(57)【要約】【課題】高出力電圧状態を継続して維持できるとともに、主電源異常時に補助電源によって電力供給先に電力を供給できる補助電源装置を提供する。【解決手段】補助電源装置３２は、充電回路５２と複数系統の補助電源５４，５５の正極側端子との間に設けられ、複数系統の補助電源のうち充電回路５２に接続される１系統の補助電源５４，５５を切り替えると同時に、電力供給先４２に接続される１系統の補助電源を前充電回路に接続される系統の補助電源と一致しないように切り替えるための第１切替回路５６と、主電源３１と第１切替回路５６との間に、複数系統の補助電源５４，５５が並列接続される並列接続状態と、複数系統の補助電源５４，５５が直列接続される直列接続状態とを切り替えるための第２切替回路５７とを含む。【選択図】図２
2018196204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系統の補助電源と、
主電源に接続され、前記複数系統の補助電源を充電するための充電回路と、
前記充電回路と前記複数系統の補助電源の正極側端子との間に設けられ、前記複数系統の補助電源のうち前記充電回路に接続される１系統の補助電源を切り替えると同時に、電力供給先に接続される１系統の補助電源を前記充電回路に接続される系統の補助電源と一致しないように切り替えるための第１切替回路と、
前記主電源と前記第１切替回路との間に、前記複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源が並列接続される並列接続状態と、前記複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源が直列接続される直列接続状態とを切り替えるための第２切替回路と、
前記少なくとも２系統の補助電源の並列回路または直列回路と前記主電源との接続点を、接地に接続または接地から切り離すための接地・非接地切替スイッチとを含む補助電源装置。
【請求項２】
前記複数系統の補助電源は、第１系統の補助電源である第１補助電源と、第２系統の補助電源である第２補助電源とからなり、
前記第１切替回路は、前記第１補助電源が前記充電回路に接続されかつ前記第２補助電源が前記電力供給先に接続される第１状態と、前記第１補助電源が前記電力供給先に接続されかつ前記第２補助電源が前記充電回路に接続される第２状態とを切り替えるように構成されており、
前記第２切替回路は、前記主電源と前記第１切替回路との間に、前記第１補助電源および第２補助電源が並列接続される並列接続状態と、前記第１補助電源および第２補助電源が直列接続される直列接続状態とを切り替えるように構成されている、請求項１に記載の補助電源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の補助電源装置と、
前記補助電源装置を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、通常制御処理を行う通常制御処理手段と、前記主電源の異常時に電源バックアップ処理を行う電源バックアップ処理手段とを含み、
前記電源バックアップ処理手段は、
前記主電源と前記第１切替回路との間に、前記第１補助電源および第２補助電源が直列接続されるように前記第２切替回路を制御する手段と、
前記第１補助電源および第２補助電源の直列回路と前記主電源との接続点が接地に接続されるように、前記接地・非接地切替スイッチを制御する手段と、
前記第１補助電源および第２補助電源の直列回路が、前記第１切替回路を介して前記電力供給先に接続されるように、前記第１切替回路を制御する手段とを含む、電源システム。
【請求項４】
前記第１補助電源の端子間電圧である第１電圧を検出する第１電圧検出手段と、
前記第２補助電源の端子間電圧である第２電圧を検出する第２電圧検出手段とをさらに含み、
前記通常制御処理手段は、前記主電源と第１切替回路との間に、前記第１補助電源および第２補助電源が並列接続されるように前記第２切替回路を制御する手段と、
前記第１切替回路が第１状態である場合に、前記第２電圧検出手段によって検出される第２電圧が所定の第１閾値未満になったときに、前記第１切替回路を第２状態に切り替える第１切替制御手段と、
前記第１切替回路が第２状態である場合に、前記第１電圧検出手段によって検出される第１電圧が前記第１閾値未満になったときに、前記第１切替回路を第１状態に切り替える第２切替制御手段とを含む、請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記通常制御処理手段は、
前記第１切替回路が第１状態である場合に、前記第１電圧検出手段によって検出される第１電圧が所定の第２閾値未満であるときのみ、前記第１補助電源が充電されるように前記充電回路を制御する手段と、
前記第１切替回路が第２状態である場合に、前記第２電圧検出手段によって検出される第２電圧が前記第２閾値未満であるときのみ、前記第２補助電源が充電されるように前記充電回路を制御する手段とをさらに含む、請求項４に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、補助電源装置およびそれを含む電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ＥＰＳ（Electric Power Steering）用の電動モータの駆動回路に電力を供給するための補助電源装置が開示されている。特許文献１に記載の補助電源装置は、主電源に接続された単一の補助電源と、主電源に基づいて補助電源を充電するための充電回路と、主電源のみによって駆動回路に電力を供給する通常出力電圧状態と、補助電源の放電によって主電源および補助電源の両方を利用して駆動回路に電力を供給する高出力電圧状態とを切り替える切替回路（放電回路）とを備えている。
【０００３】
ＥＰＳの高負荷時には、切替回路は電力供給状態を高出力電圧状態に設定する。この場合、補助電源は放電状態となる。一方、ＥＰＳの低負荷時には、切替回路は電力供給状態を通常出力電圧状態に設定するとともに、補助電源を充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５０６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の補助電源装置では、同一の補助電源に対して放電と充電とを同時に行っておらず、補助電源の充電時には駆動回路への印加電圧が低下するため、高出力電圧状態を継続して維持することは困難であった。
