(57)【要約】【課題】補助電源の寿命が低下しにくいステアリング装置、および、その制御装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置１は、主電源４に電気的に接続されたキャパシタ５１、操舵トルクに基づいてアシストトルクを生じさせるアシストモータ３１、キャパシタ５１の充放電の動作およびアシストモータ３１の駆動を制御する制御装置４０を有している。制御装置４０は、充放電閾値に基づいて、主電源４のみによりアシストモータ３１に電力を供給する第１出力状態と、主電源４の電圧をキャパシタ５１により昇圧した状態でアシストモータ３１に電力を供給する第２出力状態とを切り替える。制御装置４０は、キャパシタ５１の温度が低いときの充放電閾値をキャパシタ５１の温度が高いときの充放電閾値よりも大きくする。【選択図】図２
2015157519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトにトルクを加えるアシストモータと、前記アシストモータに電力を供給する主電源の電力により充電される補助電源と、前記主電源、前記補助電源、および、前記アシストモータの電気的な接続関係を切り替える回路と
を有するステアリング装置を制御する制御装置であって、
前記主電源が前記ステアリング装置に供給する電力である電源電力が充放電閾値未満であることに基づいて、前記主電源の電力が前記補助電源により昇圧されない状態で前記アシストモータに供給されるように前記回路を設定し、
前記電源電力が前記充放電閾値以上であることに基づいて、前記主電源の電力が前記補助電源により昇圧され、その昇圧された電力が前記アシストモータに供給されるように前記回路を設定し、
前記補助電源の温度が低いときの前記充放電閾値を、前記補助電源の温度が高いときの前記充放電閾値よりも大きく設定する
ステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記補助電源の温度が第１温度未満の温度範囲である低温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値を、前記補助電源の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上の温度範囲である高温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値よりも大きく設定し、
前記補助電源の温度が前記第１温度以上かつ前記第２温度未満の温度範囲である中間温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値を、前記補助電源の温度が低くなるにつれて、前記補助電源の温度が前記高温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値から前記補助電源の温度が前記低温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値に向けて大きくする
請求項１に記載のステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記補助電源の温度に加えて、前記補助電源の残容量に応じて前記充放電閾値を変化させ、前記補助電源の残容量と前記充放電閾値との関係において、前記補助電源の残容量が所定残量未満のとき、前記補助電源の残容量が前記所定残量以上のときよりも前記充放電閾値を大きく設定する
請求項１または２に記載のステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記補助電源の残容量が前記補助電源の残容量の下限値以下となるとき、前記電源電力が前記充放電閾値以上であることに基づいて、前記主電源の電力が前記補助電源により昇圧されない状態で前記主電源の電力が前記アシストモータに供給されるように前記回路を設定し、前記電源電力が前記充放電閾値未満であることに基づいて、前記主電源の電力により前記補助電源が充電されるように前記回路を設定する
請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置を含むステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助電源を有するステアリング装置、および、その制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステアリング装置は、ステアリングシャフトにトルクを加えるアシストモータ、ならびに、主電源からアシストモータに供給される電力、および、アシストモータの出力を制御する制御装置を有する。
【０００３】
制御装置は、ステアリングホイールに作用するトルク等に基づいて、アシストモータに要求される出力である要求出力を算出し、この要求出力に基づいて、主電源に要求される電力である要求電力を算出し、この要求電力に基づいて主電源からアシストモータに供給される電力である電源電力を制御する。アシストモータの要求出力が大きくなるほど電源電力も大きくなるため、例えば、ステアリング装置を構成する転舵装置に大きな負荷がかかる場合には、主電源の放電量が過度に大きくなることにともない、主電源の残容量が主電源の寿命を低下させる水準まで低下するおそれがある。
【０００４】
このような問題を解消するため、改良された従来のステアリング装置は、さらに、主電源の電力を昇圧してアシストモータに供給する補助電源、ならびに、アシストモータ、主電源、および、補助電源の電気的な接続関係を切り替える回路を有する。
