(57)【要約】      （修正有）【課題】より簡素な構成にて、安定的に主電源及び補助電源を用いた電力供給を行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】電源管理手段としてのＥＣＵ（電源管理部）は、補助電源の出力電圧及び主電源の出力電流値Ｉbを検出する。そして、補助電源の出力電圧が第１の電圧閾値Ｖth１以下である場合には、補助電源を充電すべく昇圧回路の下段側（接地側）のスイッチング素子をオン／オフさせるとともに、主電源の出力電流値Ｉbに基づいて、そのスイッチング素子のオンＤｕｔｙ比を可変する。【選択図】図５
2011162113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電源及び補助電源を直列に接続するとともに昇圧回路により前記主電源の出力電圧を昇圧して前記補助電源の出力端子に印加することにより該補助電源を充電可能な電源装置と、前記電源装置の作動を制御する電源管理手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記昇圧回路は、一端に前記主電源の出力電圧が印加される昇圧コイルと、オン作動により導通して前記昇圧コイルの他端を接地可能なスイッチング素子とを備え、該スイッチング素子のオフ作動により前記昇圧コイルに生ずる誘起電圧に基づく昇圧電圧を出力するものであって、
前記補助電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記主電源の出力電流値を検出する電流検出手段とを備え、
前記電源管理手段は、前記補助電源の出力電圧が所定の電圧閾値以下である場合に、前記昇圧回路により前記補助電源を充電すべく前記スイッチング素子をオン／オフさせるとともに、前記主電源の出力電流値に基づいて、前記スイッチング素子のオンＤｕｔｙ比を可変すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電源管理手段は、前記出力電流値が所定の電流閾値よりも大きい場合には、該出力電流値が大きいほど前記オンＤｕｔｙ比を小さくすること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電源管理手段は、前記主電源の出力電流値が第２の電流閾値よりも大きい場合には、前記スイッチング素子をオフ状態とすること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電源管理手段は、前記補助電源の出力電圧が前記電圧閾値よりも大きい場合には、前記スイッチング素子をオフ状態とすること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記昇圧コイルの他端と前記補助電源の出力端子との間には、オン作動により両者間を導通する第２のスイッチング素子が設けられるものであって、
前記電源管理手段は、前記補助電源の出力電圧が第２の電圧閾値よりも大きい場合には、前記第２のスイッチング素子をオン状態とすること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電源装置は、前記主電源の出力端子に接続されたリレースイッチを備え、
前記電源管理手段は、前記主電源の出力電流値が第３の電流閾値よりも大きい場合には、前記リレースイッチをオフ状態とすること、
を特徴とする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、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、このようなＥＰＳには、従来の油圧式のパワーステアリング装置と比較して、レイアウト自由度が高く、且つエネルギー消費量が小さいという利点がある。このため、近年では、車種や車格等を問わず、幅広い範囲において、その採用が進められるようになっている。
【０００３】
しかしながら、バッテリ（及び充電器としてのオルタネータ）を主電源とする車両においては、その出力可能な電力（の大きさ）に限りがある。このため、大型車両では、停車状態におけるステアリング操作時（所謂据え切り時）等、大電力が必要とされる状況において、そのアシスト力に不足が生ずる可能性があり、これが所謂引っ掛かり感等、操舵フィーリングを悪化させる要因となっていた。
【０００４】
そこで、従来、主電源とは別に補助電源を設けることにより、主電源のみによる通常の電力供給形態以外に、その補助電源を用いた電力供給形態として、主電源及び補助電源を直列に接続した状態での電力供給形態を選択可能な構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、上記のような所謂据え切り時等、大電力の供給が必要とされる場合には、その電力供給形態を補助電源を用いる形態に切り替えることにより、アシスト力の強化を図る構成となっている。
【０００５】
詳述すると、例えば、図７に示すＥＰＳ４１では、その電源装置４２において、補助電源４３は、主電源（バッテリ）４４の出力側（高電位側）に直列接続されている。尚、この例では、補助電源４３には、大容量のキャパシタ（電気二重層コンデンサ：ＥＤＬＣ）が用いられている。そして、主電源４４と補助電源４３との間には、リレースイッチ４６及び抵抗４７が介在されている。
【０００６】
また、この電源装置４２は、直列に接続された一対のスイッチング素子４８，４９の接続点Ｐ０を出力部とする出力切替回路５０を備えている。尚、これらの各スイッチング素子４８，４９にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。そして、この例においては、その下段側のスイッチング素子４９の一端は、主電源４４と（リレースイッチ４６及び抵抗４７を介した）補助電源４３との間の接続点Ｐ１に接続されるとともに、上段側のスイッチング素子４８の一端（同図中、上段側の端子）は、補助電源４３の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されている。
【０００７】