この発明の目的は、高出力電圧状態を継続して維持できるとともに、主電源異常時に補助電源によって電力供給先に電力を供給できる補助電源装置および電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、複数系統の補助電源（５４，５５）と、主電源（３１）に接続され、前記複数系統の補助電源を充電するための充電回路（５２）と、前記充電回路と前記複数系統の補助電源の正極側端子との間に設けられ、前記複数系統の補助電源のうち前記充電回路に接続される１系統の補助電源を切り替えると同時に、電力供給先に接続される１系統の補助電源を前記充電回路に接続される系統の補助電源と一致しないように切り替えるための第１切替回路（５６）と、前記主電源と前記第１切替回路との間に、前記複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源が並列接続される並列接続状態と、前記複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源が直列接続される直列接続状態とを切り替えるための第２切替回路（５７）と、前記少なくとも２系統の補助電源の並列回路または直列回路と前記主電源との接続点を、接地に接続または接地から切り離すための接地・非接地切替スイッチ（５２Ｂ）とを含む補助電源装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この構成では、主電源と第１切替回路との間に複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源が並列接続されている状態で、複数系統の補助電源のうちの１系統の補助電源を電力供給先に接続して放電させながら、それ以外の系統の補助電源のうちの１系統の補助電源を充電回路に接続して充電させることができる。そして、充電回路に接続されている１系統の補助電源を他の系統の補助電源に切り替えると同時に、電力供給先に接続されている１系統の補助電源を、充電回路に接続される系統の補助電源以外の他の系統の補助電源に切り替えることができる。このため、高出力電圧状態を継続して維持できるようになる。
【０００８】
また、この構成では、主電源異常時に、主電源と第１切替回路との間に複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源を直列接続させるともに、これらの少なくとも２系統の補助電源の直列回路と主電源との接続点を接地することができる。これにより、主電源異常時に、複数系統のうち少なくとも２系統の補助電源によって、電力供給先に電力を供給することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記複数系統の補助電源は、第１系統の補助電源である第１補助電源（５４）と、第２系統の補助電源である第２補助電源（５５）とからなり、前記第１切替回路は、前記第１補助電源が前記充電回路に接続されかつ前記第２補助電源が前記電力供給先に接続される第１状態と、前記第１補助電源が前記電力供給先に接続されかつ前記第２補助電源が前記充電回路に接続される第２状態とを切り替えるように構成されており、前記第２切替回路は、前記主電源と前記第１切替回路との間に、前記第１補助電源および第２補助電源が並列接続される並列接続状態と、前記第１補助電源および第２補助電源が直列接続される直列接続状態とを切り替えるように構成されている、請求項１に記載の補助電源装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の補助電源装置と、前記補助電源装置を制御する制御手段（３３）とを含み、前記制御手段は、通常制御処理を行う通常制御処理手段と、前記主電源の異常時に電源バックアップ処理を行う電源バックアップ処理手段とを含み、前記電源バックアップ処理手段は、前記主電源と前記第１切替回路との間に、前記第１補助電源および第２補助電源が直列接続されるように前記第２切替回路を制御する手段と、前記第１補助電源および第２補助電源の直列回路と前記主電源との接続点が接地に接続されるように、前記接地・非接地切替スイッチを制御する手段と、前記第１補助電源および第２補助電源の直列回路が、前記第１切替回路を介して前記電力供給先に接続されるように、前記第１切替回路を制御する手段とを含む、電源システムである。
【００１１】
この構成によれば、高出力電圧状態を継続して維持できるとともに、主電源異常時に直列接続された第１補助電源および第２補助電源によって電力供給先に電力を供給できる。
請求項４に記載の発明は、前記第１補助電源の端子間電圧である第１電圧を検出する第１電圧検出手段（５８）と、前記第２補助電源の端子間電圧である第２電圧を検出する第２電圧検出手段（５９）とをさらに含み、前記通常制御処理手段は、前記主電源と第１切替回路との間に、前記第１補助電源および第２補助電源が並列接続されるように前記第２切替回路を制御する手段と、前記第１切替回路が第１状態である場合に、前記第２電圧検出手段によって検出される第２電圧が所定の第１閾値未満になったときに、前記第１切替回路を第２状態に切り替える第１切替制御手段と、前記第１切替回路が第２状態である場合に、前記第１電圧検出手段によって検出される第１電圧が前記第１閾値未満になったときに、前記第１切替回路を第１状態に切り替える第２切替制御手段とを含む、請求項３に記載の電源システムである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記通常制御処理手段は、前記第１切替回路が第１状態である場合に、前記第１電圧検出手段によって検出される第１電圧が所定の第２閾値未満であるときのみ、前記第１補助電源が充電されるように前記充電回路を制御する手段と、前記第１切替回路が第２状態である場合に、前記第２電圧検出手段によって検出される第２電圧が前記第２閾値未満であるときのみ、前記第２補助電源が充電されるように前記充電回路を制御する手段とをさらに含む、請求項４に記載の電源システムである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る補助電源装置が適用された電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置の電気的構成の一例を示す回路図である。
【図３】図３は、第１切替回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図４】図４は、第２切替回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図５Ａ】図５Ａは、電源制御用ＥＣＵによって実行される通常制御処理の手順の一部を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、電源制御用ＥＣＵによって実行される通常制御処理の手順の一部を示すフローチャートである。