【０００５】
このステアリング装置の制御装置は、電源電力と充放電閾値との関係に基づいて、次のようにアシストモータへの電力の供給形態を選択する。電源電力が充放電閾値未満のとき、制御装置は、主電源および補助電源のうちの主電源の電力だけがモータに供給され、かつ、主電源の電力により補助電源が充電されるように回路を設定する。一方、電源電力が充放電閾値以上のとき、制御装置は、主電源の電力が補助電源により昇圧され、その昇圧された電力がモータに供給されるように回路を設定する。
【０００６】
補助電源が主電源の電力を昇圧してアシストモータに供給する場合、主電源だけがアシストモータに電力を供給する場合よりも主電源の放電量が小さくなる。このため、上記のように電力の供給形態が切り替えられることにより、電源電力が充放電閾値以上の場合、すなわち、主電源の放電量が過度に大きくなるおそれがある場合であっても、主電源の放電量が抑えられる。このため、主電源の残容量の低下に起因する寿命の低下が生じにくくなる。なお、特許文献１は、上記のような主電源および補助電源を有するステアリング装置の一例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６５３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、ステアリングホイールが据え切り操舵される場合のように転舵装置に大きな負荷がかかるとき、主電源の要求電力が特に大きくなる。このような場合に、補助電源が主電源の電力を昇圧してアシストモータに供給するとき、補助電源の放電量が大きくなる。そして、補助電源の内部抵抗が高いときには、その抵抗による損失に起因して、要求される補助電源の放電量よりも補助電源が実際に放電する放電量が大きくなる。このため、補助電源の残容量が補助電源の寿命を低下させる水準まで低下するおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、補助電源の寿命が低下しにくいステアリング装置、および、その制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔１〕本ステアリング装置の制御装置の独立した一形態によれば、ステアリングシャフトにトルクを加えるアシストモータと、前記アシストモータに電力を供給する主電源の電力により充電される補助電源と、前記主電源、前記補助電源、および、前記アシストモータの電気的な接続関係を切り替える回路とを有するステアリング装置を制御する制御装置であって、前記主電源が前記ステアリング装置に供給する電力である電源電力が充放電閾値未満であることに基づいて、前記主電源の電力が前記補助電源により昇圧されない状態で前記アシストモータに供給されるように前記回路を設定し、前記電源電力が前記充放電閾値以上であることに基づいて、前記主電源の電力が前記補助電源により昇圧され、その昇圧された電力が前記アシストモータに供給されるように前記回路を設定し、前記補助電源の温度が低いときの前記充放電閾値を、前記補助電源の温度が高いときの前記充放電閾値よりも大きく設定する。
【００１１】
補助電源の内部抵抗は、種々の要因により変化し、主として、補助電源の温度が低くなるにつれて内部抵抗が大きくなる。補助電源の温度が低いときの補助電源の内部抵抗は、補助電源の温度が高いときの補助電源の内部抵抗よりも大きい。このため、補助電源の温度が低いときには、補助電源の放電量が過度に大きくなるおそれがある。
【００１２】
一方、本制御装置は、上記〔１〕の構成を有するため、補助電源の温度が低いことにより、補助電源の内部抵抗が大きいと推定されるとき、充放電閾値が大きく設定される。このため、そのように充放電閾値が設定されない場合と比較して、電源電力が充放電閾値以上の大きさを持つ状況が生じにくくなる。このため、補助電源の内部抵抗が大きいことに起因して補助電源の放電量が過度に大きくなるおそれがあるときに、補助電源が放電する機会が少なくなる。このため、補助電源の寿命が低下しにくくなる。
【００１３】
〔２〕前記ステアリング装置の制御装置に従属した一形態によれば、前記補助電源の温度が第１温度未満の温度範囲である低温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値を、前記補助電源の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上の温度範囲である高温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値よりも大きく設定し、前記補助電源の温度が前記第１温度以上かつ前記第２温度未満の温度範囲である中間温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値を、前記補助電源の温度が低くなるにつれて、前記補助電源の温度が前記高温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値から前記補助電源の温度が前記低温度範囲に含まれるときの前記充放電閾値に向けて大きくする。
【００１４】
補助電源の内部抵抗と補助電源の温度との関係は、補助電源の温度が低くなるにつれて補助電源の内部抵抗が大きな傾きをもって補助電源の内部抵抗が増加する領域を含む。一方、上記〔１〕の制御装置による充放電閾値の設定形態は、例えば、補助電源の温度が第２温度未満のときに充放電閾値を大きく設定し、補助電源の温度が第２温度以上のときに充放電閾値を小さくする形態を含む。
