(57)【要約】【課題】補助電源のセルを適切なタイミングで初期化することが可能な補助電源装置、および同装置を備える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４０は、制御装置３０およびキャパシタ４５を有する。キャパシタ４５は、操舵トルクに基づいてアシストトルクを生じさせる電動モータ２１に電力を供給する主電源４に接続されている。キャパシタ４５は、４個のセル４５Ａ〜４５Ｄが互いに直列に接続されている。制御装置３０は、セル４５Ａ〜４５Ｄにおいて最大セル電圧と最小セル電圧との電圧差がセル電圧閾値以上のとき、セル４５Ａ〜４５Ｄを放電することによりセル４５Ａ〜４５Ｄを初期化する。【選択図】図２
2014148238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源から電力が供給される電動モータに放電することが可能な複数のセルを有し、前記複数のセルが互いに直列に接続された補助電源を備え、
前記複数のセルにおいて最も電圧が高いセルと最も電圧が低いセルとの電圧差が閾値以上のとき、前記複数のセルが放電されて前記複数のセルが初期化される
補助電源装置。
【請求項２】
前記複数のセルを初期化する放電回路を有し、
前記放電回路は、前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路とは個別に形成されている
請求項１に記載の補助電源装置。
【請求項３】
前記複数のセルが前記電動モータに放電されているとき、前記複数のセルが前記放電回路に放電されない
請求項２に記載の補助電源装置。
【請求項４】
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１〜３のいずれか一項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。
【請求項５】
前記補助電源装置は、前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路とは個別に形成され、前記複数のセルを初期化する放電回路を有し、
前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の動作に基づいて前記複数のセルが前記電動モータに放電すると予測されるとき、前記複数のセルを前記放電回路に放電しない
請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置は、主電源に接続される補助電源と、補助電源の動作を制御する制御装置とを有する。制御装置は、イグニッションスイッチがオフ状態のとき、補助電源を放電させる。これにより、補助電源のセルの蓄電量を「０」にする。すなわち、補助電源のセルを初期化する。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７８７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電動パワーステアリング装置においては、イグニッションスイッチがオフ状態であることを条件に補助電源のセルの初期化する。このため、従来の電動パワーステアリング装置は、イグニッションスイッチがオン状態のとき、すなわち車両運転期間において補助電源のセルを初期化することは考慮されていない。したがって、この点において改善の余地がある。
【０００５】
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、補助電源のセルを適切なタイミングで初期化することが可能な補助電源装置、および同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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本手段は「主電源から電力が供給される電動モータに放電することが可能な複数のセルを有し、前記複数のセルが互いに直列に接続された補助電源を備え、前記複数のセルにおいて最も電圧が高いセルと最も電圧が低いセルとの電圧差が閾値以上のとき、前記複数のセルが放電されて前記複数のセルが初期化される補助電源装置」を有する。
【０００７】
上記補助電源装置においては、イグニッションスイッチがオン状態においても最も電圧が高いセルと最も電圧が低いセルとの電圧差が閾値以上となるときには複数のセルが初期化される。このため、補助電源のセルがより適切なタイミングで初期化される。
【０００８】
上記手段の一形態は「前記複数のセルを初期化する放電回路を有し、前記放電回路は、前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路とは個別に形成されている補助電源装置」を有する。
【０００９】
上記補助電源装置においては、複数のセルが初期化されるときに放電回路に複数のセルが放電されるため、複数のセルがモータ駆動回路に放電されない。したがって、複数のセルの初期化のときに電動モータの出力が急激に変化することが抑制される。
【００１０】
上記手段の一形態は「前記複数のセルが前記電動モータに放電されているとき、前記複数のセルが前記放電回路に放電されない補助電源装置」を有する。
上記補助電源装置においては、複数のセルが放電回路に放電することに起因して複数のセルが電動モータに放電する能力が低下することを抑制することができる。
【００１１】
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。
【００１２】
上記手段の一形態は「前記補助電源装置は、前記電動モータを駆動するためのモータ駆動回路とは個別に形成され、前記複数のセルを初期化する放電回路を有し、前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の動作に基づいて前記複数のセルが前記電動モータに放電すると予測されるとき、前記複数のセルを前記放電回路に放電しない電動パワーステアリング装置」を有する。
【００１３】
電動パワーステアリング装置の動作に基づいて電動モータの消費電力が多くなる場合、複数のセル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。
