JP4535298B2 - 車両の電源装置 - Google Patents

Description

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。

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バッテリを使用するが消費電力量が大きい。そのため、例えば、特許文献１に提案された装置では、車載バッテリを補助する副電源を備えている。この副電源は、車載バッテリ（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。また、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、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ている。
特開２００７−９１１２２

しかしながら、特許文献１に提案された装置は、電動モータを作動させる目標電力値が閾値を上回ったときに、単に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ものであるため、副電源からモータ駆動回路に適正に電源を供給することができない。つまり、副電源により行う電源供給補助は、主電源と副電源との電圧バランスによって決まるため、主電源の電源電圧が大きく低下してからでないと、副電源からモータ駆動回路に十分な電力を供給できないおそれがある。

このため、電動パワーステアリング装置が大出力で作動した場合には、副電源からモータ駆動回路への電源供給補助が追従できず、主電源の電源電圧が大きく低下してヘッドライト等の車載照明装置が明滅し運転者に不快感を与えてしまう。

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、電力消費量の大きな電気負荷の作動時に他の電気負荷への影響を低減することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、複数の車載電気負荷に電源供給する主電源と、前記主電源の出力電圧を昇圧し、昇圧された電力を前記複数の車載電気負荷のうちの特定車載電気負荷に出力する昇圧回路と、前記昇圧回路と前記特定車載電気負荷とのあいだに並列に接続されて前記昇圧回路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車載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、前記主電源の出力電圧の変動度合いを検出することにより、前記主電源の電源供給状態の変動を検出する電源供給変動検出手段と、前記電源供給変動検出手段により検出された前記主電源の出力電圧の変動度合いに基づいて、前記主電源の出力電圧の変動が下降変動であり、その下降変動度合いが下降変動閾値より大きい場合に、前記副電源の出力電圧に相当する電圧を基準電圧として、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記基準電圧よりも低下させ、前記主電源の出力電圧の変動が上昇変動であり、その上昇変動度合いが上昇変動閾値より大きい場合に、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記基準電圧よりも上昇させる昇圧制御手段とを備えたことにある。

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車載電気負荷に供給される。昇圧回路から特定車載電気負荷への電源供給回路には副電源が並列に接続される。副電源は、昇圧回路から出力された電力を充電し、充電した電力を特定車載電気負荷に供給して主電源の電源供給を補助する。

この場合、特定車載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車載電気負荷供給され、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車載電気負荷に供給される。また、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。

特定車載電気負荷が作動して大電力を消費した場合には、主電源の電源供給状態も変動する。従って、この電源供給状態の変動により他の車載電気負荷の作動に影響を及ぼす可能性がある。そこで、本発明においては、電源供給変動検出手段が、主電源の電源供給状態の変動を検出し、電源供給変動検出手段により検出された電源供給状態の変動に基づいて、昇圧制御手段が昇圧回路の昇圧電圧を制御する。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／放電を自在に切り替えることができ、主電源の電源供給状態の変動を抑えることができる。

例えば、主電源の電力供給量が急増した場合には、昇圧回路の昇圧電圧を下げることにより、確実に副電源から特定車載電気負荷に電源供給することができ、主電源の負担を軽くして主電源の出力電圧の急激な低下を抑えることができる。逆に、主電源の電力供給量が急減した場合には、昇圧回路の昇圧電圧を上げることにより、主電源による副電源の充電と特定車載電気負荷への電源供給を行うようにして、主電源の出力電圧の急激な上昇を抑えることができる。

この発明においては、電源供給変動検出手段が、主電源の出力電圧の変動度合いを検出することにより主電源から供給される電源の供給状態の変動を検出する。出力電圧の変動度合いとは、出力電圧の単位時間当たりの変動値、つまり、出力電圧を時間で微分した値として表すことができる。従って、電源の供給状態の変動を簡単に検出することができる。昇圧制御手段は、この出力電圧の変動が下降変動（時間の推移に伴って出力電圧が減少する変動）であり、その下降変動度合いが下降変動閾値より大きい場合には、副電源の出力電圧に相当する電圧を基準電圧として、昇圧回路の昇圧電圧を基準電圧よりも低下させる。これにより、副電源の出力電圧が昇圧回路の昇圧電圧を上回り、素早く副電源から特定車載電気負荷に電源供給できるようになる。この結果、主電源の電圧低下を抑制することができ他の車載電気負荷への影響を低減することができる。

一方、検出された出力電圧の変動が上昇変動であり、その上昇変動度合いが上昇変動閾値より大きい場合には、昇圧制御手段は、昇圧回路の昇圧電圧を基準電圧よりも上昇させる。これにより、昇圧回路の昇圧電圧が副電源の出力電圧を上回り、素早く主電源による副電源の充電と特定車載電気負荷への電源供給とを行うことができるようになる。従って、主電源の電圧上昇を抑制することができる。