【図６】図６は、電源制御用ＥＣＵによって実行される主電源異常監視処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る補助電源装置が適用された電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置（H-EPS :Electro-Hydraulic Power Steering）の概略構成を示す模式図である。
この電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置１は、車両のステアリング機構２に関連して設けられ、このステアリング機構２に操舵補助力を与えるためのものである。
【００１５】
ステアリング機構２は、車両の操向のために運転者によって操作される操舵部材としてのステアリングホイール３と、このステアリングホイール３に連結されたステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４の先端部に油圧制御弁１４を介して連結され、ピニオンギア６を持つピニオンシャフト５と、ピニオンギア６に噛合するラックギア部７ａを有し、車両の左右方向に延びた転舵軸としてのラック軸７とを備えている。
【００１６】
ラック軸７の両端にはタイロッド８がそれぞれ連結されており、このタイロッド８は、それぞれ、左右の転舵輪９，１０を支持するナックルアーム１１に連結されている。ナックルアーム１１は、キングピン１２まわりに回動可能に設けられている。
ステアリングホイール３が操作されてステアリングシャフト４が回転されると、この回転が、ピニオンギア６およびラックギア部７ａによって、ラック軸７の軸方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム１１のキングピン１２まわりの回転運動に変換され、これにより、左右の転舵輪９，１０の転舵が達成される。
【００１７】
油圧制御弁１４は、ロータリバルブであり、ステアリングシャフト４に接続されたスリーブ弁体（図示略）と、ピニオンシャフト５に接続されたシャフト弁体（図示略）と、両弁体を連結するトーションバー（図示略）とからなる。トーションバーは、ステアリングホイール３に加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じてねじれを生じ、このトーションバーのねじれの方向および大きさに応じて油圧制御弁１４の開度が変化する。
【００１８】
この油圧制御弁１４は、ステアリング機構２に操舵補助力を与えるパワーシリンダ１５に接続されている。パワーシリンダ１５は、ラック軸７に一体に設けられたピストン１６と、このピストン１６によって区画された一対のシリンダ室１７，１８とを有しており、シリンダ室１７，１８は、それぞれ、対応する油路１９，２０を介して、油圧制御弁１４に接続されている。
【００１９】
油圧制御弁１４は、さらに、リザーバタンク２１および操舵補助力発生用の油圧ポンプ２２を通る油循環路２３の途中部に介装されている。油圧ポンプ２２は、例えば、ギヤポンプからなり、電動モータ２４によって駆動され、リザーバタンク２１に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御弁１４に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁１４から油循環路２３を介してリザーバタンク２１に帰還される。
【００２０】
電動モータ２４は、一方向に回転駆動されて、油圧ポンプ２２を駆動するものである。具体的には、電動モータ２４は、その出力軸が油圧ポンプ２２の入力軸に連結されており、電動モータ２４の出力軸が回転することで、油圧ポンプ２２の入力軸が回転して油圧ポンプ２２の駆動が達成される。
油圧制御弁１４は、トーションバーに一方方向のねじれが加わった場合には、油路１９，２０のうちの一方を介してパワーシリンダ１５のシリンダ室１７，１８のうちの一方に作動油を供給するとともに、他方の作動油をリザーバタンク２１に戻す。また、トーションバーに他方方向のねじれが加えられた場合には、油路１９，２０のうちの他方を介してシリンダ室１７，１８のうちの他方に作動油を供給するとともに、一方の作動油をリザーバタンク２１に戻す。
【００２１】
トーションバーにねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁１４は、いわば平衡状態となり、操舵中立でパワーシリンダ１５の両シリンダ室１７，１８は等圧に維持され、作動油は油循環路２３を循環する。操舵により油圧制御弁１４の両弁体が相対回転すると、パワーシリンダ１５のシリンダ室１７，１８のいずれかに作動油が供給され、ピストン１６が車幅方向（車両の左右方向）に沿って移動する。これにより、ラック軸７に操舵補助力が作用することになる。
【００２２】
車両には、運転者によって操作されるステアリングホイール３の操舵角θｈを検出するための操舵角センサ２６、電動モータ２４のロータの回転角を検出する回転角センサ２７等のセンサが設けられている。舵角センサ２６によって検出される操舵角θｈ、回転角センサ２７の出力信号等は、Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２８に入力される。Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ２８は、これらの入力等に基づいて、電動モータ２４を制御する。
【００２３】
車両には、主電源３１の他に補助電源装置３２が設けられている。補助電源装置３２は、電源制御用ＥＣＵ３３によって制御される。Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ２８と電源制御用ＥＣＵ３３とは通信線を介して接続されている。
図２は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置１の電気的構成の一例を示す回路図である。
【００２４】
Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータからなるモータ制御回路４１と、モータ制御回路４１によって制御され、電動モータ２４に電力を供給するモータ駆動回路（電力供給先）４２とを含んでいる。モータ駆動回路４２は、インバータ回路からなる。モータ制御回路４１には、舵角センサ２６によって検出される操舵角θｈ、回転角センサ２７の出力信号等が入力される。