【００１５】
この設定形態によれば、上記のような補助電源の内部抵抗と補助電源の温度との関係が十分に反映されていないため、補助電源の内部抵抗が小さいにもかかわらず充放電閾値が大きく設定されることがある。このため、主電源の電力を補助電源により昇圧することが好ましいときに、そのように主電源の電力が昇圧されず、主電源の負担が大きくなる。
【００１６】
一方、本制御装置は、上記〔２〕の構成を有するため、中間温度範囲を、補助電源の温度が低くなるにつれて補助電源の内部抵抗が大きな傾きをもって増加する領域と対応付けることにより、充放電閾値と補助電源の温度との関係に、補助電源の内部抵抗と補助電源の温度と関係が適切に反映される。このため、主電源の負担が大きくなることが抑制される。
【００１７】
〔３〕前記ステアリング装置の制御装置に従属した一形態によれば、前記補助電源の温度に加えて、前記補助電源の残容量に応じて前記充放電閾値を変化させ、前記補助電源の残容量と前記充放電閾値との関係において、前記補助電源の残容量が所定残量未満のとき、前記補助電源の残容量が前記所定残量以上のときよりも前記充放電閾値を大きく設定する。
【００１８】
補助電源の残容量が少ないときほど、補助電源の放電にともないその残容量がその寿命を低下させる水準まで低下するおそれが高くなる。一方、本制御装置は、上記〔３〕の構成を有するため、補助電源の残容量に応じて充放電閾値を設定しない場合と比較して、電源電力が充放電閾値以上の大きさを持つ状況が生じにくくなる。このため、補助電源の残容量が過度に少なくなるおそれがあるときに補助電源が放電する機会が少なくなる。このため、補助電源の寿命が低下しにくくなる。
【００１９】
〔４〕前記ステアリング装置の制御装置に従属した一形態によれば、前記補助電源の残容量が前記補助電源の残容量の下限値以下となるとき、前記電源電力が前記充放電閾値以上であることに基づいて、前記主電源の電力が前記補助電源により昇圧されない状態で前記主電源の電力が前記アシストモータに供給されるように前記回路を設定し、前記電源電力が前記充放電閾値未満であることに基づいて、前記主電源の電力により前記補助電源が充電されるように前記回路を設定する。
【００２０】
〔５〕本ステアリング装置の独立した一形態によれば、前記制御装置を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本制御装置および本ステアリング装置によれば、補助電源の寿命が低下しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態のステアリング装置の構成図。
【図２】実施形態のステアリング装置の回路構成を示すブロック図。
【図３】実施形態の各スイッチング素子の動作状態を示す表。
【図４】実施形態の各スイッチング素子の動作および電力の流れを示す回路図であり、（ａ）は第１出力状態の回路図、（ｂ）は第２出力状態の回路図、（ｃ）は第３出力状態の回路図。
【図５】実施形態の要求電力および電源電力の推移を示すグラフ。
【図６】キャパシタの温度とキャパシタの内部抵抗との関係を示すグラフ。
【図７】実施形態の充放電閾値とキャパシタの温度との関係を示すマップ。
【図８】実施形態のキャパシタの残容量と据え切り操舵回数との関係を示すグラフ。
【図９】実施形態の電源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】
【００２３】
図１を参照して、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成されたステアリング装置１の構成について説明する。
ステアリング装置１は、ステアリングホイール２が接続された操舵機構１０、操舵機構１０に接続され、転舵輪３を転舵させる転舵機構２０、ステアリングホイール２の操作を補助するアシスト機構３０、および、アシスト機構３０のアシストモータ３１に電圧を印加する補助電源装置５０を有している。また、ステアリング装置１には、アシスト機構３０および補助電源装置５０に電力を供給する主電源４、および、転舵輪３の回転速度に応じた信号を出力する車速センサ５が接続されている。
【００２４】
操舵機構１０は、ステアリングホイール２の回転軸となるステアリングシャフト１１を有している。ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２が連結されたコラムシャフト１２、コラムシャフト１２の下端部に連結されたインターミディエイトシャフト１３、および、インターミディエイトシャフト１３の下端部に連結されたピニオンシャフト１４を有している。コラムシャフト１２は、トーションバー１２Ａを有している。コラムシャフト１２には、トーションバー１２Ａのねじれ量に応じた信号を出力するトルクセンサ１５が取り付けられている。ピニオンシャフト１４の下部には、歯１４Ａが形成されている。
【００２５】
転舵機構２０は、ラックシャフト２１を有している。ラックシャフト２１の両端部は、タイロッド２３等を介して転舵輪３に接続されている。ラックシャフト２１の一部分には、歯２１Ａが形成されている。ピニオンシャフト１４の歯１４Ａおよびラックシャフト２１の歯２１Ａは、互いに噛み合わせられることによりラックアンドピニオン機構２２を構成している。
【００２６】