即ち、この電源装置４２では、上記出力切替回路５０を構成する下段側のスイッチング素子４９がオン（上段側のスイッチング素子４８はオフ）となることにより、その出力電圧Ｖpigが、上記接続点Ｐ１における電圧、つまり主電源４４の電圧Ｖbに基づく出力電圧Ｖ１となる。また、反対に上段側のスイッチング素子４８がオン（下段側のスイッチング素子４９はオフ）となることで、その出力電圧Ｖpigは、補助電源４３の出力端子（接続点Ｐ２）における電圧（出力電圧Ｖ２）、つまり直列に接続された主電源４４及び補助電源４３の合成出力となる。そして、この電源装置４２は、このように出力切替回路５０が作動することにより、主電源４４のみによる通常の状態と、主電源４４及び補助電源４３を直列に接続した状態との二つの電力供給形態を任意に切り替えることが可能となっている。
【０００８】
更に、この電源装置４２には、主電源４４の電圧Ｖbに基づく出力電圧Ｖ１を昇圧して補助電源４３の出力端子（接続点Ｐ２）に印加することにより当該補助電源４３を充電可能な昇圧回路５１が設けられている。具体的には、この昇圧回路５１は、直列に接続された一対のスイッチング素子５２，５３の間の接続点Ｐ３に対し、一端が上記接続点Ｐ１に接続されることにより主電源４４の電圧Ｖbに基づく出力電圧Ｖ１が印加される昇圧コイル５４、の他端を接続することにより形成されている。尚、これらの各スイッチング素子５２，５３にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。そして、その上段側の各スイッチング素子５２の一端は、補助電源４３の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されるとともに、上段側の各スイッチング素子５３の一端は接地されている。
【０００９】
即ち、この昇圧回路５１は、その各スイッチング素子５２，５３が同期して交互にオン／オフすることにより、その昇圧コイル５４に生ずる誘起電圧を主電源４４の出力電圧Ｖ１に重畳して上段側のスイッチング素子５２から出力する周知の構成を有している。そして、この例に示す電源装置４２では、この昇圧回路５１の出力電圧（昇圧電圧Ｖ３）を利用した補助電源４３の充電は、上記出力切替回路５０を構成する上段側のスイッチング素子４８がオフとなり、そのＥＣＵ５５（及びモータ５６）に対する電力供給形態が上記主電源４４のみによる通常の状態である場合に行う構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２１３６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年、車両においては、従来にも増して、より一層の低コスト化が進められている。このため、上記のようなＥＰＳ用の電源装置についてもまた、構成の簡素化が強く求められており、その安定的な電力供給との両立が喫緊の課題となっていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より簡素な構成にて、安定的に主電源及び補助電源を用いた電力供給を行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、主電源及び補助電源を直列に接続するとともに昇圧回路により前記主電源の出力電圧を昇圧して前記補助電源の出力端子に印加することにより該補助電源を充電可能な電源装置と、前記電源装置の作動を制御する電源管理手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記昇圧回路は、一端に前記主電源の出力電圧が印加される昇圧コイルと、オン作動により導通して前記昇圧コイルの他端を接地可能なスイッチング素子とを備え、該スイッチング素子のオフ作動により前記昇圧コイルに生ずる誘起電圧に基づく昇圧電圧を出力するものであって、前記補助電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記主電源の出力電流値を検出する電流検出手段とを備え、前記電源管理手段は、前記補助電源の出力電圧が所定の電圧閾値以下である場合に、前記昇圧回路により前記補助電源を充電すべく前記スイッチング素子をオン／オフさせるとともに、前記主電源の出力電流値に基づいて、前記スイッチング素子のオンＤｕｔｙ比を可変すること、を要旨とする。
【００１４】
即ち、主電源及び補助電源が直列に接続される構成では、その補助電源の放電に伴い主電源から電流が引き出される。従って、上記構成のように、主電源の出力電流値に基づき昇圧回路を構成するスイッチング素子のオンＤｕｔｙ比を可変して当該昇圧回路を経由した電流の流れを制御することにより、主電源から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。そして、その所定の電圧閾値（第１の電圧閾値）として補助電源の蓄電状態が充電を必要とする水準にあるか否かを判定する際の基準値（充電電圧）を設定することにより、従来の電源装置に見られるような出力切替回路を廃して更なる構成の簡素化を図りつつ、安定的に主電源及び補助電源を用いた電力供給を行うことができる。加えて、常時、直列に接続された主電源及び補助電源による高電圧出力が可能になることで、モータの回転特性、とりわけ高回転領域における特性が改善される。その結果、急操舵時等におけるアシスト力の追従性を向上させて、より優れた操舵フィーリングを実現することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記電源管理手段は、前記出力電流値が所定の電流閾値よりも大きい場合には、該出力電流値が大きいほど前記オンＤｕｔｙ比を小さくすること、を要旨とする。
【００１６】
即ち、通常、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）において、補助電源を必要とするような大電力を消費する状況は、所謂据え切り時等、ごく限られた場合のみであり、ほとんど電力を消費しない状態（直進保舵時や停車時非操舵時等）がかなりの割合を占めている。従って、例えば、所定の電流閾値（第１の電流閾値）として電力供給量が大きな状態にあるか否かを区分する値を設定し、主電源の出力電流値に余裕のある状況において、その昇圧回路による補助電源の充電を行うことにより、主電源から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。また、大電力の供給が要求される状況においても、必ずしもその許容限度まで主電源の出力電流値が上昇するわけではない。従って、上記構成のように、出力電流値が大きいほどスイッチング素子のオンＤｕｔｙ比を小さくすることで、昇圧回路を経由した電流の流れを抑制しつつ補助電源の充電を行うことができる。そして、これにより、補助電源の消耗及びそれに伴う出力電圧の降下を抑えて、安定的に主電源及び補助電源を用いた電力供給を行うことができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記電源管理手段は、前記主電源の出力電流値が第２の電流閾値よりも大きい場合には、前記スイッチング素子をオフ状態とすること、を要旨とする。