【００２５】
モータ制御回路４１は、たとえば、次のようにしてモータ駆動回路４２を制御する。すなわち、モータ制御回路４１は、舵角センサ２６によって検出される操舵角θｈを時間微分することにより操舵角速度を演算し、得られた操舵角速度に基づいて電動モータ２４の回転速度の目標値である目標回転速度を設定する。目標回転速度は、例えば、操舵角速度が速いほど大きくなるように設定される。
【００２６】
また、モータ制御回路４１は、回転角センサ２７の出力信号に基づいて、電動モータ２４のロータの回転角(ロータ回転角)を演算し、ロータ回転角を時間微分することにより、電動モータ２４の回転速度を演算する。そして、モータ制御回路４１は、電動モータ２４の回転速度が目標回転速度と等しくなるように、モータ駆動回路４２を駆動制御する。
補助電源装置３２は、主電源３１に直列に接続されている。補助電源装置３２は、リレー５１と、充電回路５２と、放電回路５３と、複数系統の補助電源としての２系統の補助電源５４，５５と、第１切替回路５６と、第２切替回路５７と、３つの電圧センサ５８，５９，６０を含む。この実施形態では、各系統の補助電源５４，５５はそれぞれ１つのキャパシタＣ１，Ｃ２から構成されている。２つのキャパシタＣ１，Ｃ２の静電容量はほぼ等しい。以下において、一方のキャパシタＣ１を第１キャパシタＣ１、他方のキャパシタＣ２を第２キャパシタＣ２という場合がある。
【００２７】
第１切替回路５６は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含んでいる。第１スイッチＳＷ１は、第１接点ａ１を第２接点ａ２または第４接点ａ４に接続する。第２スイッチＳＷ２は、第３接点ａ３を第４接点ａ４または第２接点ａ２に接続する。
第２切替回路５７は、第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４を含んでいる。第３スイッチＳＷ３は、第１接点ｂ１を第２接点ｂ２または第３接点ｂ３に接続する。第４スイッチＳＷ４は、第４接点ｂ４を第５接点ｂ５または第６接点ｂ６に接続する。３接点ｂ３と第６接点ｂ６とは、互いに接続されている。
【００２８】
リレー５１は、主電源３１の正極側端子と充電回路５２との間に配置されている。リレー５１と充電回路５２との接続点をＰ１で示す。充電回路５２は、キャパシタＣ１，Ｃ２を充電するための回路である。充電回路５２は、直列接続された一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂと、これらのスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂの接続点Ｐ２と接続点Ｐ１との間に接続された昇圧コイル５２Ｃとを含む。スイッチング素子５２Ａ，５２Ｂは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。
【００２９】
上段側のスイッチング素子５２Ａのソースが下段側のスイッチング素子５２Ｂのドレインに接続されている。上段側のスイッチング素子５２Ａのドレインは、第１切替回路５６の第１接点ａ１に接続されている。下段側のスイッチング素子５２Ｂのソースは接地されている。
第１切替回路５６の第２接点ａ２は、第２切替回路５７の第２接点ｂ２に接続されている。接続点Ｐ１と第２切替回路５７の第１接点ｂ１との間に第１キャパシタＣ１が接続されている。より具体的には、第１キャパシタＣ１の負極側端子は接続点Ｐ３を介して接続点Ｐ１に接続され、第１キャパシタＣ１の正極側端子は第２切替回路５７の第１接点ｂ１に接続されている。
【００３０】
接続点Ｐ１と第１キャパシタＣ１との接続点Ｐ３は、第２切替回路５７の第５接点ｂ５に接続されている。第２切替回路５７の第４接点ｂ４と、第１切替回路５６の第４接点ａ４との間に、第２キャパシタＣ２が接続されている。より具体的には、第２キャパシタＣ２の負極側端子は、第２切替回路５７の第４接点ｂ４に接続され、第２キャパシタＣ２の正極側端子は、第１切替回路５６の第４接点ａ４に接続されている。接続点Ｐ３と第２切替回路５７の第５接点ｂ５との接続点をＰ４で示す。接続点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４は互いに電気的に接続されている。
【００３１】
接続点Ｐ４と第１切替回路５６の第３接点ａ３との間に、放電回路５３が接続されている。放電回路５３は、直列接続された一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂからなる。スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。上段側のスイッチング素子５３Ａのソースが下段側のスイッチング素子５３Ｂのドレインに接続されている。上段側のスイッチング素子５３Ａのドレインは、第１切替回路５６の第３接点ａ３に接続されている。下段側のスイッチング素子５３Ｂのソースは、接続点Ｐ４に接続されている。一対のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂの接続点Ｐ５は、Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ２８内のモータ駆動回路４２に接続されている。
【００３２】
第１切替回路５６は、複数系統の補助電源５４（Ｃ１），５５（Ｃ２）のうち充電回路５２に接続される１系統の補助電源を切り替えると同時に、モータ駆動回路４２に接続される１系統の補助電源を充電回路５２に接続される１系統の補助電源と一致しないように切り替える。具体的には、第１切替回路５６は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含み、図２に実線で示す第１状態と、図２に破線で示す第２状態とを切り替える。第１状態では、第１スイッチＳＷ１は、第１接点ａ１を第２接点ａ２に接続し、第２スイッチＳＷ２は、第３接点ａ３を第４接点ａ４に接続する。一方、第２状態では、第１スイッチＳＷ１は、第１接点ａ１を第４接点ａ４に接続し、第２スイッチＳＷ２は、第３接点ａ３を第２接点ａ２に接続する。
【００３３】