操舵機構１０および転舵機構２０によれば、ステアリングホイール２が操作されるとき、コラムシャフト１２、インターミディエイトシャフト１３、および、ピニオンシャフト１４が一体的に回転する。ピニオンシャフト１４の回転運動がラックアンドピニオン機構２２を介してラックシャフト２１の長手方向の移動に変換される。このラックシャフト２１の移動によりタイロッド２３等を介して転舵輪３が転舵する。
【００２７】
アシスト機構３０は、コラムシャフト１２に取り付けられている。アシスト機構３０は、ステアリングホイール２の操作を補助するアシストトルクを生成するアシストモータ３１、アシストモータ３１の出力軸の回転を減速する減速機３２、および、アシストモータ３１を制御する制御装置４０を有している。アシストモータ３１の一例は、３相ブラシレスモータである。減速機３２の一例は、互いに噛み合ったウォームシャフトおよびウォームホイールを含むウォームギヤである。アシストモータ３１の出力軸は、ウォームシャフトに接続されている。ウォームホイールは、コラムシャフト１２に接続されている。制御装置４０は、主電源４、車速センサ５、補助電源装置５０、トルクセンサ１５、および、アシストモータ３１と電気的に接続されている。制御装置４０は、トルクセンサ１５の信号に基づいて、運転者の操舵に応じた操舵トルク（以下、「操舵トルクτ」）を算出し、車速センサ５の信号に基づいて、車速ＶＳを算出する。制御装置４０は、アシストモータ３１の駆動を制御するアシスト制御と、補助電源装置５０の充放電の動作を制御する電源制御とを実行する。
【００２８】
アシスト機構３０によれば、次のようにコラムシャフト１２にアシストトルクが付与される。すなわち、制御装置４０は、アシスト制御により、操舵トルクτおよび車速ＶＳに基づいて運転者の操舵に応じたアシストトルクを算出する。制御装置４０は、アシストトルクに基づいて、アシストモータ３１の駆動を制御する。アシストモータ３１が駆動することによりアシストモータ３１の出力軸が回転する。アシストモータ３１の出力軸の回転トルクは、減速機３２を介してコラムシャフト１２に付与される。
【００２９】
図２を参照して、制御装置４０および補助電源装置５０の構成について説明する。
制御装置４０は、アシストモータ３１および補助電源装置５０を制御するためのマイコン４１、および、アシストモータ３１に供給する電力を制御するモータ駆動回路４４を有している。
【００３０】
マイコン４１は、電源制御として補助電源装置５０の充放電の動作を制御する電源管理部４２、および、アシスト制御としてアシストモータ３１のアシストトルクを発生させるためのモータ制御信号ＳＭをモータ駆動回路４４に出力するモータ制御部４３を有している。モータ制御部４３には、車速ＶＳおよび操舵トルクτが入力される。
【００３１】
モータ駆動回路４４は、アシストモータ３１の各相に対して２個のスイッチング素子が直列に接続された周知の構成を有する。
補助電源装置５０は、主電源４と直列に接続されている。補助電源装置５０は、補助電源としてのキャパシタ５１、主電源４の電圧（以下、「バッテリ電圧ＶＢ」）を昇圧してキャパシタ５１に印加する昇圧回路５２、ならびに、主電源４、キャパシタ５１、および、モータ駆動回路４４の電気的な接続関係を切り替える回路である充放電回路５３を有している。充放電回路５３は、主電源４からキャパシタ５１への充電およびキャパシタ５１からモータ駆動回路４４への放電を切り替える。
【００３２】
また、補助電源装置５０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４２に出力する電流センサ５４、および、キャパシタ５１の温度に応じた信号を電源管理部４２に出力する温度センサ５５を有している。温度センサ５５の一例は、サーミスタである。温度センサ５５は、補助電源装置５０においてキャパシタ５１と隣り合う部分に配置されている。
【００３３】
キャパシタ５１の一例は、リチウムイオンキャパシタである。キャパシタ５１は、昇圧回路５２および充放電回路５３と並列に接続されている。
昇圧回路５２は、スイッチング素子５２Ａ，５２Ｂおよび昇圧コイル５２Ｃを有している。スイッチング素子５２Ａ，５２Ｂの一例は、ＭＯＳＦＥＴである。上段側のスイッチング素子５２Ａは、キャパシタ５１および下段側のスイッチング素子５２Ｂのそれぞれに接続されている。下段側のスイッチング素子５２Ｂは、グラウンドに接続されている。昇圧コイル５２Ｃの一端は、スイッチング素子５２Ａとスイッチング素子５２Ｂとの接続点に接続されている。昇圧コイル５２Ｃの他端は、主電源４に接続されている。
【００３４】
スイッチング素子５２Ａのゲート部には、電源管理部４２の昇圧信号ＳＢ１が入力される。スイッチング素子５２Ｂのゲート部には、電源管理部４２の昇圧信号ＳＢ２が入力される。スイッチング素子５２Ａ，５２Ｂは、昇圧信号ＳＢ１，ＳＢ２に基づいてＰＷＭ駆動する。
【００３５】
充放電回路５３は、昇圧回路５２と直列に接続されている。充放電回路５３は、スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂを有する。スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂの一例は、ＭＯＳＦＥＴである。上段側のスイッチング素子５３Ａは、キャパシタ５１および下段側のスイッチング素子５３Ｂのそれぞれに接続されている。下段側のスイッチング素子５３Ｂは、主電源４に接続されている。充放電回路５３は、スイッチング素子５３Ａとスイッチング素子５３Ｂとの接続点においてモータ駆動回路４４に接続されている。
【００３６】