これらの結果、本発明によれば、特定車載電気負荷の作動時において主電源の出力電圧の変動を抑えることができ、他の車載電気負荷への影響を低減することができる。また、副電源の出力電圧に相当する電圧を基準電圧として、この基準電圧に対して昇圧回路の昇圧電圧を低下、あるいは、上昇させるため、昇圧回路の昇圧電圧と副電源の出力電圧との大小関係を確実に切り替えることができるので、一層、適正に主電源の出力電圧の変動を抑えることができ、他の車載電気負荷への影響を確実に低減することができる。

本発明の他の特徴は、前記昇圧制御手段は、前記下降変動度合いが前記下降変動閾値を超える場合には前記下降変動度合いが大きくなるにしたがって低くなる目標昇圧電圧を設定し、前記上昇変動度合いが前記上昇変動閾値を超える場合には前記上昇変動度合いが大きくなるにしたがって高くなる目標昇圧電圧を設定することにある。

この発明によれば、下降変動度合いが大きくなるにしたがって低くなる目標昇圧電圧を設定し、上昇変動度合いが大きくなるにしたがって高くなる目標昇圧電圧を設定する。従って、主電源の電源電圧の変動度合いに応じた副電源の充電量および放電量が得られるため、一層、適正に主電源の出力電圧の変動を抑え、他の車載電気負荷への影響を低減することができる。

本発明の他の特徴は、複数の車載電気負荷に電源供給する主電源と、前記主電源の出力電圧を昇圧し、昇圧された電力を前記複数の車載電気負荷のうちの特定車載電気負荷に出力する昇圧回路と、前記昇圧回路と前記特定車載電気負荷とのあいだに並列に接続されて前記昇圧回路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車載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た充電量を検出する充電量検出手段と、前記主電源の出力電圧の変動度合いを検出することにより、前記主電源の電源供給状態の変動を検出する電源供給変動検出手段と、前記電源供給変動検出手段により検出された前記主電源の出力電圧の変動度合いに基づいて、前記主電源の出力電圧の変動が下降変動であり、その下降変動度合いが下降変動閾値より大きい場合に、前記昇圧回路の昇圧電圧を低下させ、前記主電源の出力電圧の変動が上昇変動であり、その上昇変動度合いが上昇変動閾値より大きい場合に、前記昇圧回路の昇圧電圧を上昇させ、前記主電源の出力電圧の変動度合いが前記上昇変動閾値と前記下降変動閾値とのあいだに収まる場合には、前記充電量検出手段により検出された充電量と目標充電量とに基づいて、前記昇圧回路の昇圧電圧を制御する昇圧制御手段とを備えたことにある。

この発明においては、副電源に充電された充電量を検出する充電量検出手段を備えている。そして、主電源の出力電圧の変動度合いが上昇変動閾値と下降変動閾値とのあいだに収まる場合には、充電量検出手段により検出された充電量と目標充電量とに基づいて、昇圧回路の昇圧電圧を制御する。つまり、他の車載電気負荷に影響を及ぼすような主電源の出力電圧の変動が検出されていない場合には、検出した充電量が目標充電量となるように昇圧回路の昇圧電圧を制御する。

副電源への充放電は、昇圧回路の昇圧電圧と副電源の出力電圧（電源電圧）とのバランスで自然に切り替わる。そこで、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副電源への充放と放電とを適切に切り替えることができ、副電源の充電状態を良好に維持することができる。尚、目標充電量は、予め定められた固定値であっても、使用条件等に応じて変更されるものであっても良い。

本発明の他の特徴は、前記主電源から電源供給される複数の車載電気負荷には、照明装置が含まれていることにある。

この発明によれば、特定車載電気負荷が作動するときに照明装置の明滅を抑制することができる。従って、運転者に対して不快感を与えないようにすることができる。

本発明の他の特徴は、前記特定車載電気負荷は、運転者の操舵操作に応じて車輪に転舵力を付与する転舵アクチュエータであることにある。

この発明は、運転者の操舵操作に応じて車輪に操舵力を付与する電動ステアリング装置の電気アクチュエータを特定車載電気負荷としたものである。電動ステアリング装置としては、運転者の操舵操作力に電気アクチュエータによる補助操舵力を加える電動パワーステアリング装置や、運転者の操舵操作力を使わずに電気アクチュエータの作動のみにより車輪を転舵するステアバイワイヤ方式の電動ステアリング装置などに適用することができる。

こうした電動ステアリング装置においては、電気アクチュエータ（例えば、電動モータ）の消費電力が大きい。そこで、本発明においては、昇圧回路、および、昇圧回路から出力される電力を充電する副電源を備え、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。副電源で電力供給を補助する場合、昇圧回路の昇圧電圧が副電源の出力電圧よりも下回る必要があるが、本発明においては、主電源から供給される電源の供給状態の変動に基づいて、昇圧回路の昇圧電圧を制御するため、主電源の出力電圧が大きく低下してしまう前に副電源から電気アクチュエータに電力供給することができる。この結果、電動ステアリング装置の良好な作動と、他の車載電気負荷の良好な作動とを両立することが可能となる。

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、同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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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モータ駆動回路３０および電動モータ２０が、本発明の特定車載電気負荷に相当する。