【００１８】
即ち、第２の電流閾値として主電源が持続的に出力可能な最大電流値に対応する値を設定する。そして、その主電源の出力電流値が補助電源の充電に振り分ける余裕のない水準まで上昇した場合には、昇圧回路による昇圧を停止することで、主電源から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。従って、上記構成よれば、より安定的に主電源及び補助電源を用いた電力供給を行うことができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記電源管理手段は、前記補助電源の出力電圧が前記電圧閾値よりも大きい場合には、前記スイッチング素子をオフ状態とすること、を要旨とする。
即ち、補助電源の出力電圧がその充電を要する程度まで低下していない場合には、昇圧回路による補助電源の充電を停止することで、主電源から過大な電流が引き出される事態を避けることができる。従って、上記構成によれば、その主電源及び補助電源を用いた電力供給の安定性を更に向上させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記昇圧コイルの他端と前記補助電源の出力端子との間には、オン作動により両者間を導通する第２のスイッチング素子が設けられるものであって、前記電源管理手段は、前記補助電源の出力電圧が第２の電圧閾値よりも大きい場合には、前記第２のスイッチング素子をオン状態とすること、を要旨とする。
【００２１】
即ち、電源装置には、モータに生じた回生電流が流入する。そして、こうした回生電流の発生により補助電源の出力端子に印加される逆起電圧は、当該補助電源の許容範囲を超える場合がある。この点を踏まえ、第２の電圧閾値として、補助電源の出力端子に対する印加電圧が当該補助電源の許容電圧を超える水準にあるか否かを判定する際の基準値（最大許容電圧）を設定する。そして、上記構成により、その回生電流を、昇圧回路を介して主電源に帰還させることにより、当該回生電流から補助電源を保護することができる。その結果、その電力供給の安定性を更に高めることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記電源装置は、前記主電源の出力端子に接続されたリレースイッチを備え、前記電源管理手段は、前記主電源の出力電流値が第３の電流閾値よりも大きい場合には、前記リレースイッチをオフ状態とすること、を要旨とする。
【００２３】
即ち、第３の電流閾値として、主電源の出力電流値が当該主電源の許容範囲を超えた水準にあるか否かを判定する際の基準値を設定する。そして、上記構成により、速やかにフェイルセーフを図ることによって、その信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、より簡素な構成にて、安定的に主電源及び補助電源を用いた電力供給を行うことが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳ及び電源装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】昇圧回路を構成するスイッチング素子の制御態様を示す説明図。
【図４】電源装置の制御モードを示す説明図。
【図５】主電源の出力電流値と昇圧回路を構成するスイッチング素子のオンＤｕｔｙ比との関係を示す説明図。
【図６】電源管理制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】従来のＥＰＳ及び電源装置の電気的構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００２７】
また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。
【００２８】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、モータ１２には、ブラシ付の直流モータが採用されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、このモータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００２９】
一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４及び車速センサ１５が接続されている。尚、本実施形態のトルクセンサ１４は、ステアリングシャフト３（を構成する上記コラムシャフト３ａの途中）に設けられたトーションバー１６の捩れ、即ち操舵系を伝達する操舵トルクに応じて、そのセンサ信号の出力レベルが変化するように構成されている。そして、本実施形態のＥＣＵ１１は、これらトルクセンサ１４及び車速センサ１５により検出される操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力（目標アシスト力）を演算する。
【００３０】
また、本実施形態のＥＰＳ１は、主電源１７（バッテリ）及び当該主電源１７とは別体に設けられた補助電源１８を用いて電力供給を行う電源装置２０を備えている。尚、本実施形態では、補助電源１８には、大容量のキャパシタ（電気二重層コンデンサ：ＥＤＬＣ）が用いられている。そして、ＥＣＵ１１は、この電源装置２０からの電力供給を受けることにより、上記の目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべく、モータ１２に対する駆動電力の供給を通じて、当該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する構成となっている（パワーアシスト制御）。
【００３１】
