JP6179114B2 - 補助電源装置およびこの装置を備える電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
図1を参照して、電動パワーステアリング装置(以下、「EPS1」)の構成について説明する。
車速センサ5は、車載通信ネットワークを通じて車速信号を制御装置30に送信する。
制御装置30は、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン31」)、モータ駆動回路34、電流センサ35、および電圧センサ36を有する。制御装置30は、モータ駆動回路34に印加される電圧(以下、「モータ駆動電圧VMD」)を制御する。
電圧センサ36は、補助電源装置40とモータ駆動回路34との間の電圧、すなわちモータ駆動電圧VMDの大きさに応じた信号をマイコン31の電源管理部32に送信する。
昇圧回路43は、下段側のスイッチング素子43Bがオン状態からオフ状態に切り替えられることにより生じる昇圧電圧V3をキャパシタ45の出力端子(接続点P2)に印加する。具体的には、昇圧回路43においては、スイッチング素子43Bがオン状態により導通して昇圧コイル43Cの一端を接地する。そして、昇圧回路43は、スイッチング素子43Bがオフ状態からオン状態に切り替えられたことにより昇圧コイル43Cに生じる誘起電圧を出力電圧V1に重畳して出力する。なお、上段側のスイッチング素子43Aは、キャパシタ45側から昇圧回路43側への電流の回り込み(逆流)を防止する機能を有する。
充放電回路44は、各スイッチング素子44A,44Bのオン状態およびオフ状態の組合せに基づいて、主電源4からモータ駆動回路34に電力を供給する第1電源形態、および主電源4およびキャパシタ45からモータ駆動回路34に電力を供給する第2電源形態を切り替える。なお、各スイッチング素子44A,44Bは、電源管理部32により同時にオン状態にならないように動作が制御される。
制御装置30は、ステップS11において、電源電力PSが充放電閾値KE以上か否かを判定する。制御装置30は、ステップS11において肯定判定のとき、ステップS14において充放電回路44を第2電源形態に設定する。このため、EPS要求電力は、電源電力PSに加え、充放電閾値KEを超えるEPS要求電力の電力量をキャパシタ45の放電により補われる。したがって、電源電力PSが充放電閾値KE以上のときにおいて、放電制御により電源電力PS(バッテリ電流IB)が充放電閾値KEにおいてピークカットされる。このため、主電源4の負荷が小さくなる。
制御装置30は、初期値設定制御において昇圧回路43の動作として充電制御の初回周期におけるスイッチング素子43Aの1周期におけるオン状態の比率であるDUTY比およびスイッチング素子43Bの1周期におけるオン状態の比率であるDUTY比を設定する。
マップMPは、充電制御の初回周期のときのキャパシタ電圧V2が出力電圧V1以下のとき、初期DUTY比として0%に設定されている。マップMPは、充電制御の初回周期のときのキャパシタ電圧V2が出力電圧V1よりも大きいとき、キャパシタ電圧V2が大きくなるにつれて初期DUTY比が大きく設定されている。マップMPは、充電制御の初回周期のときのキャパシタ電圧V2が出力電圧V1以上のとき、昇圧回路43の昇圧電圧V3がキャパシタ電圧V2と一致するように初期DUTY比が設定されている。
すなわち、制御装置30は、ステップS31において充電制御が初回周期か否かを判定する。ステップS31は、フラグFに基づいて判定される。詳細には、図4の電源制御の処理においてステップS20の充電制御となるとき、すなわちステップS13において否定判定されるときにフラグFが「1」に設定される。そして、充電制御の処理において初回周期が経過したときにフラグFが「0」に変更される。フラグFは、「0」に変更された後、充電制御が実行される期間にわたり「0」が維持される。そして、フラグFは、充電制御が終了したとき、「1」に変更可能な状態となる。制御装置30は、フラグFが「1」のときに充電制御が初回周期であると判定する。一方、制御装置30は、フラグFが「0」のとき、充電制御が初回周期ではないと判定する。
制御装置30は、充電制御において定電流充電を実行する。制御装置30は、充電モードとして、急速充電モードおよび通常充電モードを有する。制御装置30は、急速充電モードのとき、主電源4からキャパシタ45に供給する電流(以下、「充電電流IC」)を第1基準電流ICK1に設定する。制御装置30は、通常充電モードのとき、充電電流ICを第1基準電流ICK1よりも小さい第2基準電流ICK2に設定する。このため、急速充電モードは、通常充電モードよりも短時間でキャパシタ45を満充電にする。
すなわち、制御装置30は、ステップS41において、車速VSが車速閾値VK以下か否かを判定する。なお、車速閾値VKは、極低速と判定される車速VSの上限値に相当する。車速閾値VKは、試験等により予め設定されている。
EPS1は、以下の第1〜第3の機能を有する。第1の機能は、キャパシタ45の充電開始時においてキャパシタ45から昇圧回路43に電流が逆流することを抑制する機能を有する。第2の機能は、キャパシタ45の充電開始時において主電源4から昇圧回路43に大電流が流れることを抑制する機能を有する。第3の機能は、車両の状況に応じて充電電流ICの大きさを変更する機能を有する。