スイッチング素子５３Ａのゲート部には、電源管理部４２の充放電信号ＳＣＤ１が入力される。スイッチング素子５３Ｂのゲート部には、電源管理部４２の充放電信号ＳＣＤ２が入力される。スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂは、充放電信号ＳＣＤ１，ＳＣＤ２に基づいてオン状態およびオフ状態を変更する動作を行う。
【００３７】
図３および図４を参照して、主電源４および補助電源装置５０の充放電による出力状態について説明する。
主電源４および補助電源装置５０は、昇圧回路５２のスイッチング素子５２Ａ，５２Ｂおよび充放電回路５３のスイッチング素子５３Ａ，５３Ｂのそれぞれの動作により、第１出力状態、第２出力状態、および、第３出力状態を形成する。
【００３８】
図３に示されるように、第１出力状態は、スイッチング素子５２Ａがオフ状態、スイッチング素子５２Ｂがオフ状態、スイッチング素子５３Ａがオフ状態、および、スイッチング素子５３Ｂがオン状態となる。このため、図４（ａ）に示されるように、第１出力状態においては、主電源４がキャパシタ５１およびモータ駆動回路４４に電力を供給し、かつ、キャパシタ５１がモータ駆動回路４４に電力を供給しない。
【００３９】
図３に示されるように、第２出力状態は、スイッチング素子５２Ａがオフ状態、スイッチング素子５２Ｂがオフ状態、スイッチング素子５３Ａがオン状態、および、スイッチング素子５３Ｂがオフ状態となる。このため、図４（ｂ）に示されるように、第２出力状態においては、主電源４のバッテリ電圧ＶＢがキャパシタ５１により昇圧された状態でモータ駆動回路４４に電力が供給される。
【００４０】
図３に示されるように、第３出力状態は、スイッチング素子５２Ａ，５２ＢがＰＷＭ駆動、スイッチング素子５３Ａがオフ状態、および、スイッチング素子５３Ｂがオン状態となる。このため、図４（ｃ）に示されるように、第３出力状態においては、主電源４のバッテリ電圧ＶＢが昇圧回路５２により昇圧された状態でキャパシタ５１を急速充電する。
【００４１】
図５を参照して、電源制御におけるステアリング装置１の操作に基づく第１出力状態〜第３出力状態の切り替えについて説明する。なお、グラフＧ１は、要求電力の推移を示す。グラフＧ２は、太線により示され、電源電力ＰＳの推移を示す。また、図５を参照する以下の説明において、符号が付されたステアリング装置１に関する各構成要素は、図１または図２に記載されたステアリング装置１の各構成要素を示す。
【００４２】
なお、「要求電力」は、アシスト制御により主電源４に要求される電力を示す。ＥＳＰ要求電力は、車速ＶＳおよび操舵状態の変化に基づいて変化する。また、「電源電力ＰＳ」は、アシスト制御により主電源４が補助電源装置５０に供給する電力を示す。電源電力ＰＳは、バッテリ電流ＩＢおよびバッテリ電圧ＶＢに基づいて算出される。また、「充放電閾値ＫＥ」は、第１出力状態（第３出力状態）と第２出力状態と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。
【００４３】
制御装置４０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満のとき、電源制御により出力状態を第１出力状態に設定する。これにより、主電源４の電力により要求電力が補われるため、電源電力ＰＳと要求電力とが等しくなる。したがって、図５のグラフＧ１，Ｇ２により示されるように、電源電力ＰＳは、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未満となり、かつ、要求電力と等しくなる。
【００４４】
また、制御装置４０は、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、電源制御により出力状態を第２出力状態に設定する。このため、図５のグラフＧ２に示されるように、電源電力ＰＳは、要求電力が充放電閾値ＫＥ以上の期間において、充放電閾値ＫＥと等しくなる。すなわち、電源電力ＰＳは、要求電力が充放電閾値ＫＥ以上の期間においてピークカットされる。要求電力が充放電閾値ＫＥ以上の期間において、要求電力と充放電閾値ＫＥとの差分の電力は、キャパシタ５１により補われる。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ステアリングホイール２の据え切り操舵を実行する場合が挙げられる。
【００４５】
また、制御装置４０は、出力状態を第２出力状態に設定してキャパシタ５１がモータ駆動回路４４に放電した後、すなわち電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満となったとき、電源制御により出力状態を第３出力状態に設定する。これにより、キャパシタ５１は、急速に充電される。なお、図５のドットにより示した区間がキャパシタ５１の充電期間を示している。
【００４６】
なお、キャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値以下となるとき、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満であれば、第３出力状態に設定し、キャパシタ５１を充電する。一方、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ以上のとき、第１出力状態に設定する。この場合、キャパシタ５１の電圧がバッテリ電圧ＶＢよりも低ければ、主電源４の電力によりキャパシタ５１が充電される。また、キャパシタ５１の残容量の下限値は、キャパシタ５１の放電によりキャパシタ５１の寿命の低下、または、キャパシタ５１の許容量の低下が引き起こされることが抑制される残容量の下限値である。キャパシタ５１の残容量の下限値は、試験等により予め設定されている。