第２切替回路５７は、主電源３１（接続点Ｐ１）と第１切替回路５６との間に、複数系統の補助電源５４（Ｃ１），５５（Ｃ２）が並列接続される並列接続状態と、複数系統の補助電源５４（Ｃ１），５５（Ｃ２）が直列接続される直列接続状態とを切り替える。具体的には、第２切替回路５７は、第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４を含み、図２に実線で示す第３状態と、図２に破線で示す第４状態とを切り替える。第３状態では、第３スイッチＳＷ３は、第１接点ｂ１を第２接点ｂ２に接続し、第４スイッチＳＷ４は、第４接点ｂ４を第５接点ｂ５に接続する。これにより、２つのキャパシタＣ１，Ｃ２は、主電源３１（接続点Ｐ１）と第１切替回路５６との間に並列接続される。一方、第４状態では、第３スイッチＳＷ３は、第１接点ｂ１を第３接点ｂ３に接続し、第４スイッチＳＷ４は、第４接点ｂ４を第６接点ｂ６に接続する。これにより、２つのキャパシタＣ１，Ｃ２は、主電源３１（接続点Ｐ１）と第１切替回路５６との間に直列接続される。
【００３４】
第２切替回路５７が第３状態でかつ第１切替回路５６が第１状態にある場合に、充電回路５２内の一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせると、接続点Ｐ１における出力電圧（バッテリー電圧）を昇圧して第１キャパシタＣ１の正極側端子に印加できるので、第１キャパシタＣ１を充電することができる。第２切替回路５７が第３状態でかつ第１切替回路５６が第１状態にある場合に、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンとし、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフさせると、第２キャパシタＣ２が放電する。これにより、主電源３１の電圧に第２キャパシタＣ２のキャパシタ電圧が上乗せされた電圧がモータ駆動回路４２に印加される。このように、第２切替回路５７が第３状態でかつ第１切替回路５６が第１状態にある場合には、第２キャパシタＣ２を放電させながら、第１キャパシタＣ１を充電させることが可能となる。
【００３５】
第２切替回路５７が第３状態でかつ第１切替回路５６が第２状態にある場合に、充電回路５２内の一対のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせると、接続点Ｐ１における出力電圧（バッテリー電圧）を昇圧して第２キャパシタＣ２の正極側端子に印加できるので、第２キャパシタＣ２を充電することができる。第２切替回路５７が第３状態でかつ第１切替回路５６が第２状態にある場合に、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンし、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフさせると、第１キャパシタＣ１が放電する。これにより、主電源３１の電圧に第１キャパシタＣ１のキャパシタ電圧が上乗せされた電圧がモータ駆動回路４２に印加される。このように、第２切替回路５７が第３状態でかつ第１切替回路５６が第２状態にある場合には、第１キャパシタＣ１を放電させながら、第２キャパシタＣ２を充電させることが可能となる。したがって、第２切替回路５７が第３状態である場合に、第１状態と第２状態との間で第１切替回路５６を交互に切り替えることにより、補助電源装置３２の出力電圧を、主電源３１の出力電圧に一方のキャパシタのキャパシタ電圧が上乗せされた高出力電圧状態に維持することが可能となる。
【００３６】
第２切替回路５７を第４状態とし、第１切替回路５６を第１状態とすると、主電源３１（接続点Ｐ１）と放電回路５３との間に、第１キャパシタＣ１（第１系統の補助電源５４）と第２キャパシタＣ２（第２系統の補助電源５５）とが直列に接続された状態となる。この状態で、充電回路５２内の上段側のスイッチング素子５２Ａをオフとし、下段側のスイッチング素子５２Ｂをオンさせると、接続点Ｐ１が昇圧コイル５２Ｃおよびスイッチング素子５２Ｂを介して接地される。さらに、この状態で、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンとし、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフさせると、接地とモータ駆動回路（電力供給先）４２との間に、第１キャパシタＣ１（第１系統の補助電源５４）と第２キャパシタＣ２（第２系統の補助電源５５）とが直列に接続されることになる。これにより、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２との直列回路によって、モータ駆動回路４２への放電が可能となる。
【００３７】
図３は、第１切替回路５６の具体的な構成例を示す回路図である。
第１切替回路５６は、第１〜第４の４つのスイッチング素子５６Ａ〜５６Ｄからなる。これらのスイッチング素子５６Ａ〜５６Ｄは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。第１スイッチング素子５６Ａは、充電回路５２内の上段側スイッチング素子５２Ａのドレインと、第２切替回路５７の第２接点ｂ２との間に接続されている。第２スイッチング素子５６Ｂは、放電回路５３内の上段側スイッチング素子５３Ａのドレインと、第２切替回路５７の第２接点ｂ２との間に接続されている。
【００３８】
第３スイッチング素子５６Ｃは、充電回路５２内の上段側スイッチング素子５２Ａのドレインと、第２キャパシタＣ２の正極側端子との間に接続されている。第４スイッチング素子５６Ｄは、放電回路５３内の上段側スイッチング素子５３Ａのドレインと、第２キャパシタＣ２の正極側端子との間に接続されている。
第１状態では、第１スイッチング素子５６Ａおよび第４スイッチング素子５６Ｄがオンとされ、第２スイッチング素子５６Ｂおよび第３スイッチング素子５６Ｃがオフとされる。第２状態では、第２スイッチング素子５６Ｂおよび第３スイッチング素子５６Ｃがオンとされ、第１スイッチング素子５６Ａおよび第４スイッチング素子５６Ｄがオフとされる。
【００３９】
図４は、第２切替回路５７の具体的な構成例を示す回路図である。
第２切替回路５７は、第１〜第４の４つのスイッチング素子５７Ａ〜５７Ｄからなる。これらのスイッチング素子５７Ａ〜５７Ｄは、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなる。第１スイッチング素子５７Ａは、第１切替回路５６の第２接点ａ２と、第１キャパシタＣ１の正極側端子との間に接続されている。第４スイッチング素子５７Ｄは、第２キャパシタＣ２の負極側端子と接続点Ｐ４との間に接続されている。第２スイッチング素子５７Ｂと第３スイッチング素子５７Ｃとは、第１キャパシタＣ１の正極側端子と第２キャパシタＣ２の負極側端子との間に直列に接続されている。