一方、複数のセルが電動モータに放電しているときに複数のセルが放電回路に放電する場合、複数のセルが電動モータに放電する能力が低下してしまう。これにより、主電源の負荷の低減が困難となる。
【００１４】
そこで、本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動作に基づいて複数のセルが電動モータに放電すると予測されるとき、複数のセルが放電回路に放電しない。このため、複数のセルが放電回路に放電することにより補助電源が電動モータに放電する能力が低下することが抑制される。したがって、主電源の負荷を低減する効果が低下することが抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
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、補助電源のセルを適切なタイミングで初期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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セル初期化制御の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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に出力する。
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に出力する。
【００２５】
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。
【００２６】
電源管理部３２は、補助電源装置４０のリレー４１、昇圧回路４３、充放電回路４４、および放電回路４６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。電源管理部３２は、放電回路４６の動作を制御するための放電信号ＳＤを放電回路４６に出力する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、補助電源としてのキャパシタ４５、および放電回路４６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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
昇圧回路４３は、主電源４の電圧（バッテリ電圧）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ＶＢ」）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。
【００３３】
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ＶＢが印加される。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
キャパシタ４５は、４個のセル４５Ａ〜４５Ｄが互いに直列に接続された構成を有する。キャパシタ４５は、上段側から下段側に向けて順にセル４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ、４５Ｄが接続されている。キャパシタ４５は、セル４５Ａの上段側の端子の電圧およびセル４５Ｄの下段側の端子の電圧との差がキャパシタ４５の端子間電圧（以下、「キャパシタ電圧ＶＣＴ」）として示される。
【００４０】
各セル４５Ａ〜４５Ｄの各端子は、マイコン３１に接続されている。各セル４５Ａ〜４５Ｄの端子間電圧は、マイコン３１のＡ／Ｄ変換を用いて測定される。以降では、セル４５Ａの端子間電圧を「セル電圧ＶＣ１」として示す。セル４５Ｂの端子間電圧を「セル電圧ＶＣ２」として示す。セル４５Ｃの端子間電圧を「セル電圧ＶＣ３」として示す。セル４５Ｄの端子間電圧を「セル電圧ＶＣ４」として示す。
【００４１】
放電回路４６は、キャパシタ４５および充放電回路４４と接続点Ｐ６において接続されている。放電回路４６は、キャパシタ４５と直列に接続されている。放電回路４６は、スイッチング素子４６Ａおよび抵抗４６Ｂを有する。放電回路４６は、スイッチング素子４６Ａおよび抵抗４６Ｂが互いに直列に接続された構成を有する。放電回路４６は、抵抗４６Ｂの一端においてスイッチング素子４６Ａが接続され、抵抗４６Ｂの他端において接地される構成を有する。スイッチング素子４６Ａは、放電信号ＳＤに基づいてオン状態およびオフ状態の切替動作が制御される。
【００４２】
リレー４１の動作について説明する。
リレー４１は、電源管理部３２のリレー信号ＳＲに基づいてオン状態およびオフ状態が切り替えられる。リレー４１は、車両のイグニッションスイッチ（図示略）がオン操作されたとき、オフ状態からオン状態に切り替えられる。リレー４１は、イグニッションスイッチがオフ操作されたとき、オン状態からオフ状態に切り替えられる。
【００４３】
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ＶＲ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ＶＢ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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
放電回路４６の動作について説明する。
放電回路４６は、スイッチング素子４６Ａがオフ状態からオン状態に切り替えられることにより各セル４５Ａ〜４５Ｄの放電が開始される。放電回路４６は、各セル４５Ａ〜４５Ｄの電圧が「０Ｖ」となるまで放電が維持される。放電回路４６は、各セル４５Ａ〜４５Ｄの電圧が「０Ｖ」となったとき、スイッチング素子４６Ａがオン状態からオフ状態に切り替えられる。なお、放電回路４６による各セル４５Ａ〜４５Ｄの放電の期間にわたり充放電回路４４のスイッチング素子４４Ａはオフ状態が維持される。これにより、各セル４５Ａ〜４５Ｄの放電によりモータ駆動回路３４に電圧が印加されることが抑制される。
【００４９】