【００４７】
図６〜図８を参照して、充放電閾値ＫＥの設定について説明する。また、図６〜図８を参照する以下の説明において、符号が付されたステアリング装置１に関する各構成要素は、図１または図２に記載されたステアリング装置１の各構成要素を示す。
【００４８】
図６は、キャパシタ５１の温度とキャパシタ５１の内部抵抗との関係を示すグラフである。図６に示されるように、キャパシタ５１の内部抵抗は、キャパシタ５１の温度が低くなるにつれて大きくなる。特に、キャパシタ５１の温度が所定の温度Ｔ１未満の範囲において、キャパシタ５１の温度の低下に対するキャパシタ５１の内部抵抗の増加量が顕著に大きくなる。そして、キャパシタ５１の温度が温度Ｔ１未満の温度範囲においてキャパシタ５１が放電されたとき、キャパシタ５１の内部抵抗が大きいため、キャパシタ５１の電圧が急激に降下してしまう。すなわち、キャパシタ５１の残容量が急激に低下してしまう。これにより、キャパシタ５１の残容量（電圧）がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回りやすくなる。
【００４９】
一例として、図８のグラフＧ３０およびグラフＧ３１は、キャパシタ５１の温度にかかわらず充放電閾値ＫＥが一定値とした場合において、キャパシタ５１の温度が「２５℃」および「−３０℃」のときに連続して据え切り操舵したときのキャパシタ５１の電圧（残容量）の推移を示す。
【００５０】
グラフＧ３０により示されるように、キャパシタ５１の温度が「２５℃」のとき、キャパシタ５１の内部抵抗が小さいため、キャパシタ５１の放電による電圧降下が小さい。このため、連続して据え切り操舵してもキャパシタ５１の電圧がキャパシタ５１の残容量の下限値に対応する電圧（以下、「下限電圧ＣＬ」）を下回ることがない。
【００５１】
一方、グラフＧ３１により示されるように、キャパシタ５１の温度が「−３０℃」のとき、キャパシタ５１の内部抵抗が大きいため、キャパシタ５１の放電による電圧降下が大きい。このため、１回目の据え切り操舵においてキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬに達し、２回目以降の据え切り操舵においてキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬを下回る。すなわち、キャパシタ５１の温度が「−３０℃」の場合、１回目の据え切り操舵においてキャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値に達し、２回目以降の据え切り操舵においてキャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回る。
【００５２】
このように、キャパシタ５１の温度が低いとき、キャパシタ５１の放電によるキャパシタ５１の電圧降下が大きいため、キャパシタ５１が放電しにくくなることが好ましい。また、キャパシタ５１の残容量が少ない場合、キャパシタ５１の放電によりキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬを下回る可能性が高いため、キャパシタ５１が放電しにくくなることが好ましい。
【００５３】
そこで、制御装置４０の電源管理部４２には、図７に示される充放電閾値ＫＥのマップＭＰが記憶されている。マップＭＰは、キャパシタ５１の温度と充放電閾値ＫＥとの関係を示している。マップＭＰにおいて、図７のグラフＧ１１〜Ｇ１５は、キャパシタ５１の残容量と充放電閾値ＫＥとの関係を示している。グラフＧ１１は、キャパシタ５１が満充電のときの充放電閾値ＫＥを示している。グラフＧ１１〜Ｇ１５は、グラフＧ１１からグラフＧ１５に向かう順にキャパシタ５１の残容量が少なくなる。グラフＧ１１〜Ｇ１５に示されるとおり、充放電閾値ＫＥは、キャパシタ５１の残容量が少なくなるにつれて充放電閾値ＫＥが大きくなる。
【００５４】
マップＭＰは、高温度範囲ＲＴＨ、中間温度範囲ＲＴＭ、および、低温度範囲ＲＴＬにキャパシタ５１の温度を区分けしている。高温度範囲ＲＴＨは、温度Ｔ１よりも高い温度範囲である。温度Ｔ１は、図６の温度Ｔ１と対応する。温度Ｔ１の一例は、「０℃」である。中間温度範囲ＲＴＭは、温度Ｔ２以上かつ温度Ｔ１以下の温度範囲である。温度Ｔ２の一例は、「−１５℃」である。低温度範囲ＲＴＬは、温度Ｔ２未満の温度範囲である。なお、温度Ｔ１は「第２温度」に相当する。また、温度Ｔ２は「第１温度」に相当する。
【００５５】
以下、一例としてキャパシタ５１が満充電時（グラフＧ１１）の充放電閾値ＫＥについて説明する。なお、グラフＧ１２〜Ｇ１５は、充放電閾値ＫＥの値がグラフＧ１１よりも大きくなること以外、グラフＧ１１と同様の関係を示している。
【００５６】
高温度範囲ＲＴＨにおいて、充放電閾値ＫＥは、第１閾値Ｋ１となる。高温度範囲ＲＴＨにおいて、キャパシタ５１の温度にかかわらず第１閾値Ｋ１が維持されている。なお、第１閾値Ｋ１は、高温度範囲ＲＴＨに含まれる満充電のキャパシタ５１が放電したときにキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬを下回るおそれが小さい充放電閾値を示す。
【００５７】
