(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動により発電する発電機とバッテリとを並列に接続して備えた主電源と、
前記主電源と特定電気負荷との間に並列に接続され、前記主電源から出力される電力を充電し、充電した電力を使って前記特定電気負荷への電源供給を補助する副電源と
を備えた車両の電源装置において、
前記副電源に充電される充電容量が目標充電容量となるように前記副電源の充電を制御する充電容量制御手段と、
車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、
前記減速状態検出手段により検出された車両の減速状態に基づいて、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、前記目標充電容量を大きく設定する目標充電容量設定手段と、
前記副電源に流れる充電電流を上限値以下に制限する充電電流制限手段と、
前記減速状態検出手段により検出された車両の減速状態に基づいて、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、前記上限値を大きく設定する上限電流設定手段と
を備えたことを特徴とする車両の電源装置。
【請求項２】
前記特定電気負荷は、運転者の操舵操作をアシストする操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置の電気アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の車両の電源装置。
【請求項３】
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記目標充電容量設定手段は、
前記目標充電容量を、前記検出した車速が高速である場合には低速である場合に比べて小さく、かつ、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて大きく設定することを特徴とする請求項２記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記主電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記昇圧回路から前記特定電気負荷への電源供給回路に前記副電源を並列に接続した電源供給回路を構成するとともに、
前記充電容量制御手段は、前記昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより前記副電源の充電を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項記載の車両の電源装置。
【請求項５】
エンジンの駆動により発電する発電機とバッテリとを並列に接続して備えた主電源と、
前記主電源と特定電気負荷との間に並列に接続され、前記主電源から出力される電力を充電し、充電した電力を使って前記特定電気負荷への電源供給を補助する副電源と
を備えた車両の電源装置において、
前記副電源に流れる充電電流を上限値以下に制限する充電電流制限手段と、
車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、
前記減速状態検出手段により検出された車両の減速状態に基づいて、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、前記上限値を大きく設定する上限電流設定手段と
を備えたことを特徴とする車両の電源装置。
【請求項６】
前記主電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記昇圧回路から前記特定電気負荷への電源供給回路に前記副電源を並列に接続した電源供給回路を構成するとともに、
前記充電電流制限手段は、前記昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより前記副電源に流れる充電電流を制限することを特徴とする請求項５記載の車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の車載電気負荷に電源供給する主電源と、主電源により充電される副電源とを備えた車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、電動パワーステアリング装置においては、操舵ハンドルの回動操作に対して操舵アシストトルクを付与するように電動モータを備え、この電動モータの通電制御を行って操舵アシストトルクを調整する。こうした電動パワーステアリング装置は、その電源として車載電源（バッテリおよび発電機）を使用するが消費電力が大きい。そのため、例えば、特許文献１に提案された装置では、車載電源を補助する副電源を備えている。この副電源は、車載電源（以下、主電源と呼ぶ）からモータ駆動回路への電源供給ラインに並列に接続されて主電源により充電され、充電された電力を使ってモータ駆動回路へ電源供給できる構成になっている。
【０００３】
この特許文献１に提案された装置は、副電源からモータ駆動回路への給電／非給電を切り替えるためのスイッチを備え、電動モータを作動させる目標電力が閾値を上回ったときに給電用スイッチをオンして副電源からモータ駆動回路への電源供給回路を形成する。また、主電源から副電源への充電／非充電を切り替えるためのスイッチを備え、副電源の両端子間電圧に基づいて副電源が満充電状態でないと判断した場合に、充電用スイッチをオンして主電源の電力を副電源に充電する。
【特許文献１】特開２００７−９１１２２
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に提案された装置は、単に、副電源の両端子間電圧が基準電圧よりも低下したときに副電源を充電するものであり、車両の走行状態に応じた効果的な充電制御が行われているとは言えない。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、副電源を車両の走行状態に応じて効果的に充電することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、エンジンの駆動により発電する発電機とバッテリとを並列に接続して備えた主電源と、前記主電源と特定電気負荷との間に並列に接続され、前記主電源から出力される電力を充電し、充電した電力を使って前記特定電気負荷への電源供給を補助する副電源とを備えた車両の電源装置において、前記副電源に充電される充電容量が目標充電容量となるように前記副電源の充電を制御する充電容量制御手段と、車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、前記減速状態検出手段により検出された車両の減速状態に基づいて、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、前記目標充電容量を大きく設定する目標充電容量設定手段と、前記副電源に流れる充電電流を上限値以下に制限する充電電流制限手段と、前記減速状態検出手段により検出された車両の減速状態に基づいて、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、前記上限値を大きく設定する上限電流設定手段とを備えたことにある。
【０００７】
この発明においては、主電源と特定電気負荷との間に副電源が並列接続されているため、主電源の電力は特定電気負荷だけでなく副電源にも供給される。副電源は、主電源から供給された電力を充電し、充電した電力を使って特定電気負荷への電源供給を補助する。充電容量制御手段は、この副電源に充電される充電容量が目標充電容量となるように副電源の充電を制御する。
【０００８】
車両が減速している場合は、車両の運動エネルギーがブレーキによって消費されている状況となっていることが多い。そうした状況においては、運動エネルギーが余っていることになる。そこで、本発明においては、減速状態検出手段と目標充電容量設定手段とを備え、余剰になった運動エネルギーを積極的に回収し、副電源の充電に利用する。
【０００９】
減速状態検出手段は、車両の減速状態（車速が低下していく状態）を検出する。減速状態検出手段としては、例えば、車速検出手段を備え、車速から減速度を計算する構成を採用することができる。また、ブレーキ操作を検出するブレーキ検出手段を備え、ブレーキ操作から車両の減速状態を検出する構成であってもよい。また、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧検出手段を備え、ブレーキ圧から車両の減速状態を検出することもできる。また、車両の前後加速度を検出する加速度検出手段を備え、前後加速度から車両の減速状態を検出することもできる。
【００１０】
