JP2005261180A - 車載用電動機の制御装置 - Google Patents

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一信 永井
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Abstract

【課題】 緊急回避時や緊急制動時のように必要とする電動機出力が急激に増加する場合でも高応答性を確保し、且つ損失が少ない車載用電動機の制御装置を提供する。
【解決手段】 バッテリ１から電力が供給される電動機制御手段によって車載用電動機３を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、前記バッテリ１の電力を昇圧する昇圧回路２１と、この昇圧回路２１で昇圧された電力を充電する充電回路２２と、この充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部４を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に搭載したバッテリの電力で駆動される車載用電動機の制御装置に関する。
この種の車載用電動機の制御装置としては、その代表例として電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、図２３に示すように、ステアリングホイールに入力される操舵トルクを操舵トルクセンサ１００で検出した操舵トルクをバッテリ１０１から電力が供給された電動機制御装置１０２に供給することにより、この電動機制御装置１０２でステアリング系に対して操舵補助トルクを発生する電動機１０３を駆動するようにしている。ここで、電動機１０３の回転角がレゾルバで検出されて電動機制御装置１０２にフィードバックされる。
この従来例では、電動機制御装置１０２によって操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生するように電動機に供給するアシスト電流を制御して、適正な操舵補助力を発生するようにしているが、通常直流１２Ｖのバッテリ１０１を適用する関係で、電動機の仕様も直流１２Ｖとなるため、この電動機に大電流を流して大きなトルクを得るようにしており、配線損失が大きくなり、これにより電動機出力が制限され、操舵補助力が不足する場合があるという未解決の課題がある。特に、電動機が高い回転速度で駆動される際に、電動機で発生する逆起電圧が大きくなるので、電動機に流れる電流が抑制され、操舵補助力が不足する場合が生じるという未解決の課題がある。
この未解決の課題を解決するために、操舵トルクセンサで検出した操舵トルク及び車速センサで検出した車速検出値に基づいてモータに供給する目標電流値Ｉｔを算出し、目標電流値Ｉｔと電流検出値Ｉｓとの偏差を算出してフィードバック制御のための指令値Ｖを生成し、指令値Ｖに基づいて算出デューティ比Ｄｃを算出し、算出デューティ比Ｄｃが１００％等の閾値Ｄ０を超える場合、リアクトル、直列に接続されたスイッチング素子を構成するＨｉ−ＭＯＳ、リアクトル及びＨｉ−ＭＯＳとの接続点と接地との間に接続されたスイッチング素子を構成するＬｏ−ＭＯＳ及びＨｉ−ＭＯＳの出力側と接地との間に接続された平滑用コンデンサを有する昇圧チョッパで構成される昇圧回路を起動して出力デューティ比Ｄｐを算出し、閾値Ｄ０以下の場合、昇圧回路を停止して、算出デューティ比Ｄｃを出力デューティ比Ｄｐとし、算出された出力デューティ比ＤｐをＰＷＭ信号生成回路に供給するようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来例にあっては、モータに対して昇圧チョッパで昇圧した電圧を供給することにより、配線の太さ、長さは同一でも流れる電流を少なくすることができるため、電動機制御装置から電動機までの配線部での損失が少なくなり、より大きな操舵補助力を発生することができると共に、昇圧された電圧がモータに供給されることにより、同一電流制約時に、より大きい出力（電流×電圧）を得ることができ、モータが高い回転速度で駆動される際でも、操舵補助力の不足を回避することができる。
特開２００３−２００８３８号公報（第１頁、図５）
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、必要な電動機出力が急激に増加した場合（例えば電動パワーステアリング装置においては走行中に緊急回避を行う場合、電動ブレーキにおいては高速走行中に緊急制動をかける場合等）は、昇圧指令により昇圧回路を起動させても、必要とする昇圧電圧に達するまでに時間がかかって応答性が悪化してしまい、緊急回避や緊急制動時における迅速な電動機動作を確保することができないという未解決の課題がある。また、通常時は、他の電装機器の電力消費によりバッテリ電圧が変動するために、このバッテリ電圧変動によって電動機出力が影響を受けてしまうという未解決の課題もある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、緊急回避時や緊急制動時のように必要とする電動機出力が急激に増加する場合でも高応答性を確保し、且つ損失が少ない車載用電動機の制御装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項１に係る車載用電動機の制御装置は、バッテリから電力が供給される電動機制御手段によって車載用電動機を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、前記バッテリの電力を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧された電力を充電する充電回路と、該充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部を備えたことを特徴としている。