低温度範囲ＲＴＬにおいて、充放電閾値ＫＥは、第１閾値Ｋ１よりも大きい第２閾値Ｋ２（Ｋ２＞Ｋ１）となる。低温度範囲ＲＴＬにおいて、キャパシタ５１の温度にかかわらず第２閾値Ｋ２が維持されている。なお、第２閾値Ｋ２は、低温度範囲ＲＴＬに含まれる満充電のキャパシタ５１が放電したときにキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬを下回るおそれが小さい充放電閾値を示す。
【００５８】
中間温度範囲ＲＴＭにおいて、充放電閾値ＫＥは、キャパシタ５１の温度が温度Ｔ１から低くなるにつれて第１閾値Ｋ１から大きくなる。そして、充放電閾値ＫＥは、キャパシタ５１の温度が温度Ｔ２のとき、第２閾値Ｋ２と一致する。
【００５９】
このような充放電閾値ＫＥのマップＭＰを用いた場合、キャパシタ５１の温度が「−３０℃」のとき、充放電閾値ＫＥが大きくなり、キャパシタ５１が放電しにくく、かつ、キャパシタ５１が放電したとしてもキャパシタ５１の放電量が少なくなる。このため、図８のグラフＧ２０により示されるように、キャパシタ５１の温度が「−３０℃」のとき、連続して据え切り操舵してもキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬを下回ることが回避される。すなわち、マップＭＰを用いた場合、キャパシタ５１の温度が「−３０℃」のとき、連続して据え切り操舵してもキャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回ることが回避される。
【００６０】
次に、図９を参照して、電源制御の処理手順について説明する。また、図９を参照する以下の説明において、符号が付されたステアリング装置１に関する各構成要素は、図１または図２に記載されたステアリング装置１の各構成要素を示す。
【００６１】
まず、制御装置４０は、以下のステップＳ１１〜ステップＳ１３において充放電閾値ＫＥを算出する。
（ａ１）キャパシタ５１の温度を取得する（ステップＳ１１）。
（ａ２）キャパシタ５１の残容量を取得する（ステップＳ１２）。
（ａ３）キャパシタ５１の温度およびキャパシタ５１の残容量に基づいて充放電閾値ＫＥを算出する（ステップＳ１３）。
【００６２】
制御装置４０は、ステップＳ１１において、温度センサ５５の信号に基づいてキャパシタ５１の温度を取得する。制御装置４０は、ステップＳ１２において、バッテリ電圧ＶＢに基づいてキャパシタ５１の残容量を取得する。制御装置４０は、ステップＳ１３において、図７に示されるマップＭＰを用いて、キャパシタ５１の温度およびキャパシタ５１の残容量から充放電閾値ＫＥを算出する。
【００６３】
次いで、制御装置４０は、以下のステップＳ１４およびステップＳ１５の判定に基づいて主電源４および補助電源装置５０の充放電による出力状態を第１出力状態〜第３出力状態のいずれかに設定する。
（ｂ１）電源電力ＰＳが充放電閾値以上か否か（ステップＳ１４）。
（ｂ２）キャパシタ５１が満充電か否か（ステップＳ１５）。
【００６４】
制御装置４０は、ステップＳ１４において肯定判定のとき、ステップＳ２１において第２出力状態に設定する。制御装置４０は、ステップＳ１４において否定判定、かつ、ステップＳ１５において肯定判定のとき、ステップＳ２２において第１出力状態に設定する。制御装置４０は、ステップＳ１４およびステップＳ１５において否定判定のとき、ステップＳ２３において第３出力状態に設定する。
【００６５】
ステアリング装置１は、以下の作用および効果を奏する。
（１）制御装置４０は、マップＭＰによりキャパシタ５１の温度が低いときの充放電閾値ＫＥをキャパシタ５１の温度が高いときの充放電閾値ＫＥよりも大きくしている。このため、キャパシタ５１の温度が低いとき、すなわち、キャパシタ５１の内部抵抗が大きいことに起因してキャパシタ５１の放電量が過度に大きくなるおそれがあるときに、キャパシタ５１が放電する機会が少なくなり、かつ、キャパシタ５１が放電したとしてもその放電量が少なくなる。また、充放電閾値ＫＥが大きいため、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満となる可能性が高くなる。このため、キャパシタ５１が充電されやすくなる。したがって、キャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回りにくくなる。このため、キャパシタ５１の寿命が低下しにくくなる。
【００６６】
（２）制御装置４０は、マップＭＰによりキャパシタ５１の残容量が少なくなるにつれて充放電閾値ＫＥを大きくしている。このため、キャパシタ５１の残容量が少なくなるにつれてキャパシタ５１が放電する機会が少なくなり、かつ、キャパシタ５１が放電したとしてもその放電量が少なくなる。また、電源電力ＰＳが充放電閾値ＫＥ未満となる可能性が高くなるため、キャパシタ５１が充電されやすくなる。したがって、キャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回りにくくなる。
【００６７】
（３）図６に示されるとおり、キャパシタ５１の内部抵抗とキャパシタ５１の温度との関係は、キャパシタ５１の温度が温度Ｔ１以下のとき、キャパシタ５１の温度が低くなるにつれてキャパシタ５１の内部抵抗が大きな傾きをもって増加する領域を含む。
【００６８】
一方、キャパシタ５１の温度が温度Ｔ１未満の温度範囲において充放電閾値ＫＥを第２閾値Ｋ２に設定し、キャパシタ５１の温度が温度Ｔ１以上のときに充放電閾値ＫＥを第１閾値Ｋ１に設定した場合、キャパシタ５１の内部抵抗とキャパシタ５１の温度との関係が十分に反映されない。このため、キャパシタ５１の内部抵抗が小さいにもかかわらず充放電閾値ＫＥが大きく設定されることがある。このため、主電源４の電圧をキャパシタ５１により昇圧することが好ましいときに、そのように主電源４の電力が昇圧されず、主電源４の負担が大きくなる機会が増加する。