目標充電容量設定手段は、車両が減速している場合には車両が減速していない場合に比べて副電源の目標充電容量を大きく設定する。従って、車両が減速している場合には、充電容量制御手段が、大きくなった目標充電容量に基づいて副電源の充電を制御するため、余剰になった運動エネルギーを発電機を介して副電源の充電に有効に利用することができる。この結果、副電源を効率よく充電することができ、特定電気負荷に対して電源供給能力を高めることができる。
また、充電電流制限手段が、副電源に流れる充電電流を上限値以下に制限することにより主電源と副電源との間に過電流が流れないようにして電源装置を保護する。上限電流設定手段は、車両が減速している場合には車両が減速していない場合に比べて充電電流の上限値を大きく設定する。従って、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、目標充電容量と充電電流の上限値との両方が大きく設定されるため、短時間で効率よく副電源を充電することができる。
【００１１】
尚、減速状態検出手段により車両の減速度合いを検出し、車両の減速度合いが大きいほど目標充電容量を大きく設定するようにしてもよい。また、充電容量制御手段は、例えば、副電源に充電される充電容量を検出する充電容量検出手段を備え、この検出した充電容量が目標充電容量となるように充電制御するとよい。また、減速状態検出手段により車両の減速度合いを検出し、車両の減速度合いが大きいほど上限値を大きく設定するようにしてもよい。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記特定電気負荷は、運転者の操舵操作をアシストする操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置の電気アクチュエータであることにある。
【００１５】
この発明は、運転者の操舵操作をアシストする操舵アシストトルクを発生する電動パワーステアリング装置の電気アクチュエータを特定電気負荷としたものである。電動パワーステアリング装置においては、大きな操舵アシストトルクを発生させる必要から電気アクチュエータの消費電力が大きい。そこで、本発明においては、電気アクチュエータで大電力を消費するときに、副電源で電力供給を補助できるようにしている。
【００１６】
副電源の充電容量が低下していると操舵アシスト性能に影響を及ぼすが、本発明においては、車両が減速状態にあるときに、余剰になった運動エネルギーを発電機を介して副電源の充電に有効に利用することができる。この結果、副電源を高い電源供給能力に維持することが可能となり、良好な操舵アシスト性能を維持することができる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、車速を検出する車速検出手段を備え、前記目標充電容量設定手段は、前記目標充電容量を、前記検出した車速が高速である場合には低速である場合に比べて小さく、かつ、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて大きく設定することにある。
【００１８】
この発明においては、目標充電容量が車両の減速状態と車速とに基づいて設定される。電動パワーステアリング装置においては、高速走行時には大きな操舵アシストトルクが不要となり電気アクチュエータで消費される電力が小さい。従って、副電源に充電しておく充電容量は、高速走行時には低速走行時に比べて少なくてよい。そこで、本発明においては、車速が高速である場合には低速である場合に比べて目標充電容量を小さく設定するため、副電源の充電容量が適正となり良好な操舵アシスト性能を維持しつつ副電源の寿命を延ばすことができる。また、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて目標充電容量を大きく設定するため、余剰になった運動エネルギーを発電機を介して副電源の充電に有効に利用することができ、その後の車両停止状態あるいは低速走行状態における操舵操作時での大電力消費に早く備えることができる。
【００１９】
本発明の他の特徴は、前記主電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記昇圧回路から前記特定電気負荷への電源供給回路に前記副電源を並列に接続した電源供給回路を構成するとともに、前記充電容量制御手段は、前記昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより前記副電源の充電を制御することにある。
【００２０】
この発明によれば、主電源の出力電圧が昇圧回路により昇圧され、昇圧された電力が特定電気負荷および副電源に供給される。この場合、副電源は、昇圧回路の昇圧電圧が副電源の出力電圧よりも高い場合に充電される。
【００２１】
一方、特定電気負荷への電源供給源は、昇圧回路の昇圧電圧と副電源の出力電圧（電源電圧）とのバランス（電圧の大小関係）で自然に切り替わる。つまり、昇圧回路の昇圧電圧が副電源の出力電圧よりも高い場合には、昇圧回路の出力が特定電気負荷に供給され、昇圧回路の昇圧電圧が副電源の出力電圧よりも低い場合には、副電源の出力が特定電気負荷に供給される。従って、昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより副電源の充電と放電とを簡単に制御することができる。このことを利用して、充電容量制御手段は、副電源の充電容量が目標充電容量となるように昇圧回路の昇圧電圧を制御する。
【００２２】
本発明の他の特徴は、エンジンの駆動により発電する発電機とバッテリとを並列に接続して備えた主電源と、前記主電源と特定電気負荷との間に並列に接続され、前記主電源から出力される電力を充電し、充電した電力を使って前記特定電気負荷への電源供給を補助する副電源とを備えた車両の電源装置において、前記副電源に流れる充電電流を上限値以下に制限する充電電流制限手段と、車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、前記減速状態検出手段により検出された車両の減速状態に基づいて、車両が減速している場合には減速していない場合に比べて、前記上限値を大きく設定する上限電流設定手段とを備えたことにある。
【００２３】
この発明においては、充電電流制限手段が、副電源に流れる充電電流を上限値以下に制限することにより主電源と副電源との間に過電流が流れないようにして電源装置を保護する。上限電流設定手段は、車両が減速している場合には車両が減速していない場合に比べて充電電流の上限値を大きく設定する。従って、短時間で副電源を充電することができる。この結果、減速時に余剰になっている運動エネルギーを有効利用することができる。
【００２４】
本発明の他の特徴は、前記主電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記昇圧回路から前記特定電気負荷への電源供給回路に前記副電源を並列に接続した電源供給回路を構成するとともに、前記充電電流制限手段は、前記昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより前記副電源に流れる充電電流を制限することにある。
【００２５】
この発明においては、昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより、昇圧電圧と副電源の出力電圧との電圧差を調整することができる。従って、充電電流制限手段は、昇圧回路の昇圧電圧を制御することにより副電源に流れる充電電流を簡単に制限することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る車両の電源装置について図面を用いて説明する。図１は、実施形態として車両の電源装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。
【００２７】
この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ２０と、電動モータ２０を駆動するためのモータ駆動回路３０と、主電源１００の出力電圧を昇圧してモータ駆動回路３０に電源供給する昇圧回路４０と、昇圧回路４０とモータ駆動回路３０との間の電源供給回路に並列接続される副電源５０と、電動モータ２０および昇圧回路４０の作動を制御する電子制御装置６０とを主要部として備えている。
【００２８】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回転操作により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲを転舵するための機構で、操舵ハンドル１１を上端に一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備える。このステアリングシャフト１２の下端には、ピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合って、ラックバー１４とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、タイロッド１５Ｌ，１５Ｒを介して左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲのナックル（図示略）が操舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲは、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００２９】
ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ２０が組み付けられている。電動モータ２０の回転軸は、ボールねじ機構１６を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲに転舵力を付与して操舵操作をアシストする。ボールねじ機構１６は、減速機および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２０の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。
【００３０】
ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ２１が設けられる。操舵トルクセンサ２１は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクに応じた信号を出力する。この操舵トルクセンサ２１から出力される信号により検出される操舵トルクの値を、以下、操舵トルクＴｘと呼ぶ。操舵トルクＴｘは、正負の値により操舵ハンドル１１の操作方向が識別される。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の右方向への操舵時における操舵トルクＴｘを正の値で、操舵ハンドル１１の左方向への操舵時における操舵トルクＴｘを負の値で示す。従って、操舵トルクＴｘの大きさは、その絶対値の大きさとなる。
【００３１】
電動モータ２０には、回転角センサ２２が設けられる。この回転角センサ２２は、電動モータ２０内に組み込まれ、電動モータ２０の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力する。この回転角センサ２２の検出信号は、電動モータ２０の回転角および回転角速度の計算に利用される。一方、この電動モータ２０の回転角は、操舵ハンドル１１の操舵角に比例するものであるので、操舵ハンドル１１の操舵角としても共通に用いられる。また、電動モータ２０の回転角を時間微分した回転角速度は、操舵ハンドル１１の操舵角速度に比例するものであるため、操舵ハンドル１１の操舵速度としても共通に用いられる。以下、回転角センサ２２の出力信号により検出される操舵ハンドル１１の操舵角の値を操舵角θｘと呼び、その操舵角θｘを時間微分して得られる操舵角速度の値を操舵速度ωｘと呼ぶ。操舵角θｘは、正負の値により操舵ハンドル１１の中立位置に対する右方向および左方向の舵角をそれぞれ表す。本実施形態においては、操舵ハンドル１１の中立位置を「０」とし、中立位置に対する右方向への舵角を正の値で示し、中立位置に対する左方向への舵角を負の値で示す。
【００３２】
モータ駆動回路３０は、ＭＯＳＦＥＴからなる６個のスイッチング素子３１〜３６により３相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とを直列接続した回路と、第３スイッチング素子３３と第４スイッチング素子３４とを直列接続した回路と、第５スイッチング素子３５と第６スイッチング素子３６とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における２つのスイッチング素子間（３１−３２，３３−３４，３５−３６）から電動モータ２０への電源供給ライン３７を引き出した構成を採用している。
【００３３】
モータ駆動回路３０から電動モータ２０への電源供給ライン３７には、電流センサ３８が設けられる。この電流センサ３８は、各相ごとに流れる電流をそれぞれ検出（測定）し、その検出した電流値に対応した検出信号を電子制御装置６０に出力する。以下、この測定された電流値を、モータ電流ｉuvwと呼ぶ。また、この電流センサ３８をモータ電流センサ３８と呼ぶ。
【００３４】
各スイッチング素子３１〜３６は、それぞれゲートが電子制御装置６０のアシスト制御部６１（後述する）に接続され、アシスト制御部６１からのＰＷＭ制御信号によりデューティ比が制御される。これにより電動モータ２０の駆動電圧が目標電圧に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子３１〜３６を構成するＭＯＳＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。
【００３５】
次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。
電動パワーステアリング装置の電源装置は、主電源１００と、主電源１００の出力電圧を昇圧する昇圧回路４０と、昇圧回路４０とモータ駆動回路３０とのあいだに並列に接続される副電源５０と、電子制御装置６０に設けられ昇圧回路４０の昇圧電圧を制御する電源制御部６２とを備える。こうした電源装置から電源供給される電動モータ２０及びモータ駆動回路３０が、本発明の特定電気負荷に相当する。
【００３６】
主電源１００は、定格出力電圧１２Ｖの一般的な車載バッテリである主バッテリ１０１と、エンジンの回転により発電する定格出力電圧１４Ｖのオルタネータ１０２とを並列接続して構成される。従って、主電源１００は、１４Ｖ系の車載電源を構成している。主バッテリ１０１が本発明のバッテリに相当し、オルタネータ１０２が本発明の発電機に相当する。
【００３７】
主電源１００は、電動パワーステアリング装置だけでなく、ヘッドライト等の他の車載電気負荷への電源供給も共通して行う。主バッテリ１０１の電源端子（＋端子）には、電源供給元ライン１０３が接続され、グランド端子には接地ライン１１１が接続される。この電源供給元ライン１０３と接地ラインとの間にオルタネータ１０２が接続される。
【００３８】
電源供給元ライン１０３は、制御系電源ライン１０４と駆動系電源ライン１０５とに分岐する。制御系電源ライン１０４は、電子制御装置６０のみに電源供給するための電源ラインとして機能する。駆動系電源ライン１０５は、モータ駆動回路３０と電子制御装置６０との両方に電源供給する電源ラインとして機能する。
【００３９】
制御系電源ライン１０４には、イグニッションスイッチ１０６が接続される。駆動系電源ライン１０５には、電源リレー１０７が接続される。この電源リレー１０７は、電子制御装置６０のアシスト制御部６１からの制御信号によりオンして電動モータ２０への電力供給回路を形成するものである。制御系電源ライン１０４は、電子制御装置６０の電源＋端子に接続されるが、その途中で、イグニッションスイッチ１０６よりも負荷側（電子制御装置６０側）においてダイオード１０８を備えている。このダイオード１０８は、カソードを電子制御装置６０側、アノードを主電源１００側に向けて設けられ、電源供給方向にのみ通電可能とする逆流防止素子である。
【００４０】
駆動系電源ライン１０５には、電源リレー１０７よりも負荷側において制御系電源ライン１０４と接続する連結ライン１０９が分岐して設けられる。この連結ライン１０９は、制御系電源ライン１０４のダイオード１０８接続位置よりも電子制御装置６０側に接続される。また、連結ライン１０９には、ダイオード１１０が接続される。このダイオード１１０は、カソードを制御系電源ライン１０４側に向け、アノードを駆動系電源ライン１０５側に向けて設けられる。従って、連結ライン１０９を介して駆動系電源ライン１０５から制御系電源ライン１０４には電源供給できるが、制御系電源ライン１０４から駆動系電源ライン１０５には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン１０５および接地ライン１１１は昇圧回路４０に接続される。また、接地ライン１１１は、電子制御装置６０の接地端子にも接続される。
【００４１】
昇圧回路４０は、駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間に設けられるコンデンサ４１と、コンデンサ４１の接続点より負荷側の駆動系電源ライン１０５に直列に設けられる昇圧用コイル４２と、昇圧用コイル４２の負荷側の駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間に設けられる第１昇圧用スイッチング素子４３と、第１昇圧用スイッチング素子４３の接続点より負荷側の駆動系電源ライン１０５に直列に設けられる第２昇圧用スイッチング素子４４と、第２昇圧用スイッチング素子４４の負荷側の駆動系電源ライン１０５と接地ライン１１１との間に設けられるコンデンサ４５とから構成される。昇圧回路４０の二次側には、昇圧電源ライン１１２が接続される。