【００４０】
第３状態では、第１スイッチング素子５７Ａおよび第４スイッチング素子５７Ｄがオンとされ、第２スイッチング素子５７Ｂおよび第３スイッチング素子５７Ｃがオフとされる。第４状態では、第２スイッチング素子５７Ｂおよび第３スイッチング素子５７Ｃがオンとされ、第１スイッチング素子５７Ａおよび第４スイッチング素子５７Ｄがオフとされる。
【００４１】
図２に戻り、電圧センサ５８は、第１キャパシタＣ１の端子間電圧（以下、「第１キャパシタ電圧Ｖｃ１」という）を検出する。電圧センサ５９は、第２キャパシタＣ２の端子間電圧（以下、「第２キャパシタ電圧Ｖｃ２」という）を検出する。電圧センサ６０は、モータ駆動回路４２の入力電圧Ｖｄを検出する。これらのセンサ５８，５９，６０の検出値は、電源制御用ＥＣＵ３３に入力される。電源制御用ＥＣＵ３３には、イグニッションキーの状態を表すイグニッション状態検知信号（図示略）が入力する。
【００４２】
電源制御用ＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータからなる。マイクロコンピュータは、ＣＰＵおよびそのプログラム等を記憶するメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリ等のメモリ）を備えている。
電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッション状態検知信号に基づいてリレー５１をオンオフ制御する。イグニッションキーがオン操作されたときには、そのことを示すイグニッション状態検知信号（以下、「イグニッションオン状態信号」という。）が電源制御用ＥＣＵ３３に入力される。電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオン状態信号が入力されると、リレー５１をオンにする。一方、イグニッションキーがオフ操作されたときには、そのことを示すイグニッション状態検知信号（以下、「イグニッションオフ状態信号」という。）が電源制御用ＥＣＵ３３に入力される。電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されると、リレー５１をオフにする。この実施形態では、リレー５１がオフされると、補助電源装置３２内の全てのスイッチング素子はオフ状態になるものとする。
【００４３】
電源制御用ＥＣＵ３３は、電圧センサ５８，５９，６０の検出値に基づいて、第１切替回路５６内のスイッチＳＷ１，ＳＷ２（スイッチング素子５６Ａ〜５６Ｄ）、第２切替回路５７内のスイッチＳＷ３，ＳＷ４（スイッチング素子５７Ａ〜５７Ｄ）、充電回路５２内のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂおよび放電回路５３内のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂを制御する。
【００４４】
電源制御用ＥＣＵ３３は、通常制御処理を行う一方で、主電源異常監視処理も行う。
図５Ａおよび図５Ｂは、電源制御用ＥＣＵ３３によって実行される通常制御処理の手順を示すフローチャートである。
電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオン状態信号が入力されると(ステップＳ１：ＹＥＳ)、初期設定を行う(ステップＳ２)。初期設定では、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１切替回路５６を第１状態に設定するとともに、第２切替回路５７を第３状態に設定する。初期設定では、さらに、電源制御用ＥＣＵ３３は、放電回路５３の上段側スイッチング素子５３Ａをオンとし、下段側スイッチング素子５３Ｂをオフにする。初期設定では、さらに、電源制御用ＥＣＵ３３は、リレー５１をオンする。これにより、第２キャパシタＣ２が放電状態となる。
【００４５】
次に、電源制御用ＥＣＵ３３は、電圧センサ５８によって検出される第１キャパシタ電圧Ｖｃ１と、電圧センサ５９によって検出される第２キャパシタ電圧Ｖｃ２とを取得する(ステップＳ３)。
次に、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１切替回路５６が第１状態であるか否かを判別する(ステップＳ４)。第１切替回路５６が第１状態である場合には(ステップＳ４：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、電源制御用ＥＣＵ３３は、第２キャパシタＣ２が放電状態を維持できるか否かを判定するために、第２キャパシタ電圧Ｖｃ２が所定の第１閾値Ｖth1未満であるか否かを判別する。第１閾値Ｖth1は、各キャパシタＣ１，Ｃ２が放電状態を維持するために最低限必要と考えられる電圧と等しい値またはそれよりも若干大きな値に設定される。
【００４６】
第２キャパシタ電圧Ｖｃ２が第１閾値Ｖth1以上である場合には(ステップＳ５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１キャパシタ電圧Ｖｃ１が所定の第２閾値Ｖth2（Ｖth2＞Ｖth1）未満であるか否かを判別する(ステップＳ６)。この判別は、第１キャパシタＣ１の過充電を防止するために行われる。第２閾値Ｖth2は、この実施形態では、各キャパシタＣ１，Ｃ２の上限電圧と等しい値またはそれよりも若干小さい値に設定される。
【００４７】
第１キャパシタ電圧Ｖｃ１が第２閾値Ｖth2未満である場合には(ステップＳ６：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電処理を実行する(ステップＳ７)。具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせる。これにより、第１キャパシタＣ１の充電が行われる。なお、ステップＳ６からステップＳ７に移行したときに、充電処理が実行中である場合には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電処理を継続して行う。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ１５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
【００４８】
