(57)【要約】【課題】比較的長時間にわたって大出力を放電することができ、且つ、瞬間的な大電流の要求にも対応することができるステアリング装置の制御装置を提供する。【解決手段】車両のステアリング装置１ｓのモータ１ｍに電力を供給する主電源４と、前記モータ１ｍに電力を供給することができる電気二重層コンデンサ９ａ及び二次電池９ｂと、前記ステアリング装置１ｓの操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサ９ａを使用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池９ｂを使用するように構成された制御回路１５とを備えている。  【選択図】      図１
2009078742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
前記モータに電力を供給することができる電気二重層コンデンサ及び二次電池と、
前記ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサを使用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用するように構成された制御回路と
を備えたことを特徴とするステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
車両のステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
前記モータに電力を供給することができる電気二重層コンデンサ及び二次電池と、
前記ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサ及び二次電池を併用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用するように構成された制御回路と
を備えたことを特徴とするステアリング装置の制御装置。
【請求項３】
前記二次電池がリチウムイオン電池である請求項１〜２のいずれかに記載のステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステアリング装置の制御装置に関する。さらに詳しくは、電動モータの駆動力を利用するステアリング装置における制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置は必要とされる操舵補助力が大きいほど、モータに大電流を流す必要があるので、車載バッテリだけでは電力が不足することがある。そこで、通常は主電源である車載バッテリからモータに電力を供給するが、車庫入れ時や駐車時などの負荷増大によって主電源の端子電圧が低下してきたときは、予め電力を貯えておいた補助電源から電力を供給して主電源の負担を減らすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
そして、特許文献１には、補助電源として、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池などの二次電池、コンデンサ、又は電気二重層コンデンサを用い得ることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２０９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した補助電源のうち、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池などの二次電池は、エネルギー密度が大きいため比較的長時間にわたって電流を流すことができるが、現状の電動パワーステアリング装置に要求される大電流を流すことができないことから、必要な出力電流を得ようとすると容量的に非常に大きなものになってしまう。  一方、電気二重層コンデンサは、二次電池のような化学変化を伴わない分、大電流を流すことができるが、二次電池に比べてエネルギー密度が非常に小さく（例えば、リチウムイオン電池の約１／４０程度である）、大出力を持続させることができない。このため、所定の出力を持続的に得ようとすれば、大きな容量が必要になる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、比較的長時間にわたって大出力を放電することができ、且つ、瞬間的な大電流の要求にも対応することができるステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点に係るステアリング装置の制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）は、車両のステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
前記モータに電力を供給することができる電気二重層コンデンサ及び二次電池と、
前記ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサを使用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用するように構成された制御回路と
を備えたことを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