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるパワーアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を生成するモータ制御部２１を備えたマイコン２２と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２３とを備えている。また、本実施形態のＥＣＵ１１には、モータ１２に通電される実電流（モータ電流Ｉm）を検出する電流センサ２４が設けられている。そして、マイコン２２は、この電流センサ２４により検出されるモータ電流Ｉmに基づく電流フィードバック制御の実行により上記モータ制御信号を演算する。
【００３２】
具体的には、本実施形態のマイコン２２は、上記トルクセンサ１４により検出される操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また車速センサ１５により検出される車速Ｖが遅いほど、より大きな値（絶対値）の目標アシスト力を演算する。そして、その目標アシスト力に対応する電流指令値（Ｉm*）に上記モータ電流Ｉmを追従させるべく演算したモータ制御信号を駆動回路２３に出力する構成となっている。
【００３３】
一方、本実施形態の駆動回路２３は、複数（４つ）のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）をブリッジ状に接続してなる周知の構成を有している。そして、上記のようにマイコン２２の出力するモータ制御信号に基づいて、その対角に位置する各組二つのスイッチング素子が交互にオン／オフすることにより、その印加電圧、即ち上記電源装置２０の出力電圧Ｖpigに基づく駆動電力をモータ１２に出力する構成となっている。
【００３４】
また、本実施形態のマイコン２２には、上記モータ制御部２１とともに、電源管理部３０が設けられている。そして、ＥＣＵ１１は、この電源管理部３０が生成する各種制御信号（Ｓ_bc１，Ｓ_bc２，Ｓ_rl）を上記電源装置２０に出力することにより、当該電源装置２０の作動を制御する構成になっている。
【００３５】
次に、本実施形態における電源装置の構成について説明する。
図２に示すように、本実施形態の電源装置２０では、主電源１７及び補助電源１８が直列に接続されている。また、本実施形態では、主電源１７とその出力側（高電位側）に接続された補助電源１８との間には、リレースイッチ３１及び抵抗３２が介在されている。尚、本実施形態のリレースイッチ３１は、ＥＣＵ１１の出力するリレー信号Ｓ_rlに基づき作動する。そして、本実施形態のＥＣＵ１１（電源管理部３０）は、車両のイグニッションスイッチ（図示略）がオンされたことを検知した場合に、同リレースイッチ３１をオンさせるべき旨のリレー信号Ｓ_rlを出力する構成となっている。
【００３６】
また、電源装置２０には、主電源１７の電圧（バッテリ電圧）Ｖbに基づく出力電圧Ｖ１（主電源１７と（リレースイッチ３１及び抵抗３２を介した）補助電源１８との間の接続点Ｐ１における電圧）を昇圧して補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ２）に印加することにより当該補助電源１８を充電可能な昇圧回路３３が設けられている。
【００３７】
詳述すると、本実施形態の昇圧回路３３は、直列に接続された一対のスイッチング素子３４，３５の間の接続点Ｐ３に、一端に主電源１７の電圧Ｖbに基づく出力電圧Ｖ１が印加される昇圧コイル３６の他端を接続することにより形成されている。尚、これらの各スイッチング素子３４，３５にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが採用されている。そして、その上段側のスイッチング素子３４の一端は、補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ２）に接続されるとともに、下段側のスイッチング素子３５の一端は接地されている。
【００３８】
また、本実施形態では、この昇圧回路３３を構成する各スイッチング素子３４，３５は、それぞれ、ＥＣＵ１１（電源管理部３０）の出力する昇圧信号Ｓ_bc１，Ｓ_bc２に基づいてオン／オフする。そして、本実施形態の昇圧回路３３は、その一端が接地された下段側のスイッチング素子（下段ＦＥＴ）３５がオフ作動することにより生ずる昇圧電圧Ｖ３を補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ２）に印加することが可能となっている。
【００３９】
即ち、本実施形態の昇圧回路３３において、下段側のスイッチング素子３５は、そのオン作動により導通して、一端に主電源１７の出力電圧Ｖ１が印加される昇圧コイル３６の他端を接地する。そして、本実施形態の昇圧回路３３は、そのスイッチング素子３５のオフ作動により昇圧コイル３６に生ずる誘起電圧を主電源１７の出力電圧Ｖ１に重畳して出力する。尚、本実施形態では、第２のスイッチング素子としての上段側のスイッチング素子３４（上段ＦＥＴ）は、補助電源１８側から昇圧回路３３側への電流の回り込み（逆流）を防止する逆流防止手段としての機能を有している。従って、その昇圧電圧Ｖ３は、下段側のスイッチング素子３５のオン時間Ｔonに応じて変化する（図３参照）。そして、本実施形態の昇圧回路３３は、その下段側のスイッチング素子３５のオン時間Ｔonとオフ時間Ｔoffとが等しい場合（Ｔon＝Ｔoff）、即ちオンＤｕｔｙ比（α＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff））が「５０％」である場合に、その昇圧電圧Ｖ３が主電源１７の出力電圧Ｖ１の二倍（等倍昇圧）となるように構成されている。
【００４０】
そして、ＥＣＵ１１（電源管理部３０）は、その昇圧信号Ｓ_bc１，Ｓ_bc２、及びリレー信号Ｓ_rlの出力を通じて電源装置２０の作動を制御する。
次に、本実施形態における電源装置の制御態様について説明する。
【００４１】
図２に示すように、本実施形態の電源装置２０には、補助電源１８の出力電圧Ｖ２（出力端子となる接続点Ｐ２の電圧）を検出する電圧検出手段としての電圧センサ３７と、主電源１７の出力電流値（バッテリ電流）Ｉbを検出する電流検出手段としての電流センサ３８とが設けられている。そして、ＥＣＵ１１は、これら電圧センサ３７により検出される補助電源１８の出力電圧Ｖ２、及び主電源１７の出力電流値Ｉbに基づいて、電源装置２０の作動を制御する。
【００４２】