【００４２】
本実施形態においては、この昇圧用スイッチング素子４３，４４としてＭＯＳＦＥＴを用いるが，他のスイッチング素子を用いることも可能である。また、図中に回路記号で示すように、昇圧用スイッチング素子４３，４４を構成するＭＯＳＦＥＴには、構造上ダイオードが寄生している。
【００４３】
昇圧回路４０は、電子制御装置６０の電源制御部６２により昇圧制御される。電源制御部６２は、第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のゲートに所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子４３，４４をオン・オフし、主電源１００から供給された電源を昇圧して昇圧電源ライン１１２に所定の出力電圧を発生させる。この場合、第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４は、互いにオン・オフ動作が逆になるように制御される。昇圧回路４０は、第１昇圧用スイッチング素子４３をオン、第２昇圧用スイッチング素子４４をオフにして昇圧用コイル４２に短時間だけ電流を流して昇圧用コイル４２に電力をため、その直後に、第１昇圧用スイッチング素子４３をオフ、第２昇圧用スイッチング素子４４をオンにして昇圧用コイル４２にたまった電力を出力するように動作する。
【００４４】
第２昇圧用スイッチング素子４４の出力電圧は、コンデンサ４５により平滑される。従って、安定した昇圧電源が昇圧電源ライン１１２から出力される。この場合、周波数特性の異なる複数のコンデンサを並列に接続して平滑特性を向上させるようにしてもよい。また、昇圧回路４０の入力側に設けたコンデンサ４１により、主電源１００側へのノイズが除去される。
【００４５】
昇圧回路４０の昇圧電圧（出力電圧）は、第１、第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比の制御（ＰＷＭ制御）により調整可能となっており、第２昇圧用スイッチング素子４４のオンデューティ比（オンする時間の比率）が高いほど昇圧電圧は高くなる。本実施形態における昇圧回路４０は、例えば、２０Ｖ〜５０Ｖの範囲で昇圧電圧を調整できるように構成される。尚、昇圧回路４０として、汎用のＤＣ−ＤＣコンバータを使用することもできる。
【００４６】
昇圧電源ライン１１２は、昇圧駆動ライン１１３と充放電ライン１１４とに分岐する。昇圧駆動ライン１１３は、モータ駆動回路３０の電源入力部に接続される。充放電ライン１１４は、副電源５０のプラス端子に接続される。
【００４７】
副電源５０は、昇圧回路４０から出力される電力を充電し、モータ駆動回路３０で大電力を必要としたときに、主電源１００を補助してモータ駆動回路３０に電源供給する蓄電装置である。従って、副電源５０は、昇圧回路４０の昇圧電圧相当の電圧を維持できるように複数の蓄電セルを直列に接続して構成される。副電源５０の接地端子は、接地ライン１１１に接続される。この副電源として、例えば、キャパシタ（電気二重層コンデンサ）を用いることができる。
【００４８】
副電源５０は、電子制御装置６０に対しても電源供給できるように構成されており、主電源１００から電子制御装置６０に電源供給を良好に行えなくなったときに、主電源１００に代わって電子制御装置６０に電源供給するように構成されている。尚、電子制御装置６０は、副電源５０から供給される電源の電圧を降圧する図示しない降圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を受電部に内蔵しており、この降圧回路により適正電圧に調整する。
【００４９】
昇圧回路の出力側には、電圧センサ５１が設けられる。電圧センサ５１は、昇圧電源ライン１１２と接地ライン１１１との間の電圧を検出し、その検出値に応じた信号を電源制御部６２に出力する。この回路構成においては、昇圧電源ライン１１２に充放電ライン１１４が接続されるため、電圧センサ５１により測定される測定値は、昇圧回路４０の出力電圧（昇圧電圧）と副電源５０の出力電圧（電源電圧）との高い方の電圧値となる。以下、電圧センサ５１により測定された電圧値を出力電圧ｖoutと呼ぶ。
【００５０】
また、充放電ライン１１４には、副電源５０に流れる電流を検出する副電源電流センサ５２が設けられる。副電源電流センサ５２は、電流の向き、つまり、昇圧回路４０から副電源５０に流れる充電電流と、副電源５０からモータ駆動回路３０に流れる放電電流とを区別して、それらの大きさを測定し、測定値に応じた検出信号を電源制御部６２に出力する。以下、この副電源電流センサ５２にて検出された電流の測定値を副電源電流ｉsubと呼ぶ。本実施形態において副電源電流ｉsubは、充電電流として流れるときには正の値を使い、放電電流として流れるときには負の値を使って表す。
【００５１】
電子制御装置６０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、その機能から、アシスト制御部６１と電源制御部６２とに大別される。アシスト制御部６１は、操舵トルクセンサ２１、回転角センサ２２、モータ電流センサ３８、車速センサ２３を接続し、操舵トルクＴｘ、操舵角θｘ、モータ電流ｉuvw、車速Ｖｘを表すセンサ信号を入力する。アシスト制御部６１は、これらのセンサ信号に基づいて、モータ駆動回路３０にＰＷＭ制御信号を出力して電動モータ２０を駆動制御し、運転者の操舵操作をアシストする。
【００５２】
電源制御部６２は、昇圧回路４０の昇圧制御を行うことにより副電源５０の充電と放電とを制御する。電源制御部６２には、電圧センサ５１，副電源電流センサ５２を接続し、出力電圧ｖout，副電源電流ｉsubを表すセンサ信号を入力する。電源制御部６２は、アシスト制御部６１と相互に信号授受できるように構成され、アシスト制御部６１に入力された車速Ｖｘ、モータ電流ｉuvwを表すセンサ信号も入力できるようになっている。電源制御部６２は、これらセンサ信号に基づいて、昇圧回路４０にＰＷＭ制御信号を出力する。昇圧回路４０は、入力したＰＷＭ制御信号にしたがって第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のデューティ比を制御することにより、その出力電圧である昇圧電圧を変化させる。
【００５３】
次に、電子制御装置６０のアシスト制御部６１が行う操舵アシスト制御処理について説明する。図２は、アシスト制御部６１により実施される操舵アシスト制御ルーチンを表し、電子制御装置６０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。操舵アシスト制御ルーチンは、イグニッションスイッチ１０６の投入（オン）により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。
【００５４】
本制御ルーチンが起動すると、アシスト制御部６１は、まず、ステップＳ１１において、車速センサ２３によって検出された車速Ｖｘと、操舵トルクセンサ２１によって検出された操舵トルクＴｘとを読み込む。
【００５５】
続いて、ステップＳ１２において、図３に示すアシストトルクテーブルを参照して、入力した車速Ｖｘおよび操舵トルクＴｘに応じて設定される基本アシストトルクＴasを計算する。アシストトルクテーブルは、操舵トルクＴｘが増加するにしたがって基本アシストトルクＴasが増加するように操舵トルクＴｘと基本アシストトルクＴasとの関係を設定し、しかも、両者の関係を車速Ｖｘが低くなるほど操舵トルクＴｘに対する基本アシストトルクＴasが大きくなるように設定するもので、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶される。尚、図３のアシストトルクテーブルは、右方向の操舵トルクＴｘに対する基本アシストトルクＴasの特性を表すが、左方向の特性については方向が反対になるだけで絶対値でみれば同じである。
【００５６】
続いて、アシスト制御部６１は、ステップＳ１３において、この基本アシストトルクＴasに補償トルクを加算して目標指令トルクＴ＊を計算する。この補償トルクは、例えば、操舵角θｘに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵速度ωｘに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、回転角センサ２２にて検出した電動モータ２０の回転角（操舵ハンドル１１の操舵角θｘに相当）を入力して行う。また、操舵速度ωｘについては、操舵ハンドル１１の操舵角θｘを時間で微分して求める。
【００５７】
次に、アシスト制御部６１は、ステップＳ１４において、目標指令トルクＴ＊に比例した目標電流ｉas＊を計算する。目標電流ｉas＊は、目標指令トルクＴ＊をトルク定数で除算することにより求められる。
【００５８】