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。

主電源１００は、電動パワーステアリング装置だけでなく、照明装置であるヘッドライト等の他の車載電気負荷Ｒ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。主電源１００の近傍には、電圧センサ５１が設けられる。電圧センサ５１は、主電源１００の出力電圧（電源供給元ライン１０３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。以下、この電圧センサ５１を第１電圧センサ５１と呼び、その検出電圧値を主電源電圧ｖ１と呼ぶ。

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。

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。

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。

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。

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。

昇圧回路４０は、電子制御装置６０の電源制御部６２（後述する）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。

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。

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。

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。

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。

昇圧回路の出力側には、電圧センサ５２が設けられる。電圧センサ５２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と充放電ライン１１４とが接続されるため、電圧センサ５２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、この電圧センサ５２を第２電圧センサ５２と呼び、その検出電圧値を出力電圧ｖ２と呼ぶ。

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電流センサ５３が設けられる。電流センサ５３は、電子制御装置６０の電源制御部６２に接続され、電源制御部６２に対して測定値である充放電電流ｉsubを表す信号を出力する。電流センサ５３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する。充放電電流ｉsubは、充電電流として流れるときには正の値により、放電電流として流れるときには負の値により表される。以下、この電流センサ５３を充放電電流センサ５３と呼び、その検出電流値を実充放電電流ｉsubと呼ぶ。

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。

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、第１電圧センサ５１，第２電圧センサ５２，充放電電流センサ５３を接続し、各センサ信号を入力する。また、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る。電源制御部６２は、これらセンサ信号およびアシスト制御部６１に入力された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。

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。

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によって検出した操舵トルクＴｘとを読み込む。

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、電子制御装置６０のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴｘの増加にしたがって基本アシストトルクＴasも増加し、しかも、車速Ｖｘが低くなるほど大きな値となるように設定される。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

そこで、電子制御装置６０の電源制御部６２は、昇圧回路４０を利用して昇圧電圧を制御することにより副電源５０の充放電（充電と放電）を制御し、副電源５０をできるだけ良好な状態に維持する。

また、電動パワーステアリングの作動による大電力消費時においては、副電源５０による電源供給補助が遅れると主電源１００から大電力を引き出すこととなり、主電源１００の出力電圧が一時的に大きく低下する。このため、他の車載電気負荷Ｒへの電源供給状態が一時的に不良になり、例えば、ヘッドライドが明滅してしまい、運転者に不快感を与える。

そこで、電子制御装置６０の電源制御部６２は、こうした問題も考慮して、昇圧回路４０の昇圧電圧を制御することにより、主電源１００の出力電圧の変動を抑制して、他の車載電気負荷Ｒの不安定な作動を低減する。

以下、電子制御装置６０の電源制御部６２が行う昇圧制御処理について説明する。図４は、電源制御部６２により実施される昇圧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。昇圧制御ルーチンは、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。

本制御ルーチンが起動すると、電源制御部６２は、ステップＳ２１において、第１電圧センサ５１にて検出される主電源電圧ｖ１を読み込む。続いて、ステップＳ２２において、主電源電圧ｖ１の電圧変動値Δｖ１を計算する。本制御ルーチンは、所定の周期で繰り返されるため、このステップＳ２２においては、前回（１周期前）のステップＳ２１にて検出した主電源電圧ｖ１oldと、今回のステップＳ２１にて検出した主電源電圧ｖ１との偏差（Ｖ１−Ｖ１old）を求め、この偏差を電圧変動値Δｖ１とする。この電圧変動値Δｖ１は、主電源電圧ｖ１の単位時間当たりの変動値、つまり、主電源電圧ｖ１を時間で微分した値ともいえる。尚、この電圧変動値Δｖ１は、制御周期の１周期分の変動を計算するものに限らず、複数周期分の主電源電圧ｖ１の推移から計算するようにして求めてもよい。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２３において、今回検出した主電源電圧ｖ１を主電源電圧ｖ１oldとしてＲＡＭに記憶する。従って、今回検出した主電源電圧ｖ１が、次回（１周期後）のステップＳ２２における主電源電圧ｖ１oldとして使用される。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ２４において、電圧変動値Δｖ１の絶対値（｜Δｖ１｜）が基準値Ｂ（正の値）以下に収まっているか否かを判断する。この基準値Ｂは、本発明における下降変動閾値、上昇変動閾値に相当するものである。電圧変動値Δｖ１が基準値Ｂを超えるときに、主電源電圧ｖ１が上昇変動閾値を超える上昇変動をしていると判断し、電圧変動値Δｖ１が基準値（−Ｂ）を下回るときに、主電源電圧ｖ１が下降変動閾値を超える下降変動をしていると判断する。

電源制御部６２は、電圧変動値Δｖ１の絶対値が基準値Ｂ以下に収まっていると判断した場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０の安定時昇圧制御処理を行い、電圧変動値Δｖ１の絶対値が基準値Ｂ以下に収まっていないと判断した場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、ステップＳ５０の電圧変動抑制昇圧制御処理を行う。安定時昇圧制御処理、電圧変動抑制昇圧制御処理については、図５，図８のフローチャートを用いて説明する。本昇圧制御ルーチンは、安定時昇圧制御処理あるいは電圧変動抑制昇圧制御処理が実行された後、一旦終了する。そして、所定の周期で同様の処理を繰り返す。