詳述すると、図４に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ１１に設けられた上記電源管理部３０には、補助電源１８の出力電圧Ｖ２に関する２つの電圧閾値（Ｖth１，Ｖth２）と主電源１７の出力電流値Ｉbに関する３つの電流閾値（Ｉth１，Ｉth２，Ｉth３）が設定されている。
【００４３】
即ち、補助電源１８の出力電圧Ｖ２は、当該補助電源１８の蓄電状態を示す値であり、第１の電圧閾値Ｖth１には、補助電源１８の蓄電状態が充電を必要とする水準にあるか否かを判定する際の基準値（充電電圧）が設定されている。そして、第２の電圧閾値Ｖth２には、その出力端子（接続点Ｐ２）への印加電圧が補助電源１８の許容電圧を超える水準にあるか否かを判定する際の基準値（最大許容電圧）が設定されている。
【００４４】
一方、主電源１７の出力電流値Ｉbは、電源装置２０の電力供給量（モータ１２の消費電力）に応じて変化する値であり、第１の電流閾値Ｉth１には、その電力供給量が大きな状態（例えば、据え切り時等）にあるか否かを判定する際の基準値が設定されている。また、車載のバッテリを主たる構成要素とする主電源１７には、その出力可能な電流値に限りがあり、第２の電流閾値Ｉth２には、その主電源１７が持続的に出力可能な最大電流値に対応する値が設定されている。そして、第３の電流閾値Ｉth３には、その出力電流値Ｉbが、主電源１７の許容範囲を超えた水準にあるか否かを判定する際の基準値が設定されている。
【００４５】
そして、本実施形態の電源管理部３０は、その検出される補助電源１８の出力電圧Ｖ２及び主電源１７の出力電流値Ｉbの組み合わせが、上記のように設定された各電圧閾値（Ｖth１，Ｖth２）及び各電圧閾値（Ｉth１，Ｉth２，Ｉth３）により区分される何れの領域にあるかに基づいて、その電源装置２０の制御モードを決定する構成となっている。
【００４６】
さらに詳述すると、本実施形態のＥＣＵ１１（電源管理部３０）は、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１以下である場合に、補助電源１８を充電すべく昇圧回路３３を作動させる。そして、その昇圧電圧Ｖ３を規定する下段側のスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比（図３参照、α＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff））を、主電源１７の出力電流値Ｉbに基づいて可変する。
【００４７】
即ち、本実施形態の電源装置２０のように、主電源１７及び補助電源１８が直列に接続された構成では、その補助電源１８の放電に伴い主電源１７から電流が引き出される。従って、主電源１７の出力電流値Ｉbは、この補助電源１８の放電により流れる電流Ｉ１と、昇圧回路３３の作動により流れる電流Ｉ２の合計値となる。
【００４８】
この点を踏まえ、本実施形態では、昇圧回路３３の作動による補助電源１８への充電は、電源装置２０の電力供給量が少ない状態において行われる。そして、これにより、主電源１７から過大な電流が引き出されることを抑制して、その電力供給の安定性を確保する構成となっている。
【００４９】
具体的には、図５に示すように、本実施形態のＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１以下である場合（Ｉb＜Ｉth１）には、下段側のスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比（図３参照、α＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff））を「５０％」で固定とする。尚、この場合、逆流防止手段としての上段側のスイッチング素子３４は、下段側のスイッチング素子３５と同期して、当該スイッチング素子３５「オン」時には「オフ」、反対に「オフ」時には「オン」となるように制御される（充電モード：上下段ＦＥＴ同期制御）。そして、本実施形態では、これにより、主電源１７の出力電圧Ｖ１の二倍（等倍昇圧）の昇圧電圧Ｖ３を昇圧回路３３が出力するようになっている。
【００５０】
また、ＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１よりも大きい場合には、第２の電流閾値Ｉth２以下の範囲（Ｉth１＜Ｉb≦Ｉth２）において、当該出力電流値Ｉbが大となるほど、下段側のスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比を小さくする。尚、この場合、上段側（出力側）のスイッチング素子３４は、オフ状態となるように制御される。そして、その昇圧電圧Ｖ３の出力及び逆流防止手段としての機能は、同スイッチング素子３４の寄生ダイオードＤにより担保される（充放電モード、上下段ＦＥＴ非同期制御）。
【００５１】
更に、ＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２よりも大きい場合には、下段側のスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比を「０」、即ち当該スイッチング素子３５がオフ状態となるように制御する。そして、その下段側のスイッチング素子３４についてもまた、オフ状態となるように制御する（放電モード）。
【００５２】
即ち、通常、ＥＰＳにおいて、補助電源１８を必要とするような大電力を消費する状況は、所謂据え切り時等、ごく限られた場合のみであり、ほとんど電力を消費しない状態（直進保舵時や停車時非操舵時等）がかなりの割合を占めている。従って、上記のように、その主電源１７の出力電流値Ｉbに余裕のある場合、つまり出力電流値Ｉbが十分に小さく、大電力の供給を必要としないと推定される状況において（Ｉb≦Ｉth１）、その昇圧回路３３による補助電源１８の充電を行うことにより、主電源１７から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。
【００５３】
また、大電力の供給が要求される状況においても（Ｉb＞Ｉth１）、必ずしもその許容限度まで主電源１７の出力電流値Ｉbが上昇するわけではない。従って、上記のように、その昇圧回路３３を経由した電流の流れを抑制しつつ補助電源１８の充電を行うことにより、補助電源１８の消耗及びそれに伴う出力電圧Ｖ２の降下を抑制することができる。そして、補助電源１８の充電に振り分ける余裕のない水準まで主電源１７の出力電流値Ｉbが上昇した場合（Ｉb＞Ｉth２）には、昇圧回路３３による昇圧を停止することにより、その安定性を担保することができる。