ステップＳ６において、第１キャパシタ電圧Ｖｃ１が第２閾値Ｖth2以上であると判別された場合には(ステップＳ６：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１キャパシタＣ１の過充電を防止するために、充電処理を停止する(ステップＳ８)。具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂをオフ状態にする。なお、ステップＳ６からステップＳ８に移行したときに、充電処理が実行されていない場合には、電源制御用ＥＣＵ３３はその状態を維持する。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ１５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
【００４９】
ステップＳ５において、第２キャパシタ電圧Ｖｃ２が第１閾値Ｖth1未満であると判別された場合には(ステップＳ５：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１切替回路５６を第２状態に切り替える(ステップＳ９)。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ１５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
【００５０】
ステップＳ４において、第１切替回路５６が第２状態であると判別された場合には(ステップＳ４：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１キャパシタＣ１が放電状態を維持できるか否かを判定するために、第１キャパシタ電圧Ｖｃ１が第１閾値Ｖth1未満であるか否かを判別する。
【００５１】
第１キャパシタ電圧Ｖｃ１が第１閾値Ｖth1以上である場合には(ステップＳ１０：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第２キャパシタ電圧Ｖｃ２が第２閾値Ｖth2未満であるか否かを判別する(ステップＳ１１)。
第２キャパシタ電圧Ｖｃ２が第２閾値Ｖth2未満である場合には(ステップＳ１１：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電処理を実行する(ステップＳ１２)。具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂを交互にオンさせる。これにより、第２キャパシタＣ２の充電が行われる。なお、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行したときに、充電処理が実行中である場合には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電処理を継続して行う。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ１５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
【００５２】
ステップＳ１１において、第２キャパシタ電圧Ｖｃ２が第２閾値Ｖth2以上であると判別された場合には(ステップＳ１１：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第２キャパシタＣ２の過充電を防止するために、充電処理を停止する(ステップＳ１３)。具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、充電回路５２内のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂをオフ状態にする。なお、ステップＳ１１からステップＳ１３に移行したときに、充電処理が実行されていない場合には、電源制御用ＥＣＵ３３はその状態を維持する。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ１５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
【００５３】
ステップＳ１０において、第１キャパシタ電圧Ｖｃ１が第１閾値Ｖth1未満であると判別された場合には(ステップＳ１０：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１切替回路５６を第１状態に切り替える(ステップＳ１４)。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッションオフ状態信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１５)。イグニッションオフ状態信号が入力されていなければ(ステップＳ１５：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ３に戻る。
【００５４】
ステップＳ１５において、イグニッションオフ状態信号が入力されていると判別された場合には(ステップＳ１５：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、リレー５１をオフする(ステップＳ１６)。
通常制御処理では、第２キャパシタＣ２が放電可能でかつ第１キャパシタＣ１が充電可能な第１状態と、第１キャパシタＣ１が放電可能でかつ第２キャパシタＣ２が充電可能な第２状態とが交互に切替られるので、補助電源装置３２を高出力電圧状態に維持することが可能となる。よって、Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ２７のモータ駆動回路４２に、主電源３１の電圧と、第１または第２キャパシタ電圧とが合わされた高電圧を供給することができ、主電源から流れ出す電流を小さくすることができる。
【００５５】
図６は、電源制御用ＥＣＵ３３によって実行される主電源異常監視処理の手順を示すフローチャートである。電源制御用ＥＣＵ３３は、イグニッション状態信号が入力されると、主電源異常監視処理を開始する。
主電源異常監視処理においては、電源制御用ＥＣＵ３３は、主電源異常が発生したか否かを判別する(ステップＳ２１)。主電源異常とは、主電源３１の故障、リレー５１の故障等によって、主電源から適切な電圧がモータ駆動回路４２に印加されない状態をいう。この実施形態では、電源制御用ＥＣＵ３３は、電圧センサ６０によって検出されるモータ駆動回路４２の入力電圧Ｖｄが所定の異常判定用閾値Ｖth3未満であるか否かを判別することによって、主電源異常が発生しているか否かを判定する。
【００５６】