ステップＳ３０の安定時昇圧制御処理について説明する。図５は、安定時昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。この安定時昇圧制御ルーチンでは、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量Ｊｘを表すデータを読み込む。この実充電量Ｊｘは、後述する実充電量検出ルーチン（図７）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、実充電量検出ルーチンにより算出された最新の実充電量Ｊｘを表すデータの読み込み処理となる。

次に、電源制御部６２は、ステップＳ３２において、車速センサ２３により検出された車速Ｖｘを読み込み、続いて、ステップＳ３３において車速Ｖｘに応じた目標充電量Ｊ＊を設定する。この目標充電量Ｊ＊は、副電源５０に充電すべき最適充電量であって、図６に示すように、基準車速Ｖ０を境にして、車速Ｖｘが基準車速Ｖ０未満であれば目標充電量Ｊhighが選択され、車速Ｖｘが基準速度Ｖ０以上であれば目標充電量Ｊhighより小さな目標充電量Ｊlowが選択される。尚、副電源５０は、目標充電量Ｊ＊の充電に対して過充電とならないような十分な電池容量を備えている。

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、この安定時昇圧制御ルーチンでは、副電源５０の目標充電量Ｊ＊を車速Ｖｘに応じて設定する。本実施形態においては、２段階設定しているが、３段階以上、あるいは車速に応じて連続的に設定されるものであっても良く、車速Ｖｘの増大にしたがって減少する目標充電量Ｊ＊を設定するものであればよい。尚、目標充電量Ｊ＊は、固定値であってもよい。

電源制御部６２は、目標充電量Ｊ＊を設定すると、次に、ステップＳ３４において充放電電流センサ５３により検出される実充放電電流ｉsubを読み込む。次に、ステップＳ３５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の充電状態の良否を表すもので、Ｆ＝０で充電良好（充電不要）を表し、Ｆ＝１で充電不足（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。

電源制御部６２は、フラグＦが「０」の場合には（Ｓ３５：ＹＥＳ）、その処理をステップＳ３６に進めて、実充電量Ｊｘが目標充電量Ｊ＊未満であるか否かについて判断する。このステップＳ３６は、副電源５０の充電量が不足したか否かを判断するもので、Ｊｘ＜Ｊ＊の場合には（Ｓ３６：ＹＥＳ）、充電量が不足していると判断して、ステップＳ３７において、フラグＦを「１」に設定する。一方、Ｊｘ≧Ｊ＊の場合には（Ｓ３６：ＮＯ）、充電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。

また、ステップＳ３５において、フラグＦが「１」の場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、その処理をステップＳ３８に進めて、実充電量Ｊｘが、目標充電量Ｊ＊に不感帯値Ａ（正の値）を加算した充電量（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Ｓ３８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（Ｓ３８：ＹＥＳ）、充電不足が解消したと判断して、ステップＳ３９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（Ｓ３８：ＮＯ）、充電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。

この不感帯値Ａは、実充電量Ｊｘと目標充電量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。

こうしてフラグＦが設定されると、ステップＳ４０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（Ｓ４０：ＮＯ）、つまり、副電源５０の充電状態が良好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＊をゼロ（ｉsub＊＝０）に設定する。一方、フラグＦが「１」の場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、つまり、副電源５０の充電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Ｓ４２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＊＝（Ｗlim−Ｗｘ）／ｖ２

ここで、Ｗlim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、ｖ２は第２電圧センサ５２により検出される出力電圧である。出力許容電力Ｗlim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、第２電圧センサ５２にて検出された出力電圧ｖ２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Ｓ４２における処理は、第２電圧センサ５２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第２電圧センサ５２により検出した出力電圧ｖ２との積により求めても良い。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ４３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Ｗlim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ｖ２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Ｗlim範囲内であればｉsub＊＞０（Ｓ４３：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Ｗlim以上となっている場合にはｉsub＊≦０（Ｓ４３：ＮＯ）となる。

目標充放電電流ｉsub＊がゼロ以下（ｉsub＊≦０）の場合は、ステップＳ４１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、先のステップＳ４２にて計算された目標充放電電流ｉsub＊を変更しない。

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Ｓ４４に進める。ステップＳ４４においては、目標充放電電流ｉsub＊と実充放電電流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、目標充放電電流ｉsub＊と実充放電電流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。

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から供給された電源を昇圧するが、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。

この場合、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、実充電量Ｊｘが目標充電量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、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。