図３および図４を参照して、電源制御の詳細な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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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Ｓ１２において充放電回路４４を第２電源形態に設定する。そして、制御装置３０は、ステップＳ１３においてキャパシタ４５の放電を制御する放電制御を実行する。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。
【００５５】
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Ｓ１４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。
【００５６】
そして、制御装置３０は、ステップＳ１５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Ｓ１５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Ｓ１５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Ｓ１６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。
【００５７】
放電制御の詳細な内容について説明する。
制御装置３０は、放電制御において、充放電回路４４を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、キャパシタ４５の容量不足となることを抑制することを目的として、キャパシタ４５の放電を次のように制御する。
【００５８】
制御装置３０は、電源電力ＰＳと充放電閾値ＫＥとの差が大きくなるにつれてモータ駆動電圧ＶＭＤを大きくする。詳細には、制御装置３０は、電源電力ＰＳと充放電閾値ＫＥとの差が大きくなるにつれてスイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比を大きくする。
【００５９】
また、制御装置３０は、放電制御において、充放電回路４４を第１電源形態から第２電源形態に変更するとき、モータ駆動電圧ＶＭＤの急激な変化に起因するアシストトルクＴＡの急激な変化を抑制することを目的として、キャパシタ４５の放電を次のように制御する。
【００６０】
制御装置３０は、スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比が０％の状態からスイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比を所定の増加幅により徐々に増加する。これにともない、制御装置３０は、スイッチング素子４４ＢのＤＵＴＹ比が１００％の状態からスイッチング素子４４ＢのＤＵＴＹ比を所定の減少幅により徐々に減少する。これにより、モータ駆動電圧ＶＭＤが徐々に高くなる。
【００６１】
スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比の増加幅は、ＰＩＤ制御となる電力フィードバック制御における伝達関数の時定数に基づいて決定される。スイッチング素子４４ＡのＤＵＴＹ比の増加幅は、時定数が大きくなるにつれて小さくなる。なお、時定数は予め設定されている。また、電力フィードバック制御は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥよりも大きいとき、電源電力ＰＳを充放電閾値ＫＥに一致させるようにモータ駆動電圧ＶＭＤを変更する制御を示す。
【００６２】
ところで、電源制御においてキャパシタ４５の充放電を繰り返すことにより、各セル４５Ａ〜４５Ｄの漏れ電流のばらつきが生じる。このため、セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４にばらつきが生じる。そして、充電制御においてセル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のうちの電圧が小さいセルが満充電となるようにキャパシタ４５を充電すると仮定したとき、セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のうちの電圧が大きいセルがセルの定格電圧よりも高い電圧が印加される場合がある。これにより、セルの性能が劣化するおそれがある。一方、充電制御においてセル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のうちの電圧が小さいセルが満充電となるようにキャパシタ４５を充電すると仮定したとき、セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のうちの電圧が小さいセルが満充電とならない場合がある。これにより、充電制御においてキャパシタ電圧ＶＣＴが設定されたキャパシタ４５の満充電時の電圧よりも低くなるおそれがある。
【００６３】
そこで、制御装置３０は、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化するセル初期化制御を実行する。これにより、各セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のばらつきが低減される。したがって、各セル４５Ａ〜４５Ｄにセルの定格電圧よりも高い電圧が印加されること、および各セル４５Ａ〜４５Ｄが満充電にならないことが抑制される。
【００６４】
図５を参照して、セル初期化制御の処理手順について説明する。本処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。
制御装置３０は、ステップＳ２１においてセル最大電圧ＶＣｍａｘを取得する。そして制御装置３０は、ステップＳ２２においてセル最小電圧ＶＣｍｉｎを取得する。詳細には、制御装置３０は、各セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のうち最も大きいセル電圧をセル最大電圧ＶＣｍａｘとして取得する。制御装置３０は、各セル電圧ＶＣ１〜ＶＣ４のうち最も小さいセル電圧をセル最小電圧ＶＣｍｉｎとして取得する。
【００６５】