具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、モータ駆動回路４２の入力電圧Ｖｄが所定の異常判定用閾値Ｖth3以上であれば、主電源異常が発生していないと判別し、入力電圧Ｖｄが所定の異常判定用閾値Ｖth3未満であれば、主電源異常が発生していると判別する。
主電源異常が発生していないと判別された場合には(ステップＳ２１：ＮＯ)、電源制御用ＥＣＵ３３はステップＳ２１に戻る。
【００５７】
ステップＳ２１において、主電源異常が発生したと判別された場合には(ステップＳ２１：ＹＥＳ)、電源制御用ＥＣＵ３３は、通常制御処理を停止する(ステップＳ２２)。そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、電源バックアップ処理を行う(ステップＳ２３，Ｓ２４)。
具体的には、電源制御用ＥＣＵ３３は、まず、充電回路５２内の上段側のスイッチング素子５２Ａをオフとし、下段側のスイッチング素子５２Ｂをオンさせるとともに、放電回路５３内の上段側のスイッチング素子５３Ａをオンとし、下段側のスイッチング素子５３Ｂをオフさせる(ステップＳ２３)。
【００５８】
そして、電源制御用ＥＣＵ３３は、第１切替回路５６を第１状態とするとともに、第２切替回路５７を第４状態とする (ステップＳ２４)。これにより、接地とモータ駆動回路４２との間に、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２とが直列に接続された状態となる。これにより、第１キャパシタＣ１および第２キャパシタＣ２に蓄積された電荷がモータ駆動回路４２に放電される。したがって、主電源異常時においても、Ｈ−ＥＰＳ用ＥＣＵ２８は、大きなアシスト力の低下のないアシスト制御を継続して行うことができる。
【００５９】
また、電源制御用ＥＣＵ３３は、この際、主電源異常が発生したことを運転者に報知するために、図示しない表示装置にアラーム表示を行う(ステップＳ２５)。
主電源３１の電圧を例えば１２Ｖ、第１キャパシタＣ１の放電開始時のキャパシタ電圧を例えば６［Ｖ］、第２キャパシタＣ２の放電開始時のキャパシタ電圧を例えば６［Ｖ］とする。主電源異常が発生していないときには、主電源３１の電圧１２［Ｖ］に、第１キャパシタＣ１のキャパシタ電圧または第２キャパシタＣ２のキャパシタ電圧が上乗せされた電圧１８［Ｖ］をモータ駆動回路４２に印加できる。そして、主電源異常が発生したときには、第１キャパシタＣ１のキャパシタ電圧に第２キャパシタＣ２のキャパシタ電圧が上乗せされた電圧１２［Ｖ］を、モータ駆動回路４２に印加できる。
【００６０】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、第１キャパシタＣ１の静電容量と第２キャパシタＣ２の静電容量とはほぼ等しいが、これらのキャパシタＣ１，Ｃ２の静電容量は異なっていてもよい。この場合、各キャパシタＣ１，Ｃ２に対する第２閾値Ｖth2は、各キャパシタＣ１，Ｃ２の静電容量に応じて互いに異なる値に設定される。
【００６１】
また、前述の実施形態では、補助電源は２系統設けられているが、３系統以上の補助電源が設けられていてもよい。３系統以上の補助電源が設けられている場合においても、第１切替回路は、複数系統の補助電源のうち充電回路５２に接続される１系統の補助電源を切り替えると同時に、モータ駆動回路４２に接続される１系統の補助電源を充電回路５２に接続される系統の補助電源と一致しないように切り替える。３系統以上の補助電源が設けられている場合においても、第２切替回路は、第１切替回路５６と主電源３１（接続点Ｐ１）と間に、複数系統の補助電源が並列接続される並列接続状態と、複数系統の補助電源が直列接続される直列接続状態とを切り替える。
【００６２】
前述の実施形態では、１系統の補助電源が１つのキャパシタから構成されているが、１系統の補助電源が複数のキャパシタから構成されてもよい。また、各系統の補助電源は、１または複数のキャパシタ以外の電源要素から構成されていてもよい。キャパシタ以外の電源要素としては、全固体電池、リチウムイオン電池等が挙げられる。
また、前述の実施形態では、電源制御用ＥＣＵ３３は、モータ駆動回路４２の入力電圧Ｖｄが所定の異常判定用閾値Ｖth3未満であるか否かを判別することによって、主電源異常が発生しているか否かを判定している。しかし、主電源３１の端子間電圧が所定値未満である否かを判別することによって、主電源異常が発生しているか否かを判定してもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態では、モータ制御回路４１は、操舵角速度に基づいて電動モータ２４の回転速度の目標値である目標回転速度を設定しているが、目標回転速度は予め設定された固定値であってもよい。
また、前述の実施形態では、この発明による補助電源装置を電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置（Ｈ−ＥＰＳ）に適用した場合について説明したが、この発明は電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）にも適用することができる。つまり、この発明による補助電源装置は、電動パワーステアリング装置の電動モータの駆動回路のための補助電源装置として用いることができる。
【００６４】
また、この発明は電源バックアップを必要とする装置であれば、電動パワーステアリング装置以外の装置にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
２４…電動モータ、３１…主電源、３２…補助電源装置、３３…電源制御用ＥＣＵ、４１…モータ制御回路、４２…モータ駆動回路、５２…充電回路、５２Ａ，５２Ｂ…スイッチング素子
５３…放電回路、５３Ａ，５３Ｂ…スイッチング素子、５４，５５…補助電源（キャパシタ）、５６…第１切替回路、５６Ａ〜５６Ｄ…スイッチング素子、５７…第１切替回路、５７Ａ〜５７Ｄ…スイッチング素子、５８，５９，６０…電圧センサ、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…スイッチ
【図１】
2018196204.tif 000003
【図２】
2018196204.tif 000004
【図３】
2018196204.tif 000005
【図４】
2018196204.tif 000006
【図５Ａ】
2018196204.tif 000007
【図５Ｂ】
2018196204.tif 000008
【図６】
2018196204.tif 000009