、目標充電電流ＩＣＧに基づいて昇圧回路４３の各スイッチング素子４３Ａ，４３ＢのＤＵＴＹ比を算出する。一方、制御装置３０は、充電モードが通常充電モードのとき、第２基準電流ＩＣＫ２と実充電電流ＩＣＲとの偏差に基づくＰＩＤ制御を実行する。これにより、制御装置３０は、実充電電流ＩＣＲが第２基準電流ＩＣＫ２に一致するように目標充電電流ＩＣＧが設定される。そして制御装置３０は、目標充電電流ＩＣＧに基づいて昇圧回路４３の各スイッチング素子４３Ａ，４３ＢのＤＵＴＹ比を算出する。
そして、制御装置３０は、充電チョッパ制御として、ステップＳ４２およびステップＳ４３において算出された昇圧回路４３の各スイッチング素子４３Ａ，４３ＢのＤＵＴＹ比に基づいて各スイッチング素子４３Ａ，４３Ｂを動作する。
本実施形態のＥＰＳ１の作用について説明する。なお、以下の説明において符号が付されたＥＰＳ１に関する各構成要件は、図１および図２に記載された各構成要件を示す。
ＥＰＳ１は、以下の第１〜第３の機能を有する。第１の機能は、キャパシタ４５の充電開始時においてキャパシタ４５から昇圧回路４３に電流が逆流することを抑制する機能を有する。第２の機能は、キャパシタ４５の充電開始時において主電源４から昇圧回路４３に大電流が流れることを抑制する機能を有する。第３の機能は、車両の状況に応じて充電電流ＩＣの大きさを変更する機能を有する。
第１の機能の詳細について説明する。なお、「第１仮想ＥＰＳ」は、充電制御の初回周期の昇圧回路４３のスイッチング素子４３ＢのＤＵＴＹ比を０％に設定する制御を実行する。
第１仮想ＥＰＳは、充電制御の初回周期において昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３が出力電圧Ｖ１と等しい。このため、キャパシタ電圧Ｖ２が昇圧電圧Ｖ３よりも大きい場合、キャパシタ４５から昇圧回路４３に電流が逆流してしまう。
本実施形態のＥＰＳ１は、初期値設定制御により充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以上のとき、キャパシタ電圧Ｖ２が大きくなるにつれて初期ＤＵＴＹ比が大きくなる。このため、充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧Ｖ２と昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３との電圧差が小さくなる。特に本実施形態のＥＰＳ１は、充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧Ｖ２と昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３とが等しくなる。これにより、キャパシタ４５から昇圧回路４３に電流が逆流することが抑制される。
第２の機能の詳細について説明する。なお、「第２仮想ＥＰＳ」は、充電制御の初回周期の昇圧回路４３のスイッチング素子４３ＢのＤＵＴＹ比を５０％に設定する制御を実行する。
第２仮想ＥＰＳは、充電制御の初回周期において昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３が最大値となる。このため、キャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下の場合、昇圧電圧Ｖ３とキャパシタ電圧Ｖ２との電圧差が大きくなる。これにより、主電源４から昇圧回路４３に大電流が流れてしまう。
本実施形態のＥＰＳ１は、初期値設定制御により充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のとき、初期ＤＵＴＹ比を０％に設定する。このため、充電制御の初回周期において昇圧電圧Ｖ３とキャパシタ電圧Ｖ２との電圧差が第２仮想ＥＰＳよりも小さくなる。これにより、主電源４から昇圧回路４３に大電流が流れることが抑制される。
第３の機能の詳細について説明する。
車両が停止または車速ＶＳが極低速のとき、ステアリング操作による電動モータ２１の消費電力が大きい。一方、車速ＶＳが小さいとき、ステアリング操作による電動モータ２１の消費電力が小さい。このため、車両が停止または車速ＶＳが極低速のとき、キャパシタ４５がモータ駆動回路３４に放電する可能性が高くなる。一方、車速ＶＳが大きいとき、キャパシタ４５から放電する可能性が低くなる。
このため、車両が停止または車速ＶＳが極低速のとき、キャパシタ４５は十分な蓄電量があることが好ましい。このため、車両が停止または車速ＶＳが極低速のときにキャパシタ４５の蓄電量が少ないときには、キャパシタ４５を速やかに充電することが好ましい。
一方、車速ＶＳが大きいとき、キャパシタ４５は十分な蓄電量が必ずしも必要ではない。このため、車速ＶＳが大きいときにキャパシタ４５の蓄電量が少ないときには、キャパシタ４５を速やかに充電する必要はない。