【００５４】
ここで、本実施形態のＥＣＵ１１は、補助電源１８の出力電圧Ｖ２がその充電を要する程度まで低下していない場合（Ｖ２＞Ｖth１）もまた、電源装置２０の制御モードを「放電モード」として、その昇圧回路３３を構成する二つのスイッチング素子３４，３５がオフ状態となるように制御する（オンＤｕｔｙ＝「０％」）。尚、主電源１７の出力電流値Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１以下の領域には、電源装置２０の給電先であるモータ１２がほとんど電力を消費していない状況も含まれる。従って、このような場合には「放電モード」ではあるものの、実質的に電源装置２０は待機状態となっている。
【００５５】
また、本実施形態のＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２以下であり（Ｉb以上Ｉth２）、且つ補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２よりも大きい場合（Ｖ２＞Ｖth２）には、昇圧回路３３を構成する上段側のスイッチング素子３４がオン状態となるように制御する（下段側のスイッチング素子３５はオフ状態）。
【００５６】
即ち、電源装置２０には、モータ１２に生じた回生電流が流入する。そして、こうした回生電流の発生により補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ２）に印加される逆起電圧は、補助電源１８の許容範囲を超える場合がある。
【００５７】
この点を踏まえ、本実施形態では、上記のように、補助電源１８の出力電圧Ｖ２とその第２の電圧閾値Ｖth２との比較により、こうした過大な逆起電圧の印加時にあるか否かを判定する。そして、その回生電流を、昇圧回路３３（上段側のスイッチング素子３４及び昇圧コイル３６）を介して、主電源１７に帰還させることにより、当該回生電流から補助電源１８を保護する構成となっている（保護モード）。
【００５８】
更に、本実施形態のＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第３の電流閾値Ｉth３よりも大きい場合（Ｉb＞Ｉth３）には、その制御モードを「故障モード」として、リレースイッチ３１がオフ状態となるように制御する（電源リレーオフ）。尚、本実施形態では、この場合、昇圧回路３３を構成する二つのスイッチング素子３４，３５はともにオン状態となるように制御される。そして、これにより、速やかにフェイルセーフを図ることによって、信頼性の向上を図る構成となっている。
【００５９】
次に、本実施形態のＥＣＵによる電源管理制御の処理手順について説明する。
図６のフローチャートに示すように、本実施形態のＥＣＵ１１（電源管理部３０）は、その電源管理制御において、先ず、電流センサ３８により検出された主電源１７の出力電流値（バッテリ電流）Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０１）。更に、ＥＣＵ１１は、その主電源１７の出力電流値Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１以下である場合（Ｉb≦Ｉth１、ステップ１０１：ＮＯ）には、続いて、電圧センサ３７により検出された補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１より大きいか否かを判定する（ステップ１０２）。そして、その補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１以下である場合（Ｖ２≦Ｖth１、ステップ１０２：ＮＯ）には、上記電源装置２０の制御モードを「充電モード（図４参照）」とする（ステップ１０３）。
【００６０】
また、上記ステップ１０２において、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１より大きいと判定した場合（Ｖ２＞Ｖth１、ステップ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、続いて補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２より大きいか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、その補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２以下である場合（Ｖ２≦Ｖth２、ステップ１０４：ＮＯ）には、上記電源装置２０の制御モードを「放電モード（図４参照）」とする（ステップ１０５）。
【００６１】
そして、上記ステップ１０４において、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２より大きいと判定した場合（Ｖ２＞Ｖth２、ステップ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、その制御モードを「保護モード（図４参照）」とする（ステップ１０６）。
【００６２】
一方、上記ステップ１０１において、主電源１７の出力電流値Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１よりも大きいと判定した場合（Ｉb＞Ｉth１、ステップ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、続いて、当該主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０７）。更に、ＥＣＵ１１は、その主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２以下である場合（Ｉb≦Ｉth２、ステップ１０７：ＮＯ）には、続いて、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１より大きいか否かを判定する（ステップ１０８）。そして、その補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１以下である場合（Ｖ２≦Ｖth１、ステップ１０８：ＮＯ）には、上記電源装置２０の制御モードを「充放電モード（図４参照）」とする（ステップ１０９）。