本発明の第１の観点に係る制御装置は、補助電源として互いに異なる特性を有する電気二重層コンデンサと二次電池を備えており、電動パワーステアリング装置の要求特性に合せて両者を使用している。すなわち、ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサを使用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用するようにしており、アシスト持続時間を確保するとともに、瞬間的な大電流の放電にも対応することができる。アシスト持続時間及び瞬間的な大電流の放電を二重層コンデンサ又は二次電池のいずれかで達成しようとすると、容量的に非常に大きなものが必要となり、省スペース及び省コストの観点から好ましくないが、電動パワーステアリング装置の要求電流（電力）に応じて二重層コンデンサと二次電池とを使い分けることにより、補助電源の省スペース化及び省コスト化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明の第２の観点に係るステアリング装置の制御装置は、車両のステアリング装置のモータに電力を供給する主電源と、
前記モータに電力を供給することができる電気二重層コンデンサ及び二次電池と、
前記ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサ及び二次電池を併用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用するように構成された制御回路と
を備えたことを特徴としている（請求項２）。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る制御装置も、前記第１の観点に係る制御装置と同様に電気二重層コンデンサと二次電池を備えており、電動パワーステアリング装置の要求特性に合せて両者を使用している。すなわち、ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサ及び二次電池を併用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用ようにしており、アシスト持続時間を確保するとともに、瞬間的な大電流の放電にも対応することができる。また、第１の観点に係る制御装置と同様、補助電源の省スペース化及び省コスト化を図ることができる。
【００１０】
前記二次電池がリチウムイオン電池であるのが好ましい。この場合、ニッケルカドミウム電池など他の二次電池に比べて大きな電流を流すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のステアリング装置の制御装置によれば、比較的長時間にわたって大出力を放電することができ、且つ、瞬間的な大電流の要求にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の制御装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の制御装置２の回路図である。図において、車両のステアリング装置１ｓには、モータ１ｍにより操舵補助力が付与される。より詳細には、ステアリング装置１ｓのステアリングシャフト（図示せず）に取り付けられたトーションバー式等のトルクセンサの出力（操舵トルク）に応じてモータ１ｍが駆動制御され、ステアリングシャフト又はステアリングギヤ（ラックピニオンやラックシャフト等）へのアシストが行われる。モータ１ｍへの給電はモータ駆動回路３により行われる。
【００１３】
主電源４は、車載バッテリ４ｂとオルタネータ４ａとによって構成され、この主電源４をモータ駆動回路３に導く非接地側電路５の途中に、その方向を順方向とするダイオード６が設けられている。このダイオード６のカソードと接地側電路７との間には、平滑用の電解コンデンサ８が設けられている。
【００１４】
一方、補助電源９は、互いに並列に接続された２つの補助電源９ａ、９ｂからなっており、一方の補助電源９ａは電気二重層コンデンサ（キャパシタ）で構成されており、他方の補助電源９ｂはリチウムイオン電池（二次電池）で構成されている。補助電源９ａ、９ｂはそれぞれ主電源４に対して直列に接続されている。補助電源９ａ、９ｂの給電電路（高電位側電路）１０は、放電制御回路１１を介してモータ駆動回路３に接続されている。放電制御回路１１は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａとＰＷＭ方式の電圧源１１ｂとを含んでおり、ゲート電圧をＰＷＭ制御することにより、放電電流を制御することができる。補助電源９ａ、９ｂの低電位側には、リアクトル１２を介してダイオード１３のアノードが接続され、当該ダイオード１３のカソードは補助電源９ａ、９ｂの給電電路１０に接続されている。また、ダイオード１３のアノードと接地側電路７との間には、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４が設けられている。保護用のダイオード１４ｄは、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４に並列接続又は内蔵されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のゲートは、ゲート駆動回路２０により駆動される。
【００１５】
各補助電源９ａ、９ｂと非接地側電路５との間には、スイッチ手段３０ａ、３０ｂがそれぞれ配設されており、これらのスイッチ手段３０ａ、３０ｂは、後述する制御回路により互いに独立して開閉制御される。スイッチ手段３０ａ、３０ｂは、通常（補助電源非使用時）は「閉」に設定されている。
前記給電電路１０には、補助電源９ａ、９ｂからの放電電流を検出する電流検出器３１が配設されている。また、各補助電源９ａ、９ｂの端子間電圧を検出する電圧検出器３２ａ、３２ｂが配設されている。前記電流検出器３１及び電圧検出器３２ａ、３２ｂからの各信号は制御回路１５に送信される。
【００１６】
前記モータ駆動回路３、放電制御回路１１及びゲート駆動回路２０は、制御回路１５の指令信号を受けて動作する。この制御回路１５には、ドライバーによるステアリングホイールの操舵トルクや、車速の情報が入力されるようになっており、制御回路１５は、これらの情報に応じて適切な操舵補助力を発生させるべく、モータ１ｍを駆動させる。
【００１７】