車両が停止または車速VSが極低速のとき、ステアリング操作による電動モータ21の消費電力が大きい。一方、車速VSが小さいとき、ステアリング操作による電動モータ21の消費電力が小さい。このため、車両が停止または車速VSが極低速のとき、キャパシタ45がモータ駆動回路34に放電する可能性が高くなる。一方、車速VSが大きいとき、キャパシタ45から放電する可能性が低くなる。
(1)制御装置30は、充電制御において初期値設定制御を有する。この構成によれば、充電制御の初回周期においてキャパシタ電圧V2が出力電圧V1以上のとき、キャパシタ電圧V2が大きくなるにつれて昇圧回路43の昇圧電圧V3が大きい値となるように設定する。このため、キャパシタ電圧V2および昇圧電圧V3の電圧差が小さくなる。したがって、キャパシタ45から昇圧回路43に電流が逆流することが抑制される。
図9および図10は、第2実施形態のEPS1を示す。EPS1は、第1実施形態のEPS1との主要な相違点として、次の相違点を有する。すなわち、充電制御は、充電モード選択制御に代えて充電電流可変制御を有する。以下では、第1実施形態のEPS1と異なる点の詳細を説明し、第1実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
すなわち、制御装置30は、ステップS51において目標充電電流ICGを算出する。詳細には、制御装置30は、充放電閾値KEからEPS消費電力を減算した値を充電可能電力として算出する。そして制御装置30は、充電可能電力から出力電圧V1を除算した値を目標充電電流ICGとして算出する。
第3仮想EPSにおいては、充電可能電力が算出されないため、例えば時刻t21から時刻t22までの期間において充電制御を実行したとき、充電電流ICが大きい場合には充電電流ICに起因して電源電力PSが充放電閾値KE以上となるおそれがある。これにより、第3仮想EPSは、時刻t21から時刻t22までの期間において電源電力PSが充放電閾値KE以上となることによりキャパシタ45が放電する。このため、第3仮想EPSは、時刻t21から時刻t22までの期間においてキャパシタ45を充電することができないおそれがある。
(5)充電電流可変制御は、EPS電力および充放電閾値KEに基づいて目標充電電流ICGを算出する。この構成によれば、充電可能電力が小さい場合においてキャパシタ45の充電時に電源電力PSが充放電閾値KEを超えることが抑制される。また充電可能電力が大きい場合においてキャパシタ45の充電時にキャパシタ45を十分に充電することができる。したがって、キャパシタ45に充電電流ICを適切に供給することができる。
本電動パワーステアリング装置および本補助電源装置は、上記各実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本電動パワーステアリング装置および本補助電源装置のその他の実施形態としての上記各実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。
・第1実施形態の補助電源装置40は、EPS1に適用されている。ただし、補助電源装置40の適用範囲はEPS1に限られない。例えば、変形例の補助電源装置40は、工作機械に適用される。
(イ)前記制御装置は、前記補助電源の端子間電圧が前記主電源の電圧以下において前記主電源から前記補助電源への電力の供給を開始するとき、前記補助電源の端子間電圧が小さくなるにつれて前記昇圧回路が前記補助電源に印加する電圧を小さくする請求項1または2に記載の補助電源装置。
Claims (4)
- 電動モータに電力を供給する主電源に接続されて前記電動モータに放電することが可能な補助電源と、
前記主電源の電圧を昇圧して前記補助電源に印加する昇圧回路と、を備え、
前記補助電源の端子間電圧が前記昇圧回路の昇圧電圧よりも大きい状態において前記主電源から前記補助電源への電力の供給が開始されるとき、前記昇圧回路の昇圧電圧を前記補助電源の端子間電圧以上に昇圧して前記補助電源への電力の供給を開始する補助電源装置。 - 操舵トルクに基づいてアシストトルクを生じさせる前記電動モータと、
請求項1に記載の補助電源装置と、
前記補助電源装置の動作を制御する制御装置とを備える電動パワーステアリング装置。 - 前記制御装置は、車両の走行速度が車速閾値以下のとき、前記主電源から前記補助電源に第1基準電流を供給し、前記車両の走行速度が前記車速閾値よりも大きいとき、前記主電源から前記補助電源に前記第1基準電流よりも小さい第2基準電流を供給する
請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記制御装置は、前記電動パワーステアリング装置の消費電力が前記主電源から前記補助電源への充電および前記補助電源から前記電動モータへの放電の切り替えの基準値となる充放電閾値未満において前記主電源から前記補助電源に電力を供給するとき、前記電動パワーステアリング装置の消費電力と前記充放電閾値との差に基づいて前記主電源から前記補助電源に供給する電流の大きさを変更する
請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
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