制御装置３０は、ステップＳ２３においてセル最大電圧ＶＣｍａｘとセル最小電圧ＶＣｍｉｎとの差がセル電圧閾値ＶＣＫ以上か否かを判定する。なお、セル電圧閾値ＶＣＫは、キャパシタ４５の充電が完了したとき、セルに定格電圧よりも大きい電圧が印加されること、およびセルが満充電にならないことが生じるセル間の電圧差の最小値である。セル電圧閾値ＶＣＫは、試験またはシミュレーションにより予め設定されている。
【００６６】
制御装置３０は、ステップＳ２３において肯定判定のとき、ステップＳ２４においてＥＰＳ１が据え切り動作中か否かを判定する。詳細には、制御装置３０は、車速ＶＳが車速閾値ＶＳＫ以下か否かを判定する。制御装置３０は、車速ＶＳが車速閾値ＶＳＫ以下のとき、ＥＰＳ１が据え切り動作中であると判定する。制御装置３０は、車速ＶＳが車速閾値ＶＳＫよりも大きいとき、ＥＰＳ１が据え切り動作中ではないと判定する。
【００６７】
制御装置３０は、ステップＳ２４において否定判定のとき、ステップＳ２５において各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化する。具体的には、放電回路４６のスイッチング素子４６Ａをオン状態とする。これにより、各セル４５Ａ〜４５Ｄは、放電回路４６に放電される。このため、各セル４５Ａ〜４５Ｄの電圧は「０Ｖ」となる。
【００６８】
一方、制御装置３０は、ステップＳ２４において肯定判定のとき、一旦処理を終了する。すなわち、制御装置３０は、据え切り動作中のとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない。
【００６９】
本実施形態のＥＰＳ１の作用について説明する。なお、「仮想ＥＰＳ」は、セル初期化制御に代えて、イグニッションスイッチがオフ状態のときにセルを初期化する。
仮想ＥＰＳは、イグニッションスイッチがオン状態のときにセルを初期化しない。このため、仮想ＥＰＳにおいては、イグニッションスイッチがオン状態の期間にわたりセルが初期化されていない状態でセルの充放電が繰り返される。したがって、仮想ＥＰＳにおいては、セルに定格電圧よりも大きい電圧が印加されるおそれがある。これにより、セルの性能が劣化する場合がある。
【００７０】
これに対して、本実施形態のＥＰＳ１は、セル初期化制御においてセル最大電圧ＶＣｍａｘとセル最小電圧ＶＣｍｉｎとの差がセル電圧閾値ＶＣＫ以上のときに各セル４５Ａ〜４５Ｄの初期化を実行する。すなわち、本実施形態のＥＰＳ１は、イグニッションスイッチがオン状態においても各セル４５Ａ〜４５Ｄの初期化が可能となる。このため、各セル４５Ａ〜４５Ｄにセルの定格電圧よりも大きい電圧が印加されることが抑制される。
【００７１】
しかし、ＥＰＳ１が据え切り動作中において制御装置３０が各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化したと仮定したとき、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上になったときにキャパシタ４５が放電することができない。このため、ＥＰＳ１が据え切り動作中において操舵の適切なアシストが実行することができない。
【００７２】
そこで、本実施形態のＥＰＳ１は、セル初期化制御においてＥＰＳ１が据え切り動作中のとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない。これにより、ＥＰＳ１の据え切り動作中において操舵の適切なアシストが実行される。一方、ＥＰＳ１の据え切り動作は、イグニッションスイッチがオン状態の期間に対して短い期間となる場合が殆どである。このため、仮想ＥＰＳと比較して、制御装置３０は、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化する頻度が高くなる。
【００７３】
本実施形態のＥＰＳ１は以下の効果を奏する。
（１）制御装置３０は、セル最大電圧ＶＣｍａｘおよびセル最小電圧ＶＣｍｉｎの差がセル電圧閾値ＶＣＫ以上のとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化する。この構成によれば、キャパシタ４５の充電時において各セル４５Ａ〜４５Ｄにセルの定格電圧よりも大きい電圧が印加されることが抑制される。また、キャパシタ４５の充電時において、各セル４５Ａ〜４５Ｄが満充電とならないことが抑制される。
【００７４】
（２）補助電源装置４０は、モータ駆動回路３４とは個別に形成された放電回路４６を有する。この構成によれば、各セル４５Ａ〜４５Ｄの初期化の際に各セル４５Ａ〜４５Ｄがモータ駆動回路３４に放電することが抑制される。このため、各セル４５Ａ〜４５Ｄの初期化の際に微小に操舵するとき、アシストトルクＴＡが急激に変化することが抑制される。したがって、操舵フィーリングの低下が抑制される。
【００７５】
（３）制御装置３０は、ＥＰＳ１が据え切り動作中のとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない。この構成によれば、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となるときにキャパシタ４５がモータ駆動回路３４に放電する能力が低下することが抑制される。このため、ＥＰＳ１が据え切り動作中において主電源４のピークカットの効果が低下することが抑制される。
【００７６】
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。
【００７７】
・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Ｓ１５）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Ｓ１５の内容に代えて、キャパシタ電圧ＶＣＴ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ＶＣＴ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ＶＣＴが電圧閾値未満のとき、充電制御を実行する。
【００７８】
・実施形態の制御装置３０は、セル初期化制御のステップＳ２３において車速ＶＳが車速閾値ＶＳＫ以下のとき、ＥＰＳ１が据え切り動作中と判定している。ただし、ＥＰＳ１が据え切り動作中か否かの判定は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、セル初期化制御のステップＳ２３において車速ＶＳが車速閾値ＶＳＫ以下、かつ操舵トルクτがトルク閾値τＫ以上のとき、ＥＰＳ１が据え切り動作中と判定する。なお、トルク閾値τＫは、据え切り動作時の操舵トルクτの最小値である。トルク閾値τＫは、試験またはシミュレーションにより予め設定されている。また、別の変形例の制御装置３０は、操舵トルクτがトルク閾値τＫ以上のとき、ＥＰＳ１が据え切り動作中と判定する。