続いて、アシスト制御部６１は、ステップＳ１５において、電動モータ２０に流れるモータ電流ｉuvwをモータ電流センサ３８から読み込む。続いて、ステップＳ１６において、このモータ電流ｉuvwと先に計算した目標電流ｉas＊との偏差Δｉを計算し、この偏差Δｉに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧ｖ＊を計算する。
【００５９】
そして、アシスト制御部６１は、ステップＳ１７において、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３０に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、モータ駆動回路３０のスイッチング素子３１〜３６のデューティ比が制御されて、運転者の操舵操作に応じた所望のアシストトルクが得られる。
【００６０】
こうした操舵アシスト制御の実行中においては、特に、据え切り操作時や、低速走行でのハンドル操作時において大きな電力が必要とされる。しかし、一時的な大電力消費に備えて主電源１００の大容量化を図ることは好ましくない。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置においては、主電源１００の大容量化を図らずに、一時的な大電力消費時に電源供給を補助する副電源５０を備える。また、電動モータ２０を効率的に駆動するために昇圧回路４０を備え、昇圧した電力をモータ駆動回路３０および副電源５０に供給するシステムを構成している。
【００６１】
こうした電源供給システムを構成した場合、主電源１００と副電源５０との両方を使うことにより電動パワーステアリング装置の性能（アシスト性能）をフルに発揮できる。このため、本来のアシスト性能を確保するためには、副電源５０の状態を良好に保つ必要がある。副電源５０は、過剰に充電したり頻繁に充放電を繰り返したりすると、早く劣化してしまい寿命が短くなる。また、副電源５０の充電容量が不足していている場合には、本来のアシスト性能を発揮できなくなる。また、副電源５０を充電する場合には、できるだけ車両が保有する余剰エネルギーを利用して効率良く行うべきである。そこで、本実施形態においては、以下に説明するように副電源５０の充放電を制御する。
【００６２】
図４は、電源制御部６２により実施される充放電制御ルーチンを表す。この充放電制御ルーチンは、電子制御装置６０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、イグニッションスイッチ１０６の投入（オン）により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。
【００６３】
本制御ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、まず、ステップＳ３１において、副電源５０に充電されている実充電容量Ｊｘを表すデータを読み込む。この実充電容量Ｊｘは、後述する実充電容量検出ルーチン（図９）により逐次算出されるものである。従って、このステップＳ３１は、実充電容量検出ルーチンにより算出された最新の実充電容量Ｊｘを表すデータの読み込み処理となる。
【００６４】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３２において目標充電容量Ｊ＊を設定する。このステップＳ３２の処理については、図５のフローチャートを使って説明する。図５は、ステップＳ３２の処理を詳しく説明した目標充電容量設定ルーチンを表す。
【００６５】
電源制御部６２は、まず、ステップＳ３２０において、車速センサ２３によって検出された車速Ｖｘを読み込む。続いて、ステップＳ３２１において、図６に示す基本目標充電容量テーブルを参照して、車速Ｖｘに応じて設定される基本目標充電容量Ｊａ＊を計算する。基本目標充電容量テーブルは、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶されるもので、図６において実線にて示すように、車速Ｖｘの増加にしたがって基本目標充電容量Ｊａ＊が低下するように、車速Ｖｘと基本目標充電容量Ｊａ＊との関係を設定したものである。本実施形態においては、車速Ｖｘが基準車速Ｖｘ０より小さい場合には、基本目標充電容量Ｊａ＊が一定の上限充電容量Ｊ＊maxとなるように設定されている。この上限充電容量Ｊ＊maxは、副電源５０が過充電にならないように副電源５０の充電容量の上限を設定するもので、副電源５０の電池容量等を考慮して適宜設定される。
【００６６】
上述した操舵アシスト制御を行う場合、図３に示すように、車速Ｖｘが小さいほど基本アシストトルクＴasが高く設定されるため、モータ駆動回路３０の消費電力（電動モータ２０を駆動するために消費される電力）が大きくなる。そこで、目標充電容量設定ルーチンにおいては、車速に応じて変化する必要電力（操舵アシストに必要な電力）に合わせて副電源５０の基本目標充電容量Ｊａ＊を設定する。
【００６７】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３２２において、車両の減速度ａを計算する。減速度ａは、車速が低下していく速度（車速の微分値）であり、本実施形態においては、今回検出した車速Ｖｘから前回検出した車速Ｖｘn-1を減算した値（Ｖｘ−Ｖｘn-1）として算出する。前回検出した車速Ｖｘn-1とは、所定周期で繰り返される目標充電容量設定ルーチンにおける1周期前での検出車速Ｖｘを表す。以下、減速度ａの大きさについて述べる場合には、ａ（＝Ｖｘ−Ｖｘn-1）の値が小さいほど（負の値の絶対値が大きいほど）、減速度ａが大きいものとして説明する。
【００６８】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３２３において、減速度ａに基づいて車両が減速中か否かを判断する。減速度ａが負の値をとる場合には、車両が減速していることになる。ステップＳ３１３において、車両が減速中ではないと判断した場合には、ステップＳ３２４において、基本目標充電容量Ｊａ＊を最終的な目標充電容量Ｊ＊として設定する（Ｊ＊←Ｊａ＊）。
【００６９】
一方、車両が減速中であると判断した場合（Ｓ３２３：Ｙｅｓ）には、ステップＳ３２５において、図7に示す補正充電容量設定テーブルを参照して補正充電容量ΔＪ＊を計算する。補正充電容量設定テーブルは、減速度αが大きくなる（αの絶対値が大きくなる）にしたがって補正充電容量ΔＪ＊が増加するように、減速度ａと補正充電容量ΔＪ＊との関係を設定したもので、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶される。この例では、補正充電容量ΔＪ＊は、減速度ａが基準減速度ａ０に満たない場合にはゼロに設定され、減速度ａが基準減速度ａ０以上となった場合に、減速度ａの増加に比例して増加するように設定される。つまり、わずかな減速度ａでは補正充電容量ΔＪ＊を与えないようにする不感帯が設けられている。
【００７０】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３２６において、基本目標充電容量Ｊａ＊に補正充電容量ΔＪ＊を加算することにより、加算目標充電容量Ｊｂ＊を計算する（Ｊｂ＊＝Ｊａ＊＋ΔＪ＊）。従って、加算目標充電容量Ｊｂ＊は、図６において、破線に示すライン上の点として表される。
【００７１】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３２７において、加算目標充電容量Ｊｂ＊が上限充電容量Ｊ＊max以下であるか否かを判断する。加算目標充電容量Ｊｂ＊が上限充電容量Ｊ＊max以下であれば、ステップＳ３２８において、加算目標充電容量Ｊｂ＊を最終的な目標充電容量Ｊ＊として設定する（Ｊ＊←Ｊｂ＊）。一方、加算目標充電容量Ｊｂ＊が上限充電容量Ｊ＊maxを超えていれば（Ｓ３２７：Ｎｏ）、ステップＳ３２９において、上限充電容量Ｊ＊maxを最終的な目標充電容量Ｊ＊として設定する（Ｊ＊←Ｊ＊max）。
【００７２】
このように目標充電容量設定ルーチンにおいては、車両の減速度ａが大きくなるにしたがって増加する目標充電容量Ｊ＊を設定する。電源制御部６２は、最終的な目標充電容量Ｊ＊を設定すると本ルーチンを一旦終了して、その処理を図４のステップＳ３３に進める。
【００７３】
電源制御部６２は、ステップＳ３３において、図８に示す上限充電電流設定テーブルを参照して上限充電電流ｉsubmaxを設定する。上限充電電流設定テーブルは、減速度αが大きくなる（αの絶対値が大きくなる）にしたがって上限充電電流ｉsubmaxが増加するように、減速度ａと上限充電電流ｉsubmaxとの関係を設定したもので、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶される。この例では、上限充電電流ｉsubmaxは、減速度ａが基準減速度ａ１に満たない場合には一定値に固定され、減速度ａが基準減速度ａ１以上となった場合に、減速度ａの増加に比例して増加するように設定される。つまり、わずかな減速度ａでは上限充電電流ｉsubmaxを変化させない不感帯が設けられている。