ところで、キャパシタ４５を速やかに充電する場合、充電電流ＩＣが大きくなるため、主電源４および補助電源装置４０を互いに接続するハーネス（図示略）の電流損失が大きくなる。この電流損失を抑制するため、キャパシタ４５を速やかに充電する必要がない場合には、充電電流ＩＣを小さくすることが好ましい。
そこで、本実施形態のＥＰＳ１は、充電モード選択制御において車速ＶＳに応じて充電電流ＩＣの大きさを変更する。詳細には、充電モード選択制御において、車速ＶＳが車速閾値ＶＫ以下のとき、充電電流ＩＣを第１基準電流ＩＣＫ１に設定する。また車速ＶＳが車速閾値ＶＫよりも大きいとき、充電電流ＩＣを第１基準電流ＩＣＫ１よりも小さい第２基準電流ＩＣＫ２に設定する。このため、車速ＶＳが車速閾値ＶＫ以下のとき、充電電流ＩＣが大きくなるため、キャパシタ４５が速やかに充電される。また、車速ＶＳが車速閾値ＶＫよりも大きいとき、充電電流ＩＣが小さくなるため、電流損失が低減される。
本実施形態のＥＰＳ１は以下の効果を奏する。
（１）制御装置３０は、充電制御において初期値設定制御を有する。この構成によれば、充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以上のとき、キャパシタ電圧Ｖ２が大きくなるにつれて昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３が大きい値となるように設定する。このため、キャパシタ電圧Ｖ２および昇圧電圧Ｖ３の電圧差が小さくなる。したがって、キャパシタ４５から昇圧回路４３に電流が逆流することが抑制される。
（２）制御装置３０は、初期値設定制御において昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３をキャパシタ電圧Ｖ２に一致させる。この構成によれば、充電制御の初回周期において昇圧電圧Ｖ３およびキャパシタ電圧Ｖ２の電圧差が「０」となる。したがって、キャパシタ４５から昇圧回路４３に電流が逆流することが抑制される効果がより高くなる。
（３）制御装置３０は、初期値設定制御においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のとき、昇圧電圧Ｖ３が出力電圧Ｖ１と等しくする。この構成によれば、充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧Ｖ２と昇圧電圧Ｖ３との電圧差が小さくなる。したがって、キャパシタ電圧Ｖ２と昇圧電圧Ｖ３との電圧差に起因して主電源４から昇圧回路４３に大電流が流れることが抑制される。
（４）制御装置３０は、充電制御において充電モード選択制御を有する。この構成によれば、車両の状況に応じて急速充電モードおよび通常充電モードが切り替えられる。したがって、常に急速充電モードによりキャパシタ４５が充電されると仮定した構成と比較して、主電源４および補助電源装置４０の間のハーネスの電流損失が低減される。また、常に普通充電モードによりキャパシタ４５が充電されると仮定した構成と比較して、キャパシタ４５が速やかに充電される。したがって、キャパシタ４５が十分に充電される前にキャパシタ４５が放電される状況の発生が低減される。
（第２実施形態）
図９および図１０は、第２実施形態のＥＰＳ１を示す。ＥＰＳ１は、第１実施形態のＥＰＳ１との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、充電制御は、充電モード選択制御に代えて充電電流可変制御を有する。以下では、第１実施形態のＥＰＳ１と異なる点の詳細を説明し、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
充電制御は、初期値設定制御を実行した後、充電電流可変制御を実行する。充電電流可変制御は、定電流充電とは異なり、バッテリ電流ＩＢおよび充放電閾値ＫＥに基づいて充電電流ＩＣを可変に制御する。
図９および図１０を参照して、充電電流可変制御による充電電流ＩＣの制御の内容について説明する。なお、図９のグラフは、図３のグラフの車両の状況とは異なる車両の状況におけるＥＰＳ消費電力の推移を示している。
また、「ＥＰＳ消費電力」はアシスト制御によりＥＰＳ１が消費する電力を示す。ＥＰＳ消費電力は、モータ駆動電圧ＶＭＤおよびモータ電流ＩＭに基づいて算出される。なお、ＥＰＳ消費電力は「電動パワーステアリング装置の消費電力」に相当する。
電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、キャパシタ４５が放電するため、キャパシタ４５の充電時においては電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満であることが好ましい。このため、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満に収まる範囲内での充電電力の最大値（以下、「充電可能電力」）は、充放電閾値ＫＥからＥＰＳ消費電力を減算した値として算出される。