【００７９】
・実施形態の制御装置３０は、セル初期化制御においてＥＰＳ１が据え切り動作中のとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない。ただし、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない条件は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、セル初期化制御のステップＳ２４の内容に代えて、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上か否かを判定する。そして変形例の制御装置３０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、すなわちキャパシタ４５がモータ駆動回路３４（電動モータ２０）に放電するとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない。
【００８０】
・また、別の変形例の制御装置３０は、セル初期化制御のステップＳ２４の内容に代えて、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となると予測されるか否かを判定する。そして、別の変形例の制御装置３０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となると予測されるとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化しない。なお、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上となる予測としては、電源電力ＰＳの増加速度である電力増加速度が増加速度閾値以上のときが挙げられる。なお、増加速度閾値は、据え切り動作のときの電源電力ＰＳの増加速度の最小値、または車両がスラローム走行するときの電源電力ＰＳの増加速度の最小値である。増加速度閾値は、試験またはシミュレーションにより予め設定されている。
【００８１】
・実施形態の制御装置３０は、電源管理部３２により放電回路４６の動作が制御される。ただし、制御装置３０の構成は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、電源管理部３２とは個別に形成された放電制御部により放電回路４６の動作が制御される。
【００８２】
・実施形態の補助電源装置４０は、１個の放電回路４６を有している。ただし、放電回路４６の個数は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、各セル４５Ａ〜４５Ｄに放電回路４６が接続されている。
【００８３】
・実施形態の補助電源装置４０において、放電回路４６を省略することもできる。この場合、制御装置３０は、各セル４５Ａ〜４５Ｄを初期化するとき、各セル４５Ａ〜４５Ｄをモータ駆動回路３４に放電する。
【００８４】
・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。
【００８５】
・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。
【００８６】
・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。
【００８７】
・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。
・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。
【００８８】
・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。
【００８９】
次に、上記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、前記複数のセルが前記電動モータに放電すると予測されるとき、前記複数のセルを前記放電回路に放電しない請求項４または５に記載の電動パワーステアリング装置。
【００９０】
上記電動パワーステアリング装置においては、実際に複数のセルが電動モータに放電している最中ではなく、複数のセルが放電すると予測したときに複数のセルを放電回路に放電しない。これにより、補助電源が電動モータに放電するときに補助電源の蓄電量が不足することがより抑制される。
【００９１】
（ロ）前記電動パワーステアリング装置が据え切り動作を実行するとき、前記制御装置は、前記複数のセルを前記放電回路に放電しない請求項４または５に記載の電動パワーステアリング装置。
【００９２】
電動パワーステアリング装置が据え切り動作を実行するとき、電動モータの消費電力が多くなり、補助電源が電動モータに放電する可能性が高くなる。このような場合に複数のセルを初期化すると補助電源が電動モータに放電する能力が低下してしまう。
【００９３】
これに対して、本電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング装置が据え切り動作のとき、複数のセルが放電回路に放電されない。したがって、補助電源が電動モータに放電する能力の低下が抑制される。
【符号の説明】
【００９４】
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、３４…モータ駆動回路、４０…補助電源装置、４５…キャパシタ（補助電源）、４５Ａ…セル、４５Ｂ…セル、４５Ｃ…セル、４５Ｄ…セル、４６…放電回路、τ…操舵トルク、ＴＡ…アシストトルク、ＶＣｍａｘ…最大セル電圧、ＶＣｍｉｎ…最小セル電圧、ＶＣＫ…セル電圧閾値（閾値）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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