【００７４】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ３４において、フラグＦが「０」か否かについて判断する。フラグＦは、後述する処理からわかるように、副電源５０の充電の要否を表すもので、Ｆ＝０で充電不要を表し、Ｆ＝１で充電要を表す。尚、本充放電制御ルーチンの起動時においては「０」に設定されている。
【００７５】
電源制御部６２は、フラグＦが「０」の場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、その処理をステップＳ３５に進めて、実充電容量Ｊｘが目標充電容量Ｊ＊未満であるか否かについて判断する。このステップＳ３５は、副電源５０の充電容量が不足したか否かを判断するもので、Ｊｘ＜Ｊ＊の場合には（Ｓ３５：ＹＥＳ）、充電容量が不足していると判断して、ステップＳ３６において、フラグＦを「１」に設定する。一方、Ｊｘ≧Ｊ＊の場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、充電容量が不足していないと判断してフラグＦの設定変更を行わない。従って、フラグＦが「０」に維持される。
【００７６】
また、ステップＳ３４において、フラグＦが「１」の場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、その処理をステップＳ３７に進めて、実充電容量Ｊｘが、目標充電容量Ｊ＊に不感帯値Ａ（正の値）を加算した充電容量（Ｊ＊＋Ａ）にまで達したか否かについて判断する。このステップＳ３７は、副電源５０の充電不足が解消したか否かを判断するもので、Ｊｘ≧Ｊ＊＋Ａの場合には（Ｓ３７：ＹＥＳ）、充電不足が解消したと判断して、ステップＳ３８において、フラグＦを「０」に設定する。一方、Ｊｘ＜Ｊ＊＋Ａの場合には（Ｓ３７：ＮＯ）、充電容量が不足していると判断して、フラグＦの設定変更を行わない。従って、フラグＦが「１」に維持される。
【００７７】
この不感帯値Ａは、実充電容量Ｊｘと目標充電容量Ｊ＊との比較判定結果（充電の要否）が頻繁に変動しないように設定したものである。
【００７８】
こうしてフラグＦが設定されると、ステップＳ３９において、そのフラグＦの設定状況が確認される。フラグＦが「０」の場合（Ｓ３９：ＮＯ）、つまり、副電源５０の充電不要と判断される場合には、その処理をステップＳ４０に進めて、目標充放電電流ｉsub＊をゼロ（ｉsub＊＝０）に設定する。一方、フラグＦが「１」の場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、つまり、副電源５０の充電容量が不足していると判断される場合には、その処理をステップＳ４１に進めて、目標充放電電流ｉsub＊を以下のように計算により求める。
ｉsub＊＝（Ｗmax−Ｗｘ）／ｖout
【００７９】
ここで、Ｗmaxは昇圧回路４０の出力許容電力、Ｗｘはモータ駆動回路３０の消費電力、ｖoutは電圧センサ５１により検出される出力電圧である。出力許容電力Ｗmaxは、昇圧回路４０の規格に基づいて予め設定されている値である。また、モータ駆動回路３０の消費電力Ｗｘは、電圧センサ５１にて検出される出力電圧ｖoutとモータ電流センサ３８にて検出されたモータ電流ｉuvwとの積により算出される。従って、このステップＳ４１における処理は、電圧センサ５１による電圧測定値の読み込み処理と、モータ電流センサ３８による電流測定値の読み込み処理とを含んだものとなっている。尚、モータ駆動回路３０の消費電力Ｗｘの算出に当たっては、昇圧駆動ライン１１３に流れる電流を測定する電流センサ（図示略）を設け、この電流センサにて検出した電流値と電圧センサ５１により検出した出力電圧ｖoutとの積により求めても良い。
【００８０】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ４２において、目標充放電電流ｉsub＊が正の値か否かを判断する。上述したように目標充放電電流ｉsub＊は、昇圧回路４０の出力許容電力Ｗmaxからモータ駆動回路３０の消費電力Ｗｘを減算し、その減算値を出力電圧ｖoutで除算したものである。従って、電動モータ２０の消費電力Ｗｘが昇圧回路４０の出力許容電力Ｗmax範囲内であればｉsub＊＞０（Ｓ４２：ＹＥＳ）となり、逆に、モータ駆動回路３０の消費電力Ｗｘが昇圧回路４０の出力許容電力Ｗmax以上となっている場合にはｉsub＊≦０（Ｓ４２：ＮＯ）となる。
【００８１】
目標充放電電流ｉsub＊がゼロ以下（ｉsub＊≦０）の場合は、ステップＳ４０において、目標充放電電流ｉsub＊を新たにゼロ（ｉsub＊＝０）に設定する。一方、目標充放電電流ｉsub＊が正の値（ｉsub＊＞０）の場合は、次に、ステップＳ４３において、この目標充放電電流ｉsub＊がステップＳ３３にて設定した上限充電電流ｉsubmaxを超えているか否かを判断する。目標充放電電流ｉsub＊が上限充電電流ｉsubmaxを超えていなければ（Ｓ４３：Ｎｏ）、先のステップＳ４１にて計算された目標充放電電流ｉsub＊を変更しない。逆に、目標充放電電流ｉsub＊が上限充電電流ｉsubmaxを超えている場合（Ｓ４３：Ｙｅｓ）には、ステップＳ４４において、最終的な目標充放電電流ｉsub＊を上限充電電流ｉsubmaxに設定する（ｉsub＊←ｉsubmax）。
【００８２】
電源制御部６２は、こうして目標充放電電流ｉsub＊を設定すると、その処理をステップＳ４５に進める。ステップＳ４５においては、目標充放電電流ｉsub＊と副電源電流ｉsubとの偏差に基づいて昇圧回路４０の昇圧電圧をフィードバック制御する。つまり、副電源電流センサ５２により検出される副電源電流ｉsubをフィードバックして、目標充放電電流ｉsub＊と副電源電流ｉsubとの偏差（ｉsub＊−ｉsub）が少なくなるように昇圧回路４０の昇圧電圧を制御する。本実施形態においては、偏差（ｉsub＊−ｉsub）に基づいたＰＩＤ制御を行う。尚、このステップＳ４５においては、副電源電流センサ５２により検出される副電源電流ｉsubを読み込む処理が含まれている。
【００８３】
電源制御部６２は、昇圧回路４０の第１，第２昇圧用スイッチング素子４３，４４のゲートに所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子４３，４４をオン・オフし、主電源１００から供給された電力を昇圧する。この場合、このパルス信号のデューティ比を変更することにより昇圧電圧を制御する。
【００８４】
電源制御部６２は、ステップＳ４５の処理を行うと、充放電制御ルーチンを一旦終了する。充放電制御ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。
【００８５】
この充放電制御ルーチンによれば、目標充放電電流ｉsub＊が正の値であれば（ｉsub＞０）、副電源５０に充電方向に向かって電流が流れるように、また、その大きさが目標充放電電流ｉsub＊となるように昇圧制御される。従って、昇圧回路４０から出力される昇圧電圧は、副電源５０の電源電圧よりも高くなるように制御される。つまり、実充電容量Ｊｘが目標充電容量Ｊ＊に満たない状態で、かつ、モータ駆動回路３０の消費電力（電動モータ２０を駆動するために消費される電力）に対して昇圧回路４０の出力に余裕が有る場合には、主電源１００の電力が昇圧回路４０を介して副電源５０に充電される。しかも、モータ駆動回路３０への電力供給分を確保した上で、上限充電電流ｉsubmaxを超えない範囲で昇圧回路４０の電源供給能力をフルに使って充電するように目標充放電電流ｉsub＊が設定されるため、副電源５０を迅速に充電することができる。
【００８６】
一方、目標充放電電流ｉsub＊がゼロに設定されている場合には（ｉsub＊＝０）、副電源５０に充電電流も放電電流も流れないように昇圧回路４０の昇圧電圧が制御される。従って、昇圧回路４０の昇圧電圧は、副電源５０の電源電圧と同じ電圧に制御されることになる。このため、副電源５０は充電されない。また、モータ駆動回路３０の消費電力が昇圧回路４０の出力能力を超えない範囲内では、副電源５０から放電電流が流れないように昇圧電圧が維持され、モータ駆動回路３０は昇圧回路４０の出力電力のみで作動する。そして、モータ駆動回路３０の消費電力が昇圧回路４０の出力能力限界を超える状態に達すると、昇圧制御にかかわらず副電源５０の放電電流をゼロに維持することができず昇圧電圧が低下する。これにより、副電源５０から不足電力分がモータ駆動回路３０に供給される。つまり、モータ駆動回路３０の消費電力が昇圧回路４０の出力能力範囲内では副電源５０の電力が使われず、出力能力を超える大電力が必要となったときのみ主電源１００に加えて副電源５０からモータ駆動回路３０に電源供給される。
【００８７】
また、副電源５０の充放電制御においては、車両の減速度ａに応じて副電源５０の目標充電容量Ｊ＊と上限充電電流ｉsubmaxとを設定しているため、車両で余剰となった運動エネルギーを積極的に効率よく回収して副電源５０の充電に利用することができる。