【００６３】
また、上記ステップ１０８において、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１より大きいと判定した場合（Ｖ２＞Ｖth１、ステップ１０８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、上記ステップ１０４を実行することにより、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２より大きいか否かを判定する。そして、その判定結果に応じた制御モードを選択する。
【００６４】
即ち、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２以下であると判定した場合（Ｖ２≦Ｖth２、ステップ１０４：ＮＯ）には「放電モード」を選択し（ステップ１０５）、第２の電圧閾値Ｖth２より大きいと判定した場合（Ｖ２＞Ｖth２、ステップ１０４：ＹＥＳ）には「保護モード」を選択する（ステップ１０６）。
【００６５】
また、上記ステップ１０７において、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２よりも大きいと判定した場合（Ｉb＞Ｉth２、ステップ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１１は、続いて、当該主電源１７の出力電流値Ｉbが第３の電流閾値Ｉth３よりも大きいか否かを判定する（ステップ１１０）。そして、その主電源１７の出力電流値Ｉbが第３の電流閾値Ｉth３以下である場合（Ｉb≦Ｉth３、ステップ１１０：ＮＯ）には、その制御モードを「放電モード」とし（ステップ１０５）、第３の電流閾値Ｉth３よりも大きい場合（Ｉb＞Ｉth３、ステップ１１０：ＹＥＳ）には、その制御モードを「故障モード」とする（ステップ１１１）。
【００６６】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）電源装置２０において、主電源１７及び補助電源１８は直列に接続される。また、電源装置２０は、一端に主電源１７の出力電圧Ｖ１が印加される昇圧コイル３６と、オン作動により導通して同昇圧コイル３６の他端を接地可能なスイッチング素子３５とを有した昇圧回路３３を備える。一方、電源管理手段としてのＥＣＵ１１（電源管理部３０）は、補助電源１８の出力電圧Ｖ２及び主電源１７の出力電流値Ｉbを検出する。そして、ＥＣＵ１１は、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１以下である場合には、昇圧回路３３により補助電源１８を充電すべくスイッチング素子３５をオン／オフさせるとともに、主電源１７の出力電流値Ｉbに基づいて、スイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比を可変する。
【００６７】
即ち、主電源１７及び補助電源１８が直列に接続される構成では、その補助電源１８の放電に伴い主電源１７から電流が引き出される。従って、上記構成のように、主電源１７の出力電流値Ｉbに基づき昇圧回路３３を構成するスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比を可変して当該昇圧回路３３を経由した電流の流れ（Ｉ２）を制御することにより、主電源１７から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。そして、その第１の電圧閾値Ｖth１として補助電源１８の蓄電状態が充電を必要とする水準にあるか否かを判定する際の基準値（充電電圧）を設定することにより、従来の電源装置に見られるような出力切替回路（図７参照）を廃して更なる構成の簡素化を図りつつ、安定的に主電源１７及び補助電源１８を用いた電力供給を行うことができる。加えて、常時、直列に接続された主電源１７及び補助電源１８による高電圧出力が可能になることで、モータ１２の回転特性、とりわけ高回転領域における特性が改善される。その結果、急操舵時等におけるアシスト力の追従性を向上させて、より優れた操舵フィーリングを実現することができる。
【００６８】
（２）ＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第１の電流閾値Ｉth１よりも大きい場合には、該出力電流値Ｉbが大きいほどスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比を小さくする。
【００６９】
即ち、通常、ＥＰＳにおいて、補助電源１８を必要とするような大電力を消費する状況は、所謂据え切り時等、ごく限られた場合のみであり、ほとんど電力を消費しない状態（直進保舵時や停車時非操舵時等）がかなりの割合を占めている。従って、第１の電流閾値Ｉth１として電力供給量が大きな状態にあるか否かを区分する値を設定し、主電源１７の出力電流値Ｉbに余裕のある状況において（Ｉb≦Ｉth１）、その昇圧回路３３による補助電源１８の充電を行うことにより、主電源１７から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。また、大電力の供給が要求される状況においても（Ｉb＞Ｉth１）、必ずしもその許容限度まで主電源１７の出力電流値Ｉbが上昇するわけではない。従って、上記構成のように、出力電流値Ｉbが大きいほどスイッチング素子３５のオンＤｕｔｙ比を小さくすることで、昇圧回路３３を経由した電流の流れを抑制しつつ補助電源１８の充電を行うことができる。そして、これにより、補助電源１８の消耗及びそれに伴う出力電圧Ｖ２の降下を抑えて、安定的に主電源１７及び補助電源１８を用いた電力供給を行うことができる。
【００７０】
（３）ＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２よりも大きい場合には、昇圧回路３３のスイッチング素子３５をオフ状態とする。