この請求項１に係る発明では、高電圧供給部において、昇圧回路でバッテリ電力を昇圧して充電回路に充電し、この充電回路の充電電力を充電電力供給制御手段で必要時に電動機制御手段に供給する。
また、請求項２に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１の発明において、前記高電圧供給部は、前記充電回路の充電電圧を検出する充電電圧検出手段を有し、前記充電電力供給制御手段は、前記充電回路の充電電圧が設定値以下となったときに前記昇圧回路を起動して充電を開始するように構成されていることを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、充電回路の充電電圧が設定値を越えている場合には、昇圧回路は停止されており、バッテリの電力が充電回路に充電するためには消費されることがなく、充電回路の充電電圧が設定値以下となったときに初めて昇圧回路が起動されて、バッテリの電力を昇圧して充電回路を充電する。
さらに、請求項３に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１又は２の発明において、前記高電圧供給部は、前記電動機制御手段への印加電圧を検出する印加電圧検出手段と、前記充電回路の充電電圧を検出する充電電圧検出手段とを有し、前記充電電力供給制御手段は、前記充電回路の充電電力を前記電動機制御手段に供給するように切換える際に、前記印加電圧検出手段で検出した前記電動機制御手段への印加電圧及び充電電圧検出手段で検出した充電回路の充電電圧とに基づいて前記電動機制御手段の印加電圧を連続的に変化させるように構成されていることを特徴としている。
この請求項３に係る発明では、電動機制御手段への印加電圧を検出すると共に、充電回路の充電電圧を検出し、充電電力供給制御手段で、充電回路の充電電力を電動機制御手段へ供給する際に、電動機制御手段への印加電圧即ちバッテリ電圧と充電回路の充電電圧とに基づいて電動機制御手段の印加電圧を不連続となることなく連続的に変化させる。
さらにまた、請求項４に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記充電電力供給制御手段は、前記充電回路及び前記電動機制御手段との間にデューティ比が制御されるスイッチング素子を有することを特徴としている。
この請求項４に係る発明では、スイッチング素子に供給する制御信号でデューティ比を制御することにより、電動機制御手段へ供給する充電電圧を連続的に変化させることができる。
なおさらに、請求項５に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至４の何れか１つの発明において、前記充電電力供給制御手段は、バッテリと電動機制御手段との間の配線抵抗による電動機制御手段への印加電圧の電圧降下を補償するように前記充電電力を制御するように構成されていることを特徴としている。
この請求項５に係る発明では、バッテリと電動機制御手段との間の配線抵抗によって電動機制御手段への印加電圧に電圧降下が発生した場合に、この電圧降下を充電電力で補うことができる。
また、請求項６に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、前記車載用電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、前記高電圧供給部の充電電力供給制御手段は、前記回転速度検出手段で検出した車載用電動機回転速度が設定速度以上となったときに充電電力を前記電動機制御手段に供給するように構成されていることを特徴としている。
この請求項６に係る発明では、充電電力供給制御手段で、車載用電動機の回転速度が設定速度以上となったときに、バッテリ電圧を昇圧して充電した充電電力を電動機制御手段に供給するので、緊急回避や緊急制動時に必要な電流を流すための印加電圧を必要とする場合に、応答性を損なうことなく確実に印加電圧を電動機に供給することができ、電動機を最適状態で制御することができる。
さらに、請求項７に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至６の何れかの発明において、高電圧供給部が前記バッテリと並列に接続されていることを特徴としている。
この請求項７に係る発明では、高電圧供給部がバッテリと並列に接続されているので、常時はバッテリから電動機制御手段に電力を供給し、高電力必要時に高電圧供給部から高電圧を電動機制御手段に供給することができる。
さらにまた、請求項８に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至６の何れかの発明において、高電圧供給部が前記バッテリと直列に接続されていることを特徴としている。
この請求項８に係る発明では、高電圧供給部がバッテリと直列に接続されているので、常時はバッテリのみから電動機制御手段に電力を供給し、高電力必要時に高電圧供給部をバッテリと直列に接続して高電圧を電動機制御手段に供給することができる。
なおさらに、請求項９に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至８の何れか１つの発明において、前記車載用電動機は、ブラシレスモータであることを特徴としている。
この請求項９に係る発明では、車載用電動機としてブラシレスモータを適用しているので、簡単な制御系で、高応答性の電動機を構成することができる。