【００８８】
車両が減速している場合は、車両の運動エネルギーがブレーキによって消費されている状況となっていることが多い。そうした状況においては、運動エネルギーが余っていることになる。特に、減速度ａが大きくなるほど余剰になった運動エネルギーが多い。そこで、本実施形態においては、減速度ａが大きくなるほど副電源５０の目標充電容量Ｊ＊を増加させ、この増加した目標充電容量Ｊ＊に基づいて副電源５０の充電制御を行う。従って、余剰になった運動エネルギーをオルタネータ１０２を介して副電源５０の充電に有効に利用することができる。しかも、目標充電容量Ｊ＊の増加と同時に上限充電電流ｉsubmaxを増加させるため、充電速度を速くすることができる。この結果、効率的に副電源５０を充電することができる。
【００８９】
また、目標充電容量Ｊ＊は、操舵アシストに必要な電力に合わせて車速Ｖｘが大きいほど小さく設定される。このため、副電源５０を必要以上に充電することがなく、副電源５０の寿命を向上させることができる。また、高速走行時には目標充電容量Ｊ＊が小さく設定されるものの、減速状態になると副電源５０に充電される充電容量が急速に増加していくため、その後、低速走行状態あるいは車両停止状態において操舵操作が行われた場合でも、モータ駆動回路３０に十分な電力を供給することができる。
【００９０】
次に、実充電容量検出処理について説明する。図９は、電源制御部６２により実施される実充電容量検出ルーチンを表し、電子制御装置６０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。実充電容量検出ルーチンは、イグニッションスイッチ１０６の投入（オン）により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。この実充電容量検出ルーチンにより検出された実充電容量は、ステップＳ３１にて読み込まれる実充電容量Ｊｘとなる。
【００９１】
実充電容量検出ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、ステップＳ５１において、副電源電流センサ５２により検出される副電源電流ｉsubを読み込む。続いて、ステップＳ５２において、現時点の実充電容量Ｊｘを以下のように計算により求める。
Ｊｘ＝Ｊｘn-1＋ｉsub
ここで、Ｊｘn-1は前回実充電容量である。前回実充電容量とは、所定周期で繰り返される本実充電容量検出ルーチンにおける１周期前での実充電容量Ｊｘを表す。
【００９２】
本実施形態においては、イグニッションスイッチ１０６のオフ操作時に副電源５０に充電されている電荷を主バッテリ１０１に放電する。このため、本検出ルーチンの起動時においては、副電源５０に充電されている実充電容量Ｊｘは、ほぼ一定の低い値となっている。従って、前回実充電容量Ｊｘn-1の初期値としては、予め設定した固定値（例えば、Ｊｘn-1＝０）が使われる。
【００９３】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ５３において、現時点の実充電容量Ｊｘを前回実充電容量Ｊｘn-1としてＲＡＭに記憶し、実充電容量検出ルーチンを一旦終了する。実充電容量検出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。従って、今回算出した実充電容量Ｊｘが、次回（１周期後）のステップＳ５２における前回実充電容量Ｊｘn-1として使用される。
【００９４】
電源制御部６２は、イグニッションスイッチ１０６のオン期間中、こうした処理を繰り返すことにより、実充電容量Ｊｘを副電源電流ｉsubの積算値として求める。この場合、充電電流が流れている状態では副電源５０の実充電容量Ｊｘを増大させる側に、放電電流が流れている場合では副電源５０の実充電容量Ｊｘを減少させる側に積算する。従って、副電源５０の保有する充電容量を適正に検出することができる。
【００９５】
次に、副電源５０に充電された電荷の放電制御について説明する。副電源５０としてキャパシタを用いたケースでは、長期間使用しない場合には電荷を放出した方が寿命が長くなる。また、上述したように副電源電流ｉsubの積算値に基づいて副電源５０の実充電容量Ｊｘを検出する場合、車両起動時における充電容量初期値の推定が難しい。そこで本実施形態においては、イグニッションスイッチ１０６がオフしたときに、副電源５０に充電されている電荷を昇圧回路４０を経由して主バッテリ１０１に放電させる。以下、その制御処理について図１０を用いて説明する。
【００９６】
図１０は、電源制御部６２により実施される終了時放電制御ルーチンを表し、電子制御装置６０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶される。終了時放電制御ルーチンは、イグニッションスイッチ１０６のオフ操作を検出したときに起動する。本制御ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、ステップＳ６１において、昇圧回路４０の第２昇圧用スイッチング素子４４のゲートに所定周期のパルス信号を出力して、第２昇圧用スイッチング素子４４を所定のデューティ比でオンオフさせる。イグニッションスイッチ１０６がオフしている期間は操舵アシスト制御も終了しているため、モータ駆動回路３０の各スイッチング素子３１〜３６はオフ状態に維持されている。従って、副電源５０の電荷は、主バッテリ１０１に向かって放電される。この場合、第２昇圧用スイッチング素子４４のデューティ比を適宜設定することで、副電源５０から主バッテリ１０１に流れる放電電流の大きさを制限することができる。尚、第１昇圧用スイッチング素子４３はオフ状態に維持される。
【００９７】
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ６２において、副電源電流センサ５２により測定された副電源電流ｉsub（放電方向の電流値）を読み込み、ステップＳ６３において、副電源電流ｉsubが放電停止判定電流ｉsubend以下にまで低下したか否かについて判断する。この放電停止判定電流ｉsubendとしては、例えば、０アンペアが設定される。
【００９８】
副電源電流ｉsubが放電停止判定電流ｉsubend以下にまで低下しない間は、こうしたステップＳ６１〜Ｓ６３の処理が繰り返される。この間は、副電源５０から主バッテリ１０１への放電が継続される。そして、副電源電流ｉsubが放電停止判定電流ｉsubend以下にまで低下すると（例えば、放電電流が流れなくなると）、ステップＳ６４において第２昇圧用スイッチング素子４４をオフして終了時放電制御ルーチンを終了する。
【００９９】
従って、終了時放電制御ルーチンによれば、副電源５０の寿命を延ばすことができる。また、イグニッションスイッチ１０６がオンしてからの実充電容量の検出を精度良く行うことができる。つまり、実充電容量の検出にあたっては、副電源５０に流れる充放電電流を積算して算出するが、スタート時における初期充電容量の推定が難しい。そこで、副電源５０の電荷を放電させておいてから実充電容量検出処理を行うことにより、初期充電容量のばらつきによる検出誤差を抑えることができる。また、昇圧回路４０を兼用して主バッテリ１０１への放電電流の大きさを制御することができるため、特別に放電用の回路を設ける必要がなくコストアップを招かない。
【０１００】
以上説明した本実施形態の電源装置を備えた電動パワーステアリング装置によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１０１】
１．減速度ａが大きくなるほど副電源５０の目標充電容量Ｊ＊と上限充電電流ｉsubmaxとを増加させるため、余剰になった運動エネルギーをオルタネータ１０２の発電電力として副電源５０に効率的に充電することができる。
【０１０２】
２．目標充電容量Ｊ＊が操舵アシストに必要な電力に合わせて車速Ｖｘが大きいほど小さく設定されるため、副電源５０を必要以上に充電することがなく、副電源５０の寿命を向上させることができる。この場合でも、減速状態になると副電源５０の充電容量を急速に増加させるため、その後、低速走行状態あるいは車両停止状態において操舵操作が行われた場合でも、モータ駆動回路３０に十分な電力を供給することができる。
【０１０３】
３．減速時に目標充電容量Ｊ＊を増加させた場合であっても、目標充電容量Ｊ＊を上限充電容量Ｊ＊max以下に制限するため、副電源５０の過充電を防止でき副電源５０の耐久性に悪影響を及ぼさない。
【０１０４】
４．副電源５０に流れる充電電流の上限値を設定しているため、主電源１００の主バッテリ１０１から過剰に電流を引き出してしまうことがなく、主バッテリ１０１および副電源５０の劣化を防止することができ、電源装置全体の保護を図ることができる。
【０１０５】