図９に示されるように、例えば時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間における充電可能電力よりも時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間の充電可能電力が大きくなる。このため、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間における目標充電電流ＩＣＧは、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間における目標充電電流ＩＣＧよりも大きくすることが許容される。
制御装置３０は、充電電流可変制御として図１０の処理を実行する。
すなわち、制御装置３０は、ステップＳ５１において目標充電電流ＩＣＧを算出する。詳細には、制御装置３０は、充放電閾値ＫＥからＥＰＳ消費電力を減算した値を充電可能電力として算出する。そして制御装置３０は、充電可能電力から出力電圧Ｖ１を除算した値を目標充電電流ＩＣＧとして算出する。
次に、制御装置３０は、ステップＳ５２において実充電電流ＩＣＲを取得する。詳細には、制御装置３０は、バッテリ電流ＩＢからモータ電流ＩＭを減算した値を実充電電流ＩＣＲとして算出する。
次に、制御装置３０は、ステップＳ５３において電流フィードバック制御を実行する。そして、制御装置３０は、ステップＳ５４において充電チョッパ制御を実行する。なお、充電チョッパ制御は、第１実施形態の充電チョッパ制御と同様の制御を実行する。
電流フィードバック制御は、目標充電電流ＩＣＧおよび実充電電流ＩＣＲの偏差に基づくＰＩＤ制御を実行する。これにより、実充電電流ＩＣＲが目標充電電流ＩＣＧに一致するように昇圧回路４３の各スイッチング素子４３Ａ，４３ＢのＤＵＴＹ比を算出する。
図９を参照して、本実施形態のＥＰＳ１の作用について説明する。なお、「第３仮想ＥＰＳ」は、定電流充電による充電制御を実行する構成を示す。
第３仮想ＥＰＳにおいては、充電可能電力が算出されないため、例えば時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において充電制御を実行したとき、充電電流ＩＣが大きい場合には充電電流ＩＣに起因して電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となるおそれがある。これにより、第３仮想ＥＰＳは、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となることによりキャパシタ４５が放電する。このため、第３仮想ＥＰＳは、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間においてキャパシタ４５を充電することができないおそれがある。
また、第３仮想ＥＰＳにおいては、例えば時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間において充電制御を実行したとき、充電電流ＩＣが小さい場合にはキャパシタ４５が速やかに充電されないため、時刻ｔ２４においてキャパシタ４５が十分に充電されないおそれがある。これにより、第３仮想ＥＰＳは、キャパシタ４５が放電するとき、キャパシタ４５の蓄電量が不足して主電源４のピークカットが十分に実行できないおそれがある。
これに対して、本実施形態のＥＰＳ１は、充電電流可変制御により充電可能電力を算出する。そしてＥＰＳ１は、充電可能電力に基づいて目標充電電流ＩＣＧを算出する。このため、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間においてキャパシタ４５の充電時に電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となることが抑制される。したがって、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間においてもキャパシタ４５を充電することが可能となる。また、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの期間においてキャパシタ４５の充電時に目標充電電流ＩＣＧが大きくなるため、キャパシタ４５が速やかに充電される。したがって、キャパシタ４５を十分に充電することが可能となる。
本実施形態のＥＰＳ１は、第１実施形態のＥＰＳ１の（１）〜（３）の効果に加え、以下の効果を奏する。
（５）充電電流可変制御は、ＥＰＳ電力および充放電閾値ＫＥに基づいて目標充電電流ＩＣＧを算出する。この構成によれば、充電可能電力が小さい場合においてキャパシタ４５の充電時に電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥを超えることが抑制される。また充電可能電力が大きい場合においてキャパシタ４５の充電時にキャパシタ４５を十分に充電することができる。したがって、キャパシタ４５に充電電流ＩＣを適切に供給することができる。
（その他の実施形態）