即ち、第２の電流閾値Ｉth２として主電源１７が持続的に出力可能な最大電流値に対応する値を設定するとともに、その主電源１７の出力電流値Ｉbが補助電源１８の充電に振り分ける余裕のない水準まで上昇した場合（Ｉb＞Ｉth２）には、昇圧回路３３による昇圧を停止することで、主電源１７から過大な電流が引き出されることを抑制することができる。従って、上記構成よれば、より安定的に主電源１７及び補助電源１８を用いた電力供給を行うことができる。
【００７１】
（４）ＥＣＵ１１は、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第１の電圧閾値Ｖth１より大きい場合には、昇圧回路３３のスイッチング素子３５をオフ状態とする。
即ち、補助電源１８の出力電圧Ｖ２がその充電を要する程度まで低下していない場合（Ｖ２＞Ｖth１）には、昇圧回路３３による補助電源１８の充電を停止することで、主電源１７から過大な電流が引き出される事態を避けることができる。従って、上記構成によれば、その主電源１７及び補助電源１８を用いた電力供給の安定性を更に向上させることができる。
【００７２】
（５）昇圧回路３３において、その昇圧コイル３６の他端と補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ３）との間には、逆流防止手段として、オン作動により両者間を導通するスイッチング素子３４が設けられる。そして、ＥＣＵ１１は、補助電源１８の出力電圧が第２の電圧閾値Ｖth２より大きい場合には、同スイッチング素子３４がオン状態とする。
【００７３】
即ち、電源装置２０には、モータ１２に生じた回生電流が流入する。そして、こうした回生電流の発生により補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ２）に印加される逆起電圧は、補助電源１８の許容範囲を超える場合がある。
【００７４】
この点を踏まえ、第２の電圧閾値Ｖth２として、補助電源１８の出力端子（接続点Ｐ２）に対する印加電圧が当該補助電源１８の許容電圧を超える水準にあるか否かを判定する際の基準値（最大許容電圧）を設定する。そして、上記構成により、その回生電流を、昇圧回路３３（上段側のスイッチング素子３４及び昇圧コイル３６）を介して主電源１７に帰還させることにより、当該回生電流から補助電源１８を保護することができる。その結果、その電力供給の安定性を更に高めることができる。
【００７５】
（６）主電源１７と補助電源１８との間には、リレースイッチ３１及び抵抗３２が介在される。そして、ＥＣＵ１１は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２よりも大きい場合には、リレースイッチ３１をオフ状態とする。
【００７６】
即ち、第３の電流閾値Ｉth３として、主電源１７の出力電流値Ｉbが、当該主電源１７の許容範囲を超えた水準にあるか否かを判定する際の基準値を設定する。そして、上記構成により、速やかにフェイルセーフを図ることによって、その信頼性の向上を図ることができる。
【００７７】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに適用してもよい。
【００７８】
・上記実施形態では、本発明をブラシ付の直流モータを駆動源とするＥＰＳ１に具体化したが、ブラシレスモータを駆動源とするＥＰＳに適用してもよい。
・上記実施形態では、補助電源１８は、大容量のキャパシタ（ＥＤＬＣ：電気二重層コンデンサ）により構成されることとした。しかし、これに限らず、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池、或いはその他の蓄電装置を補助電源の構成要素とするものに適用してもよい。そして、上記各実施形態のようにキャパシタ（コンデンサ）を用いる場合についても、その種類については、例えば、セラミックコンデンサ等、必ずしも電気二重層キャパシタに限るものではない。
【００７９】
・上記実施形態では、昇圧回路３３は、直列に接続された一対のスイッチング素子３４，３５の間の接続点Ｐ３に、一端に主電源１７の電圧Ｖbに基づく出力電圧Ｖ１が印加される昇圧コイル３６の他端を接続することにより形成される。そして、その第２のスイッチング素子としての上段側（出力側）のスイッチング素子３４（上段ＦＥＴ）を逆流防止手段としての機能させることとした。しかし、これに限らず、ダイオードを逆流防止手段として用いる構成に適用してもよい。このような構成としても、その上段側のスイッチング素子３４をオンとして回生電流を主電源１７に帰還させる「保護モード」を除き、上記実施例と同一の制御モードが実行可能であるとともに、同様の効果を得ることができる。
【００８０】
・上記実施形態では、「保護モード」は、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２以下であり（Ｉb以上Ｉth２）、且つ補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２よりも大きい場合（Ｖ２＞Ｖth２）に実行されることとした。しかし、これに限らず、主電源１７の出力電流値Ｉbが第２の電流閾値Ｉth２よりも大きい場合であっても、補助電源１８の出力電圧Ｖ２が第２の電圧閾値Ｖth２よりも大きい場合には「保護モード」に移行する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１７…主電源、１８…補助電源、２０…電源装置、２１…モータ制御部、２２…マイコン、２３…駆動回路、３０…電源管理部、３１…リレースイッチ、３３…昇圧回路、３４，３５…スイッチング素子、Ｄ…寄生ダイオード、Ｔon…オン時間、Ｔoff…オフ時間、３６…昇圧コイル、３７…電圧センサ、３８…電流センサ、４２…電源装置、４３…補助電源、４４…主電源、４６…リレースイッチ、４８，４９…スイッチング素子、５０…出力切替回路、５１…昇圧回路、５２，５３…スイッチング素子、５４…昇圧コイル、Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４…接続点、Ｖ１，Ｖ２，Ｖpig…出力電圧、Ｖth１，Ｖth２…電圧閾値、Ｖ３…昇圧電圧、Ｉb…出力電流値、Ｉth１，Ｉth２，Ｉth３…電流閾値。
【図１】
2011162113.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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