５．モータ駆動回路３０の消費電力が昇圧回路４０の出力能力限界を超えないあいだは副電源５０からの電力供給が停止され、モータ駆動回路３０の消費電力が昇圧回路４０の出力能力限界を超える状態に達した場合にのみ、その不足電力分が副電源５０から供給される。従って、副電源５０の電力をできるだけ使わないようにして、副電源５０を大電力消費時に備えて待機させることができる。従って、良好に操舵アシスト制御を行うことができる。
【０１０６】
６．副電源５０に充電される実充電容量Ｊｘと目標充電容量Ｊ＊との比較にあたっては、不感帯が設けられているため、副電源５０の充電と放電とが頻繁に繰り返されるといったハンチング現象を防止することができる。これにより、副電源５０の寿命を一層向上させることができる。
【０１０７】
７．電動パワーステアリング装置への電源供給装置として、主電源１００と副電源５０とを使って操舵アシスト性能をフルに発揮できるようにしているため、主電源１００の大容量化を抑制することができる。
【０１０８】
８．昇圧回路４０により電動モータ２０を効率よく駆動することができる。この昇圧回路４０を兼用して副電源５０の充放電を制御することができるため、回路構成が複雑にならず、コストアップを抑制することができる。例えば、充放電を切り替えるための切り替え回路やスイッチ等が不要となる。
【０１０９】
９．副電源５０の充放電制御のために昇圧回路４０の昇圧電圧が変動しても、アシスト制御部６１がモータ駆動回路３０をＰＷＭ制御するため、電動モータ２０を適正に駆動制御することができる。
【０１１０】
以上、本発明の実施形態としての電源装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１１１】
例えば、減速状態検出手段として、本実施形態においては車速センサ２３により検出した車速Ｖｘの変化量にて減速状態を検出する構成を採用しているが、ブレーキ油圧回路内の圧力を検出する圧力センサを用いて、油圧の大きさにより減速状態を検出することもできる。例えば、ホイールシリンダやマスターシリンダのブレーキ油圧を検出する圧力センサを使って、この圧力が所定値より大きいときに車両が減速状態にあると判断してもよい。また、減速度αをブレーキ油圧の大きさにて推定し、ブレーキ油圧が高くなるほど増加する減速度αを検出する構成であってもよい。この場合、図７の横軸をブレーキ油圧に置き換えるとよい。また、ブレーキブースタの圧力を検出して、この圧力に基づいて減速の有無あるいは減速度αを検出する構成であってもよい。また、ブレーキペダルの踏み込み操作の有無の判断により減速状態か否かを判断してもよいし、減速度αをブレーキペダルの踏力にて推定する構成であってもよい。
【０１１２】
また、車両の前後加速度を検出する前後加速度センサを設け、この前後加速度センサにて検出された前後加速度に基づいて減速状態（減速の有無あるいは減速度α）を検出する構成であってもよい。
【０１１３】
また、本実施形態においては、減速度αに応じて、図７に示すように目標充電容量Ｊ＊の変化量（補正充電容量ΔＪ＊）を設定しているが、例えば、図１１に示すようにすることもできる。図１１（ａ）は、目標充電容量Ｊ＊の変化特性を非線形に設定したものである。図１１（ｂ）は、補正充電容量ΔＪ＊に上限を設けたものである。これによれば、車速Ｖｘに応じた適正充電容量に対して過充電を防止することができる。図１１（ｃ）は、不感帯を設けていない例である。
【０１１４】
また、本実施形態においては、減速度αに応じて、図８に示すように上限充電電流ｉsubmaxを設定しているが、例えば、図１２に示すようにすることもできる。図１２（ａ）は、上限充電電流ｉsubmaxの変化特性を非線形に設定したものである。図１２（ｂ）は、上限充電電流ｉsubmaxに上限を設けたものである。これによれば、減速度αが大きい時に過剰に主バッテリ１０１から電流を引き出さないようにでき、主バッテリ１０１および副電源５０を一層確実に保護することができる。図１２（ｃ）は、不感帯を設けていない例である。
【０１１５】
また、本実施形態においては、減速度αが大きいほど目標充電容量Ｊ＊と上限充電電流ｉsubmaxとを大きく設定したが、車両が減速状態にあるか否かの判断に基づいて、車両が減速している場合には、減速していない場合に比べて目標充電容量Ｊ＊と上限充電電流ｉsubmaxとを大きく設定するようにしてもよい。また、車両の減速状態に基づいて、目標充電容量Ｊ＊と上限充電電流ｉsubmaxとの両方を変化させる必要もなく、いずれか一方を変化させる構成であってもよい。
【０１１６】
また、本実施形態においては、車速Ｖｘが増加するにしたがって目標充電容量Ｊ＊が小さくなるように制御するが（図６においては基本目標充電容量Ｊａ＊）、例えば、図１３に示すように、単に、車速Ｖｘが基準車速Ｖｘ１より大きいか否かに基づいて目標充電容量Ｊ＊（この例では基本目標充電容量Ｊａ＊）を２段階に切り替えるようにしてもよい。また、３段階以上に切り替える構成であってもよい。また、目標充電容量を車速に応じて変化させない構成であってもよい。
【０１１７】
また、本実施形態においては、参照テーブルを用いて基本アシストトルクＴas、基本目標充電容量Ｊａ＊、補正充電容量ΔＪ＊、上限充電電流ｉsubmaxを算出したが、関数など他の関係付け情報を用いて算出するようにしてもよい。
【０１１８】
また、電源装置の適用は、電動パワーステアリング装置に限るものではなく、種々の装置に適用することができる。例えば、車両に搭載される装置として、電気制御式ブレーキ装置、電気制御式サスペンション装置、電気制御式スタビライザ装置など電気アクチュエータを備えた種々の車両制御システムに適用できる。また、車輪に転舵力を付与するステアリング装置として、操舵ハンドルと車輪転舵軸とを機械的に切り離し、操舵操作に応じて作動する電動モータの力だけで車輪を転舵するバイワイヤ方式のステアリング装置にも適用することができる。
【０１１９】
また、本実施形態においては、副電源５０に充電される充電容量を昇圧回路４０の昇圧電圧の制御により調整する構成であるが、必ずしも昇圧回路４０を用いる必要はない。例えば、充放電ライン１１４に副電源５０の充電と放電とを切り替える入出力回路を設け、この入出力回路をマイクロコンピュータにて制御して副電源５０の充電容量を調整する構成を採用することもできる。
【０１２０】
また、本実施形態においては、電子制御装置６０内に、電源装置の一部を構成する電源制御部６２と、電動パワーステアリング装置の一部を構成するアシスト制御部６１とを設けているが、両制御部６１，６２を別々のマイクロコンピュータにより構成するようにしてもよい。
【０１２１】
尚、本実施形態における電源制御部６２の充放電制御ルーチンを実行する機能部および昇圧回路４０が本発明の充電容量制御手段に相当する。また、本実施形態における車速センサ２３および目標充電容量設定ルーチンにおけるステップＳ３２０，Ｓ３２２を行う電源制御部６２の機能部が本発明の減速状態検出手段に相当する。また、電源制御部６２の目標充電容量設定ルーチンを実行する機能部が本発明の目標充電容量設定手段に相当する。また、充放電制御ルーチンのステップＳ４４を行う電源制御部６２の機能部が本発明の充電電流制限手段に相当する。また、充放電制御ルーチンのステップＳ３３を行う電源制御部６２の機能部が本発明の上限電流設定手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置を備えた電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】実施形態に係るアシストトルクテーブルを表すグラフである。
【図４】実施形態に係る充放電制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る目標充電容量設定ルーチンを表すフローチャートである。
【図６】実施形態に係る基本目標充電容量設定テーブルを表すグラフである。
【図７】実施形態に係る補正充電容量設定テーブルを表すグラフである。
【図８】実施形態に係る上限充電電流設定テーブルを表すグラフである。
【図９】実施形態に係る実充電容量検出ルーチンを表すフローチャートである。
【図１０】実施形態に係る終了時放電制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図１１】変形例にかかる補正充電容量設定テーブルを表すグラフである。
【図１２】変形例にかかる上限充電電流設定テーブルを表すグラフである。
【図１３】変形例に係る基本目標充電容量設定テーブルを表すグラフである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０…ステアリング機構、２０…電動モータ、２３…車速センサ、３０…モータ駆動回路、４０…昇圧回路、５０…副電源、５１…電圧センサ、５２…副電源電流センサ、６０…電子制御装置、６１…アシスト制御部、６２…電源制御部、１００…主電源、１０１…主バッテリ、１０２…オルタネータ、ＦＷＬ，ＦＷＲ…左右前輪。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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