本電動パワーステアリング装置および本補助電源装置は、上記各実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本電動パワーステアリング装置および本補助電源装置のその他の実施形態としての上記各実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
・第１実施形態の制御装置３０は、充電制御として充電モード選択制御を有する。ただし、充電制御の内容は第１実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、充電制御として充電モード選択制御を有していない。変形例の制御装置３０は、初期値設定制御の後、実充電電流ＩＣＲが予め設定された充電電流ＩＣに一致するように電流フィードバック制御が実行される。なお、第２実施形態の制御装置３０についても同様に変更することができる。
・第１実施形態の制御装置３０は、充電モード選択制御の車速ＶＳが車速閾値ＶＫ以下か否か（ステップＳ４１）に基づいて急速充電モードおよび通常充電モードを選択する。ただし、各充電モードの選択は第１実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、ステップＳ４１の内容に代えて、操舵トルクτがトルク閾値τＫ以上か否かに基づいて急速充電モードおよび通常充電モードを選択する。操舵トルクτがトルク閾値τＫ以上のとき、急速充電モードを選択する。操舵トルクτがトルク閾値τＫ未満のとき、通常充電モードを選択する。なお、トルク閾値τＫは、試験等により予め設定される。要するに、制御装置３０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上になると予測されることに基づいて急速充電モードを選択する構成であればよい。また制御装置３０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満になると予測されることに基づいて普通充電モードを選択する構成であればよい。
・第２実施形態の制御装置３０は、ＥＰＳ消費電力と充放電閾値ＫＥとの差に基づいて目標充電電流ＩＣＧが変更される。ただし、目標充電電流ＩＣＧは第２実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、ＥＰＳ消費電力と充放電閾値ＫＥとの差の大きさが第１閾値未満のとき、目標充電電流ＩＣＧとして第１目標充電電流ＩＣＧ１を設定する。また変形例の制御装置３０は、ＥＰＳ消費電力と充放電閾値ＫＥとの差の大きさが第１閾値以上のとき、目標充電電流ＩＣＧとして第１目標充電電流ＩＣＧ１よりも大きい第２目標充電電流ＩＣＧ２を設定する。なお、変形例の制御装置３０は、複数の閾値を用いて３種類以上の目標充電電流を設定することもできる。
・第１および第２実施形態の制御装置３０は、電源制御においてキャパシタ４５が満充電か否か（ステップＳ１３）に基づいて充電制御を実行するか否かを判定する。ただし、充電制御を実行するか否かの判定は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、電源制御においてステップＳ１３の内容に代えて、キャパシタ電圧Ｖ２が満充電よりも低い所定の電圧閾値以上か否かに基づいて充電制御を実行するか否かを判定する。変形例の制御装置３０は、キャパシタ電圧Ｖ２が電圧閾値以上のとき、充電制御を実行しない。変形例の制御装置３０は、キャパシタ電圧Ｖ２が電圧閾値未満のとき、充電制御を実行する。
・第１および第２実施形態の制御装置３０は、初期値設定制御においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のとき、初期ＤＵＴＹ比を０％に設定している。ただし、キャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のときの初期ＤＵＴＹ比の値は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、初期値設定制御においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１と等しいとき、初期ＤＵＴＹ比を０％よりも大きい値に設定する。そして変形例の制御装置３０は、初期値設定制御においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１未満のとき、キャパシタ電圧Ｖ２が小さくなるにつれて初期ＤＵＴＹ比が小さくなるように設定する。