前記ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオン状態のときは、オルタネータ４ａからリアクトル１２、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４を通って電流が流れるが、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオフに転じると、電流遮断による磁束変化を妨げるように高電圧がリアクトル１２に発生し、これにより、オルタネータ４ａの出力を昇圧した電圧で、補助電源９が充電される。このように、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のオン・オフを繰り返して、補助電源９を充電することができる。
【００１８】
前記構成において、必要とされる操舵補助力が比較的小さいときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオフ状態にする。したがって、主電源４の電圧は平滑コンデンサ８で平滑された後、モータ駆動回路３に供給され、モータ駆動回路３は、制御回路１５による制御信号に基づいてモータ１ｍを駆動する。一方、補助電源９の電圧はモータ駆動回路３に供給されない。
【００１９】
また、必要とされる操舵補助力が比較的大きく、主電源４のみではまかないきれないときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオン状態にする。この結果、主電源４と補助電源９とが互いに直列にされた状態でその電圧に基づいて、放電制御回路１１により規定された電流がモータ駆動回路３に供給される。
【００２０】
本実施の形態では、補助電源９として互いに特性の異なる電気二重層コンデンサからなる補助電源９ａと二次電池からなる補助電源９ｂが用いられている。電気二重層コンデンサは、二次電池のような化学変化を伴わない分、大電流を流すことができるが、二次電池に比べてエネルギー密度が非常に小さく、大出力を持続させることができない。一方、二次電池は、エネルギー密度が大きいため比較的長時間にわたって電流を流すことができるが、現状の電動パワーステアリング装置に要求される大電流を流すことができない。
【００２１】
そこで、本実施の形態では、かかる電気二重層コンデンサと二次電池の特性に着目し、電動パワーステアリング装置の要求特性に合せて両者を使用するようにしている。具体的には、操舵補助のための電力について２つの閾値を設定し、ステアリング装置の操舵補助に要求される電力が第２閾値より大きい場合に電気二重層コンデンサを使用し、前記電力が第２閾値以下であり且つ第１閾値より大きい場合に二次電池を使用するようにしている。
【００２２】
図２は、電動パワーステアリング装置において或る操舵を行った場合の時間と消費電力との関係を示している。消費電力が第１閾値Ｔｈ１以下のときは、前述したように、制御回路１５は放電制御回路１１をオフ状態にし、主電源４だけがモータ駆動回路３に電力を供給する。また、消費電力が第１閾値Ｔｈ１より大きく、第２閾値Ｔｈ２以下のときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオン状態にするとともに、スイッチ手段３０ａを「開」にする。これにより、主電源４及び補助電源（リチウムイオン電池）９ｂからモータ駆動回路３に電力が供給される。さらに、消費電力が第２閾値Ｔｈ２より大きいときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオン状態にするとともに、スイッチ手段３０ａを「閉」、スイッチ手段３０ｂを「開」にする。これにより、主電源４及び補助電源（電気二重層コンデンサ）９ａからモータ駆動回路３に電力が供給される。
これにより、アシスト持続時間を確保するとともに、瞬間的な大電流の放電（図２において、ダブルハッチングで示される部分）にも対応することができる。
【００２３】
なお、前記実施の形態では、消費電力が第２閾値Ｔｈ２より大きいときはスイッチ手段３０ａを「閉」、スイッチ手段３０ｂを「開」にして、主電源４及び補助電源（電気二重層コンデンサ）９ａからモータ駆動回路３に電力が供給しているが、両スイッチ手段３０ａ、３０ｂを「閉」にして、主電源４、及び補助電源９ａ、９ｂからモータ駆動回路３に電力が供給することもできる。
【００２４】
本実施の形態では、電圧検出器３２ａ、３２ｂにより補助電源９ａ、９ｂそれぞれの端子間電圧を検出しており、この電圧の異常（急激な低下等）により当該補助電源９ａ、９ｂの故障を検出し得るように構成されている。そして、故障検出手段である電圧検出器により故障が検出された補助電源を除く補助電源から電力が供給されるように構成されている。これにより、故障時の出力低下を最低限に抑えることができる。前記故障の検出は、例えば、制御回路１５により前記スイッチ手段３０ａ、３０ｂのうち１つだけを順次「閉」にすることで行うことができる。
【００２５】
なお、二次電池として、リチウムイオン電池に代えてニッケルカドミウム電池を用いることもできるが、大きな電流を流し得るという点より、リチウムイオン電池を用いるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の制御装置の一実施の形態の回路図である。
【図２】電動パワーステアリング装置において或る操舵を行った場合の時間と消費電力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      電動パワーステアリング装置
１ｓ    ステアリング装置
１ｍ    モータ
２      制御装置
３      モータ駆動回路
４      主電源
４ａ    オルタネータ
４ｂ    車載バッテリ
９ａ    補助電源（電気二重層コンデンサ）
９ｂ    補助電源（リチウムイオン電池）
１５      制御回路
３０      スイッチ手段
３１      電流検出器
３２      電圧検出器
【図１】
2009078742.tif 000003
【図２】
2009078742.tif 000004