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。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ４５において、充放電電流センサ５３により検出される実充放電電流ｉsubがゼロ（ｉsub＝０）か否かを判断し、実充放電電流ｉsubがゼロである場合には（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、ステップＳ４６において、その時点における昇圧回路４０の第２昇圧用スイッチング素子４４のデューティ比Ｄ０を記憶更新する。本制御ルーチンは、所定の周期で繰り返されることから、このステップＳ４６においては、実充放電電流ｉsubがゼロとなるときの最新のデューティ比Ｄ０が記憶されていくことになる。このデューティ比Ｄ０は、後述の電圧変動抑制制御処理において使用される。

実充放電電流ｉsubがゼロ（ｉsub＝０）であるということは、副電源５０の電源電圧と昇圧回路４０の昇圧電圧とが等しくなっていることを意味する。従って、この状態から昇圧回路４０の昇圧電圧を高くすれば、昇圧回路４０から副電源５０に充電電流を流すことができ、逆に、昇圧電圧を低くすれば、副電源５０からモータ駆動回路３０に放電電流を流すことができる。つまり、昇圧回路４０の昇圧制御により副電源５０の充放電が切り替わる境界状態となっている。従って、このときの昇圧回路４０の昇圧電圧を基準電圧として設定して、この基準電圧に対して昇圧回路４０の目標昇圧電圧を増減させることで、副電源５０の充電／放電の切り替え、および、その電流量も制御することができる。

本実施形態においては、基準電圧として第２昇圧用スイッチング素子４４のデューティ比Ｄ０を記憶しておき、後述の電圧変動抑制制御処理にて、第２昇圧用スイッチング素子４４のデューティ比を、このデューティ比Ｄ０に対して増減させることにより昇圧回路４０の昇圧電圧を制御する。尚、第１昇圧用スイッチング素子４３と第２昇圧用スイッチング素子４４とは、オン／オフ状態が反転するように制御されるため、ステップＳ４６においては、第１昇圧用スイッチング素子４３のデューティ比を記憶更新するようにしてもよい。以下、ステップＳ４６にて記憶更新されるデューティ比Ｄ０を基準デューティ比Ｄ０と呼ぶ。

この安定時昇圧制御ルーチンは、ステップＳ４６にて基準デューティ比Ｄ０を記憶更新すると、あるいは、ステップＳ４５にて実充放電電流ｉsubがゼロではないと判断すると一旦終了する。

本実施形態においては、後述するように、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に放電する制御（図１０）が組み込まれている。従って、車両の起動時における実充電量Ｊｘは、目標充電量Ｊ＊に満たない。このため昇圧制御ルーチンの起動時においては、ステップＳ３６において「ＹＥＳ」と判定されて、フラグＦが「１」に設定される。従って、モータ駆動回路３０の消費電力が昇圧回路４０の出力許容電力を下回っているあいだは、昇圧回路４０から出力された電力で副電源５０が充電される。

安定時昇圧制御ルーチンの実行中においては、常に副電源５０の充電状態が繰り返し判定される。こうした充放電制御により副電源５０の充電量が増大し、検出された実充電量Ｊｘが目標充電量Ｊ＊に不感帯値Ａを加算した充電量にまで達すると（Ｓ３８：ＹＥＳ）、フラグＦが「０」に設定され（Ｓ３９）、目標充放電電流ｉsub＊がゼロに設定される。

フラグＦが「０」に設定されているときは、副電源５０への充電が必要なく、目標充放電電流ｉsub＊がゼロに設定されて昇圧回路４０の昇圧電圧がフィードバック制御される。

また、副電源５０に対して充電不要と判断された後であっても、副電源５０の実充電量Ｊｘが目標充電量Ｊ＊を下回った場合には、フラグＦが「１」に変更される。この場合、昇圧回路４０の出力に余裕が有れば、正の目標充放電電流ｉsub＊が設定され、その余裕分の電力で副電源５０が充電される。また、昇圧回路４０の出力に余裕が無ければ、目標充放電電流ｉsub＊がゼロに設定され、副電源５０の充電を規制するとともに、電力不足分を副電源５０から電源供給する。

次に、実充電量検出処理について説明する。図７は、電源制御部６２により実施される実充電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。この実充電量検出ルーチンにより検出された実充電量は、ステップＳ３１にて読み込まれる実充電量Ｊｘとなる。

本実充電量検出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、充放電電流センサ５３により検出される実充放電電流ｉsubを読み込む。続いて、ステップＳ６２において、現時点の実充電量Ｊｘを以下のように計算により求める。
Ｊｘ＝Ｊｘold＋ｉsub
ここで、Ｊｘoldは前回実充電量である。前回実充電量とは、所定周期で繰り返される本実充電量検出ルーチンにおける１周期前での実充電量Ｊｘを表す。

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、前回実充電量Ｊｘoldの初期値としては、予め設定した固定値（例えば、Ｊｘold＝０）が使われる。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ６３において、現時点の実充電量Ｊｘを前回実充電量ＪｘoldとしてＲＡＭに記憶し、実充電量検出ルーチンを一旦終了する。実充電量検出ルーチンは、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量Ｊｘが、次回（１周期後）のステップＳ６２における前回実充電量Ｊｘoldとして使用される。

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、実充電量Ｊｘを実充放電電流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の保有する充電量を適正に検出することができる。