・第１および第２実施形態の制御装置３０は、初期値設定制御においてキャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１と等しいとき、初期ＤＵＴＹ比を０％に設定している。ただし、キャパシタ電圧Ｖ２および出力電圧Ｖ１と初期ＤＵＴＹ比との関係は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、キャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１未満かつキャパシタ電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ１との差の絶対値が電圧差閾値以上のとき、初期ＤＵＴＹ比を０％に設定する。なお、電圧差閾値は、出力電圧Ｖ１およびキャパシタ電圧Ｖ２の電圧差に起因して昇圧回路４３に大電流が流れることを抑制することが可能な値の上限値である。電圧差閾値は、試験等により予め設定される。
・第１および第２実施形態のマップＭＰは、キャパシタ電圧Ｖ２と初期ＤＵＴＹ比との関係を示している。ただし、マップＭＰの内容は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のマップＭＰは、初期ＤＵＴＹ比と、キャパシタ電圧Ｖ２および出力電圧Ｖ１の電圧差との関係を示す。変形例のマップＭＰにおいては、キャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以上のとき、キャパシタ電圧Ｖ２から出力電圧Ｖ１を減算した値が大きくなるにつれて初期ＤＵＴＹ比が大きくなるように設定される。変形例のマップＭＰにおいては、キャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のとき、キャパシタ電圧Ｖ２から出力電圧Ｖ１を減算した値が「０」以下のとき、初期ＤＵＴＹ比を０％に設定する。
・上記変形例のマップＭＰにおいて、キャパシタ電圧Ｖ２が出力電圧Ｖ１以下のとき、キャパシタ電圧Ｖ２から出力電圧Ｖ１を減算した値が小さくなるにつれて初期ＤＵＴＹ比が小さくなるように設定することもできる。
・第１および第２実施形態の制御装置３０は、初期値設定制御において昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３がキャパシタ電圧Ｖ２に一致するように初期ＤＵＴＹ比を設定している。ただし、初期ＤＵＴＹ比の設定は上記各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、初期値設定制御において昇圧回路４３の昇圧電圧Ｖ３がキャパシタ電圧Ｖ２を含む所定の範囲内となるように初期ＤＵＴＹ比を設定する。なお、所定の範囲とは、主電源４から昇圧回路４３に大電流が流れることによりスイッチング素子４３Ａが故障することを防止することが可能な昇圧電圧Ｖ３およびキャパシタ電圧Ｖ２の電圧差の上限値である。また、別の変形例の制御装置３０は、初期値設定制御において昇圧電圧Ｖ３がキャパシタ電圧Ｖ２よりも大きくなるように初期ＤＵＴＹ比を設定する。
・第１および第２実施形態の補助電源装置４０は、キャパシタ４５を有する。ただし、補助電源装置４０の構成は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の補助電源装置４０は、キャパシタ４５に代えて、リチウムイオン電池等の二次電池を有する。
・第１および第２実施形態のキャパシタ４５は、電気二重層コンデンサが用いられている。ただし、キャパシタ４５の種類は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のキャパシタ４５は、電気二重層コンデンサに代えて、リチウムイオンキャパシタが用いられる。
・第１および第２実施形態の昇圧回路４３は、スイッチング素子４３Ａ，４３ＢとしてＭＯＳＦＥＴが用いられている。ただし、スイッチング素子４３Ａ，４３Ｂの種類は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の昇圧回路４３は、スイッチング素子４３Ａ，４３ＢとしてＩＧＢＴが用いられる。要するに、スイッチング素子４３Ａ，４３ＢはＤＵＴＹ比を変更することが可能な構成であれば、ＭＯＳＦＥＴ以外の構成であってもよい。
・第１および第２実施形態の電動モータ２１は、３相ブラシレスモータの構成を有する。ただし、電動モータ２１の構成は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の電動モータ２１はブラシ付きモータの構成を有する。
・第１および第２実施形態の補助電源装置４０において、複数個のキャパシタ４５を有してもよい。
・第１実施形態の補助電源装置４０は、ＥＰＳ１に適用されている。ただし、補助電源装置４０の適用範囲はＥＰＳ１に限られない。例えば、変形例の補助電源装置４０は、工作機械に適用される。
・第１および第２実施形態のＥＰＳ１は、コラムアシスト型の構成を有する。ただし、ＥＰＳ１の構成は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のＥＰＳ１は、ピニオンアシスト型、デュアルピニオンアシスト型、ラック同軸型、またはラックパラレル型の構成を有する。また、別の変形例のＥＰＳ１は、ステアバイワイヤ型の構成を有する。