【００６９】
一方、本実施形態の制御装置４０は、中間温度範囲ＲＴＭを、キャパシタ５１の温度が低くなるにつれてキャパシタ５１の内部抵抗が大きな傾きをもって増加する領域と対応付ける。すなわち、制御装置４０は、充放電閾値ＫＥを、中間温度範囲ＲＴＭにおいてキャパシタ５１の温度が低くなるにつれて大きく設定する。これにより、充放電閾値ＫＥとキャパシタ５１の温度との関係に、キャパシタ５１の内部抵抗とキャパシタ５１の温度と関係が適切に反映される。このため、キャパシタ５１の内部抵抗が小さくなる中間温度範囲ＲＴＭの高温側の範囲ではキャパシタ５１が放電しやすく、キャパシタ５１の内部抵抗が大きくなる中間温度範囲ＲＴＭの低温側の範囲ではキャパシタ５１が放電しにくい。このため、中間温度範囲ＲＴＭの高温側の範囲では、キャパシタ５１の放電の機会が増加するため、主電源４の負担を小さくすることができる。また中間温度範囲ＲＴＭの高温側の範囲では、キャパシタ５１の放電による電圧降下が小さいため、キャパシタ５１の放電によりキャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回りにくい。
【００７０】
一方、中間温度範囲ＲＴＭの低温側の範囲では、中間温度範囲ＲＴＭの高温側と比較してキャパシタ５１の内部抵抗が大きくなるため、キャパシタ５１の放電の機会を減らしている。このため、キャパシタ５１の残容量がキャパシタ５１の残容量の下限値を下回りにくくなる。
【００７１】
（４）キャパシタ５１の温度が低温度範囲ＲＴＬに属するときの充放電閾値ＫＥが、キャパシタ５１の温度が低温度範囲ＲＴＬに属さないときの充放電閾値ＫＥよりも大きく設定された場合であっても、その絶対値が小さい場合には、キャパシタ５１の内部抵抗が大きいときにキャパシタ５１が放電する機会が十分に減少しないおそれがある。
【００７２】
一方、制御装置４０によれば、キャパシタ５１の温度が低温度範囲ＲＴＬに属するときの充放電閾値ＫＥが、低温度範囲ＲＴＬに属するキャパシタ５１が放電したときにキャパシタ５１の電圧が下限電圧ＣＬを下回るおそれが小さい値に設定されている。このため、キャパシタ５１の内部抵抗が大きいときにキャパシタ５１が放電する機会がより少なくなる。
【００７３】
なお、本ステアリング装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本ステアリング装置は、例えば、以下に示される上記実施形態の変形例の形態を取り得る。
【００７４】
・変形例のマップＭＰは、中間温度範囲ＲＴＭを有していない。変形例のマップＭＰは、高温度範囲ＲＴＨおよび低温度範囲ＲＴＬの２つの範囲により区分される。変形例のマップＭＰは、高温度範囲ＲＴＨが温度Ｔ２以上の温度範囲となる、または、低温度範囲ＲＴＬが温度Ｔ１未満の温度範囲となる。
【００７５】
・変形例のマップＭＰは、高温度範囲ＲＴＨにおいてキャパシタ５１の温度が低くなるにつれて充放電閾値ＫＥが大きくなる。
・変形例のマップＭＰは、低温度範囲ＲＴＬにおいてキャパシタ５１の温度が低くなるにつれて充放電閾値ＫＥが大きくなる。
【００７６】
・変形例のマップＭＰは、低温度範囲ＲＴＬ、中間温度範囲ＲＴＭ、および、高温度範囲ＲＴＨを有しておらず、キャパシタ５１の温度が低くなるにつれて充放電閾値ＫＥが大きくなる。
【００７７】
・変形例の温度センサ５５は、キャパシタ５１のセル（図示略）の温度を検出する。
・変形例の補助電源装置５０は、複数個のキャパシタ５１を有する。
・変形例の補助電源装置５０は、補助電源としてリチウムイオン電池等の二次電池を有する。
【００７８】
・変形例のキャパシタ５１は、電気二重層コンデンサである。
・変形例の昇圧回路５２の各スイッチング素子５２Ａ，５２Ｂ、および、充放電回路５３の各スイッチング素子５３Ａ，５３Ｂは、ＩＢＧＴ、または、リレー等の電磁開閉器である。
【００７９】
・変形例のステアリング装置１は、ピニオンアシスト型またはラックアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成される。
・変形例のステアリング装置１は、電動ポンプを含む電動油圧式のアシスト装置、または、油圧式のアシスト装置を有する。
【符号の説明】
【００８０】
１…ステアリング装置、４…主電源、１１…ステアリングシャフト、３１…アシストモータ、４０…制御装置、５１…キャパシタ（補助電源）、５３…充放電回路（主電源、補助電源、および、アシストモータの電気的な接続関係を切り替える回路）、τ…操舵トルク、ＫＥ…充放電閾値、ＰＳ…電源電力、ＲＴＨ…高温度範囲、ＲＴＭ…中間温度範囲、ＲＴＬ…低温度範囲、Ｔ１…温度（第２温度）、Ｔ２…温度（第１温度）。
【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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【図６】
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【図７】
2015157519.tif 000009
【図８】
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【図９】
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