次に、ステップＳ５０の電圧変動抑制昇圧制御について説明する。図８は、電圧変動抑制昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。この電圧変動抑制昇圧制御ルーチンは、上述したように主電源電圧ｖ１の単位時間当たりの変動値（電圧変動値Δｖ１）の絶対値が基準値Ｂを超えるときに実行される。

電源制御部６２は、まず、ステップＳ５１において、基準デューティ比Ｄ０を読み込む。この基準デューティ比Ｄ０は、安定時昇圧制御におけるステップＳ４６において記憶したデューティ比であって、昇圧回路４０の昇圧電圧が副電源５０の電源電圧と等しくなっているときの第２昇圧用スイッチング素子４４のデューティ比である。従って、第２昇圧用スイッチング素子４４のデューティ比を、このデューティ比Ｄ０に対して増減させることにより昇圧回路４０の昇圧電圧を変化させて、副電源５０の充電／放電の切り替え、および、その電流量も制御することができる。

次に、電源制御部６２は、ステップＳ５２において、電圧変動値Δｖ１に応じたデューティ比変更値ΔＤを設定する。このデューティ比変更値ΔＤの設定にあたっては、図９に示すデューティ比変更値設定テーブルを参照して行う。デューティ比変更値設定テーブルは、電子制御装置６０のＲＯＭ等のメモリに制御プログラムとともに記憶されており、電圧変動値Δｖ１の絶対値が大きくなるにしたがって絶対値が大きくなるデューティ比変更値ΔＤを設定する。つまり、電圧変動値Δｖ１が正の値となる上昇変動であって、上昇変動値｜Δｖ１｜が基準値Ｂを超える場合には、上昇変動値が大きくなるにしたがってプラス側に大きくなるデューティ比変更値ΔＤが設定され、電圧変動値Δｖ１が負の値となる下降変動であって、下降変動値｜Δｖ１｜が基準値Ｂを超える場合には、下降変動値が大きいほどマイナス側に大きくなるデューティ比変更値ΔＤが設定される。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ５３において、第２昇圧用スイッチング素子４４のオン期間比を表すデューティ比指令値Ｄ＊を次式のように計算する。
Ｄ＊＝Ｄ０+ΔＤ
続いて、電源制御部６２は、ステップＳ５４において、デューティ比指令値Ｄ＊に応じたＰＷＭ信号を昇圧回路４０のスイッチング素子４３，４４に出力して、電圧変動抑制昇圧制御ルーチンを一旦抜ける。

この電圧変動抑制昇圧制御ルーチンでは、主電源１００の出力電圧ｖ１が上昇側に変動する場合には、その上昇変動値が大きくなるほど第２昇圧用スイッチング素子４４のオンデューティ比を大きく（第１昇圧用スイッチング素子４３のオンデューティ比を小さく）して昇圧回路４０の目標昇圧電圧を高くするように変更し、主電源１００の出力電圧ｖ１が下降側に変動する場合には、その下降変動値｜Δｖ１｜が大きくなるほど第２昇圧用スイッチング素子４４のオンデューティ比を小さく（第１昇圧用スイッチング素子４３のオンデューティ比を大きく）して昇圧回路４０の目標昇圧電圧を低くするように変更する。

従って、電動パワーステアリングの作動により大電力が消費されても、電源制御部６２が主電源１００の出力電圧の変動度合いに基づいて昇圧回路４０の昇圧電圧を制御するため、主電源１００の出力電圧の急激な変動が抑制される。例えば、主電源電圧ｖ１の下降変化が検出されたときには、下降変動値に応じて昇圧回路４０の昇圧電圧を低くするため、昇圧電圧が副電源５０の出力電圧に対して確実に下回ることになり、副電源５０からモータ駆動回路３０への電力供給量を素早く増大させることができる。従って、主電源１００の出力電圧の急激な低下が抑制される。

また、電動パワーステアリングの電力消費量の急減等により主電源電圧ｖ１の上昇変化が検出されたときには、電源制御部６２が上昇変動値に応じて昇圧回路４０の昇圧電圧を高くする。これにより、昇圧電圧が副電源５０の出力電圧に対して確実に上回ることとなり、昇圧回路４０から副電源５０への充電とモータ駆動回路３０への電力供給とを行うことができるようになる。従って、主電源１００の出力電圧の急激な上昇が抑制される。

しかも、図９のデューティ比変更値設定テーブルに示すように、電圧変動値Δｖ１の大きさに応じて昇圧回路４０の昇圧電圧の変化量を設定しているため、適切な副電源５０の充放電量が得られる。この結果、電動パワーステアリングが作動しても、他の車載電気負荷Ｒへの電力供給状態が安定し、その作動も安定する。従って、例えば、ヘッドライトの明滅を抑制することができる。

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、上述したように実充放電電流ｉsubの積算値に基づいて副電源５０の充電量Ｊｘを検出する場合、車両起動時における充電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。

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Ｓ７１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。