次に、上記各実施形態から把握することができる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）前記制御装置は、前記補助電源の端子間電圧が前記主電源の電圧以下において前記主電源から前記補助電源への電力の供給を開始するとき、前記補助電源の端子間電圧が小さくなるにつれて前記昇圧回路が前記補助電源に印加する電圧を小さくする請求項１または２に記載の補助電源装置。
上記補助電源装置においては、主電源から補助電源への電力の供給を開始するときに補助電源の端子間電圧と昇圧回路が補助電源に印加する電圧との電圧差が小さくなる。このため、主電源から補助電源への電力の供給が開始されるときに主電源から昇圧回路に大電流が流れることが抑制される。したがって、主電源から補助電源への電力の供給を開始するときに主電源から補助電源に適切に電流を供給することができる。
（ロ）前記制御装置は、アシスト制御により前記電動パワーステアリング装置により消費される前記主電源の電力である電源電力が前記主電源から前記補助電源への充電および前記補助電源から前記電動モータへの放電の切り替えの基準値となる充放電閾値以上になると予測されるとき、前記主電源から前記補助電源に第１基準電流を供給し、前記電源電力が前記充放電閾値未満となると予測されるとき、前記主電源から前記補助電源に前記第１基準電流よりも小さい第２基準電流を供給する請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
電源電力が充放電閾値以上の場合、補助電源が電動モータに放電することが主電源の負荷の低減の観点から好ましい。このため、電源電力が充放電閾値以上の場合、補助電源が十分な蓄電量を有していることが好ましい。したがって、電源電力が充放電閾値以上のときに補助電源が十分な蓄電量を有していない場合、補助電源は速やかに充電されることが好ましい。
また、電源電力が充放電閾値未満の場合、補助電源が電動モータに放電する必要はない。このため、電源電力が充放電閾値未満のときに補助電源が十分な蓄電量を有していない場合、補助電源は速やかに充電される必要はない。
そこで、本電動パワーステアリング装置は、電源電力が充放電閾値以上になると予測されるとき、補助電源に第１基準電流を供給し、電源電力が充放電閾値未満と予測されるとき、補助電源に第１基準電流よりも小さい第２基準電流を供給する。したがって、電源電力が充放電閾値以上と予測されるときには、補助電源が速やかに充電される。
１…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、４…主電源、２１…電動モータ、３０…制御装置、４０…補助電源装置、４３…昇圧回路、４３Ａ…スイッチング素子、４３Ｂ…スイッチング素子、４５…キャパシタ（補助電源）、Ｖ１…出力電圧（主電源の電圧）、Ｖ２…キャパシタ電圧（補助電源の端子間電圧）、Ｖ３…昇圧電圧（昇圧回路が補助電源に印加する電圧）、ＴＡ…アシストトルク、τ…操舵トルク、ＶＳ…車速（車両の走行速度）、ＶＫ…車速閾値、ＩＣ…充電電流（主電源から補助電源に供給する電流）、ＩＣＫ１…第１基準電流、ＩＣＫ２…第２基準電流、ＫＥ…充放電閾値。

Claims (4)

  1. 電動モータに電力を供給する主電源に接続されて前記電動モータに放電することが可能な補助電源と、
    前記主電源の電圧を昇圧して前記補助電源に印加する昇圧回路と、を備え、
    前記補助電源の端子間電圧が前記昇圧回路の昇圧電圧よりも大きい状態において前記主電源から前記補助電源への電力の供給が開始されるとき、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記補助電源の端子間電圧以上に昇圧して前記補助電源への電力の供給を開始する補助電源装置。
  2. 操舵トルクに基づいてアシストトルクを生じさせる前記電動モータと、
    請求項１に記載の補助電源装置と、
    前記補助電源装置の動作を制御する制御装置とを備える電動パワーステアリング装置。
  3. 前記制御装置は、車両の走行速度が車速閾値以下のとき、前記主電源から前記補助電源に第１基準電流を供給し、前記車両の走行速度が前記車速閾値よりも大きいとき、前記主電源から前記補助電源に前記第１基準電流よりも小さい第２基準電流を供給する
    請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の消費電力が前記主電源から前記補助電源への充電および前記補助電源から前記電動モータへの放電の切り替えの基準値となる充放電閾値未満において前記主電源から前記補助電源に電力を供給するとき、前記電動パワーステアリング装置の消費電力と前記充放電閾値との差に基づいて前記主電源から前記補助電源に供給する電流の大きさを変更する
    請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
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