続いて、電源制御部６２は、ステップＳ７２において、充放電電流センサ５３により測定された実充放電電流ｉsub（放電方向の電流値）を読み込み、ステップＳ７３において、実充放電電流ｉsubが放電停止判定電流ｉsub０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ｉsub０としては、例えば、０アンペアが設定される。

実充放電電流ｉsubが放電停止判定電流ｉsub０以下にまで低下しない間は、こうしたステップＳ７１〜Ｓ７３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、実充放電電流ｉsubが放電停止判定電流ｉsub０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Ｓ７４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。

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量の検出を精度良く行うことができる。つまり、実充電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量検出処理を行うことにより、初期充電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。

以上説明した本実施形態によれば、電動パワーステアリング装置の作動により大電力が消費されても、電圧変動抑制昇圧制御の実行により主電源１００の出力電圧の変動を抑制するため、他の車載電気負荷Ｒの作動を安定させることができる。例えば、主電源１００の出力電圧ｖ１の単位時間当たりの変動値｜Δｖ１｜が基準値Ｂを上回った場合には、その変動が下降変動であれば、昇圧回路４０の目標昇圧電圧を低下させることにより、副電源５０の出力電圧を昇圧回路４０の昇圧電圧に対して上回るようにする。これにより、素早く副電源５０からモータ駆動回路３０に電源供給することができ、主電源１００の急激な電圧低下を抑制することができる。

一方、主電源１００の出力電圧ｖ１の単位時間当たりの変動値｜Δｖ１｜が基準値Ｂを上回った場合であって、その変動が上昇変動であれば、昇圧回路４０の目標昇圧電圧を上昇させることにより、昇圧回路４０の昇圧電圧を副電源５０の出力電圧を上回るようにする。これにより、素早く主電源１００による副電源５０の充電とモータ駆動回路３０への電源供給とを行うことができ、主電源１００の急激な電圧上昇を抑制することができる。

また、昇圧回路４０の昇圧電圧を制御するにあたっては、昇圧回路４０の昇圧電圧が副電源５０の出力電圧と等しくなるときの電圧（本発明の基準電圧に相当する）を基準として、この基準電圧に対して昇圧電圧の変更（上昇または下降）を行うようにしているため、昇圧回路４０の昇圧電圧と副電源５０の出力電圧との大小関係を確実に切り替えることができる。例えば、本実施形態においては、スイッチング素子のデューティ比の変更により昇圧電圧を制御する昇圧回路４０を備え、昇圧回路４０の昇圧電圧が副電源５０の出力電圧と等しくなるときのスイッチング素子のデューティ比を基準デューティ比Ｄ０として記憶しておき、この基準デューティ比Ｄ０に対して、デューティ比変更値ΔＤを加算して昇圧電圧を調整する。従って、昇圧回路４０の昇圧電圧と副電源５０の出力電圧との大小関係を確実に切り替えることができる。

しかも、昇圧回路４０の昇圧電圧は、主電源１００の出力電圧ｖ１の単位時間当たりの変動値｜Δｖ１｜の大きさに応じた変更幅（デューティ比変更値ΔＤ）で増減されるため、主電源１００の電源電圧の変動度合いに応じた適正な副電源５０の充電量および放電量が得られる。

これらの結果、電動パワーステアリングが作動して大電力を消費しても、主電源１００の出力電圧の急激な変動が抑制され、他の車載電気負荷Ｒへの電力供給状態を安定させることができる。従って、他の車載電気負荷Ｒの作動が安定し、例えば、ヘッドライトの明滅を抑制することができる。このため、運転者に対して不快感を与えなくなる。

また、主電源１００の出力電圧の変動度合いが少ない場合には、安定時昇圧制御（Ｓ３０）により、目標充放電電流ｉsub＊と実充放電電流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ため、副電源５０の充電状態を簡単に制御することができる。しかも、実充電量Ｊｘと目標充電量Ｊ＊との大小関係、および、消費電力に対する昇圧回路４０の電力供給能力に基づいて目標充放電電流ｉsub＊が設定されるため、副電源５０の過剰な充電や放電を抑制することができる。

例えば、副電源５０の充電量が十分であると判断されているとき（フラグＦ＝０）には、目標充放電電流ｉsub＊をゼロ（ｉsub＝０）に設定するため、副電源５０への充電が規制され過剰充電が防止される。これにより副電源５０の寿命を延ばすことができる。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。更に、モータ駆動回路３０が電力を必要としていないときには、昇圧回路４０の昇圧動作を停止することができ、昇圧動作に必要なエネルギー消費を抑えることができる。

一方、実充電量Ｊｘが目標充電量Ｊ＊に達していないとき（フラグＦ＝１）には、モータ駆動回路３０の消費電力に対して昇圧回路４０の出力に余裕があれば、正の目標充放電電流ｉsub＊が設定され、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。この場合、モータ駆動回路３０への電力供給分を確保した上で、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。

また、実充電量Ｊｘが目標充電量Ｊ＊に達していないとき（フラグＦ＝１）であっても、モータ駆動回路３０の消費電力に対して昇圧回路４０の出力に余裕がない場合には、目標充放電電流ｉsub＊がゼロ（ｉsub＊＝０）に設定される。従って、副電源５０への充電が規制されるとともに、モータ駆動回路３０への電力不足分だけが副電源５０からモータ駆動回路３０に供給される。従って、モータ駆動回路３０への電力供給と、副電源５０の電力消費抑制とを両立することができる。

更に、目標充電量Ｊ＊を車速の増加にしたがって減少するように設定しているため、大電力消費が予測される状況においては副電源５０の充電量が多くなって電源補助能力が増し、逆に、大電力消費が予測されない状況においては充電を抑制して副電源５０の寿命を延ばすことができる。

また、副電源５０に充電される実充電量Ｊｘと目標充電量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の寿命を一層延ばすことができる。

また、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。また、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。更に、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。

また、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。

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。例えば、本実施形態においては、電圧変動値Δｖ１に応じて昇圧電圧の変更量を調整するようにしているが、昇圧電圧の変更量は一定値であってもよい。また、本実施形態においては、安定時昇圧制御時に目標充電量と実充電量とに基づいて昇圧回路４０の昇圧制御を行っているが、単に、昇圧回路４０の昇圧電圧を一定値に制御するものであってもよい。

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。

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種々のものに適用できる。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。

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。 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。 アシストトルクテーブルを表すグラフである。 昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。 安定時昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。 車速と目標充電量との関係を表すグラフである。 実充電量検出ルーチンを表すフローチャートである。 電圧変動抑制昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。 デューティ比変更値設定テーブルを表すグラフである。 終了時放電制御ルーチンを表すフローチャートである。

符号の説明

１０…ステアリング機構、２０…電動モータ、３０…モータ駆動回路、４０…昇圧回路、４１，４５…コンデンサ、４２…昇圧用コイル、４３，４４…昇圧用スイッチング素子、５０…副電源、５１…第１電圧センサ、５２…第２電圧センサ、５３…充放電電流センサ、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、Ｒ…他の車載電気負荷、ＦＷＬ，ＦＷＲ…左右前輪。

Claims (5)

1. 複数の車載電気負荷に電源供給する主電源と、
   前記主電源の出力電圧を昇圧し、昇圧された電力を前記複数の車載電気負荷のうちの特定車載電気負荷に出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路と前記特定車載電気負荷とのあいだに並列に接続されて前記昇圧回路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車載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、
   前記主電源の出力電圧の変動度合いを検出することにより、前記主電源の電源供給状態の変動を検出する電源供給変動検出手段と、
   前記電源供給変動検出手段により検出された前記主電源の出力電圧の変動度合いに基づいて、前記主電源の出力電圧の変動が下降変動であり、その下降変動度合いが下降変動閾値より大きい場合に、前記副電源の出力電圧に相当する電圧を基準電圧として、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記基準電圧よりも低下させ、前記主電源の出力電圧の変動が上昇変動であり、その上昇変動度合いが上昇変動閾値より大きい場合に、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記基準電圧よりも上昇させる昇圧制御手段と
   を備えたこと特徴とする車両の電源装置。
2. 複数の車載電気負荷に電源供給する主電源と、
   前記主電源の出力電圧を昇圧し、昇圧された電力を前記複数の車載電気負荷のうちの特定車載電気負荷に出力する昇圧回路と、
   前記昇圧回路と前記特定車載電気負荷とのあいだに並列に接続されて前記昇圧回路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車載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た充電量を検出する充電量検出手段と、
   前記主電源の出力電圧の変動度合いを検出することにより、前記主電源の電源供給状態の変動を検出する電源供給変動検出手段と、
   前記電源供給変動検出手段により検出された前記主電源の出力電圧の変動度合いに基づいて、前記主電源の出力電圧の変動が下降変動であり、その下降変動度合いが下降変動閾値より大きい場合に、前記昇圧回路の昇圧電圧を低下させ、前記主電源の出力電圧の変動が上昇変動であり、その上昇変動度合いが上昇変動閾値より大きい場合に、前記昇圧回路の昇圧電圧を上昇させ、前記主電源の出力電圧の変動度合いが前記上昇変動閾値と前記下降変動閾値とのあいだに収まる場合には、前記充電量検出手段により検出された充電量と目標充電量とに基づいて、前記昇圧回路の昇圧電圧を制御する昇圧制御手段と
   を備えたことを特徴とする車両の電源装置。
3. 前記昇圧制御手段は、前記下降変動度合いが前記下降変動閾値を超える場合には前記下降変動度合いが大きくなるにしたがって低くなる目標昇圧電圧を設定し、前記上昇変動度合いが前記上昇変動閾値を超える場合には前記上昇変動度合いが大きくなるにしたがって高くなる目標昇圧電圧を設定することを特徴とする請求項１または２記載の車両の電源装置。
4. 前記主電源から電源供給される複数の車載電気負荷には、照明装置が含まれてい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。
5. 前記特定車載電気負荷は、運転者の操舵操作に応じて車輪に転舵力を付与する転舵アクチュエータであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一項記載の車両の電源装置。

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