また、請求項１０に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至９の何れか１つの発明において、前記車載用電動機は、操舵力を補助する電動パワーステアリング用モータであることを特徴としている。
この請求項１０に係る発明では、緊急回避時に、電動パワーステアリング用モータを高応答性で、迅速に駆動することができる。
さらに、請求項１１に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至９の何れか１つの発明において、前記車載用電動機は、車両に制動力を付与する電動ブレーキ用モータであることを特徴としている。
この請求項１１に係る発明では、緊急制動時に、電動ブレーキ用モータを高応答性で、迅速に駆動することができる。
さらにまた、請求項１２に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至１１の何れか１つの発明において、前記電動機制御手段は、前記バッテリから制御電力が供給されていることを特徴としている。
この請求項１２に係る発明では、電動機制御手段にバッテリから制御電力を供給するので、昇圧回路等を起動する必要がなく、十分な制御電力を確保することができる。また、電動機制御手段に充電回路から昇圧電圧を供給しても高電圧入力による制御電源回路の破壊を防ぐことができる。
なおさらに、請求項１３に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至１２の何れか１つの発明において、前記昇圧回路は、車載用電動機からの回生電力を前記バッテリに供給可能に構成された昇圧チョッパで構成されていることを特徴としている。
この請求項１３に係る発明では、車載用電動機の制動動作時に発生する回生電力を、昇圧チョッパを介してバッテリに供給することができ、省エネルギ化を図ることができる。
また、請求項１４に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至１３の何れか１つの発明において、前記充電回路は、前記バッテリより高電圧を充電可能な二次電池で構成されていることを特徴としている。
この請求項１４に係る発明では、充電回路を二次電池で構成することにより、高電圧の充電状態を長時間継続することができる。
さらに、請求項１５に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１乃至１３の何れか１つの発明において、前記充電回路は、前記バッテリより高電圧を充電可能な大容量コンデンサで構成されていることを特徴としている。
この請求項１５に係る発明では、充電回路を大容量コンデンサで構成することにより、充電回路を小型化すると共に、長寿命化することができる。
さらにまた、請求項１６に係る車載用電動機の制御装置は、バッテリから電力が供給される電動機制御手段によって車載用電動機を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、前記バッテリの電力を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧された電力を充電する充電回路と、該充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部と、操舵系に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵系の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段とを備え、前記車載用電動機は、前記操舵系の操舵力を補助する電動パワーステアリング用モータで構成されていると共に、前記電動機制御手段は前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて前記車載用電動機を制御するように構成され、前記充電電力供給制御手段は、前記緊急回避検出手段で緊急回避状態を検出したときに前記充電電力を前記電動機制御手段に供給するように構成されていることを特徴としている。
この請求項１６に係る発明では、高電圧供給部において、昇圧回路でバッテリ電力を昇圧して充電回路に充電し、この充電回路の充電電力を充電電力供給制御手段で、緊急回避状態検出手段で緊急回避状態が検出された時に、高応答性をもって電動機制御手段に供給することができる。
なおさらに、請求項１７に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１６の発明において、前記緊急回避状態検出手段は、前記操舵状態検出信号の時間変化率を算出する時間変化率算出手段を備え、該時間変化率算出手段で算出した時間変化率が設定値以上となったときに緊急回避状態であると判断するように構成されていることを特徴としている。
この請求項１７に係る発明では、緊急回避状態検出手段が操舵状態検出信号の時間変化率を算出することで、算出した時間変化率が設定値以上となったときに緊急回避状態であると判断することができる。
また、請求項１８に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１７に係る発明において、前記操舵状態信号検出手段は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段であることを特徴としている。
この請求項１８に係る発明では、操舵トルクを検出することにより、操舵トルクの時間変化率を検出し、この時間変化率に基づいて緊急回避状態を検出した場合に、車載用電動機を高応答性で、迅速に駆動することができる。
さらに、請求項１９に係る車載用電動機の制御装置は、請求項１７の発明において、前記操舵状態信号検出手段は、操舵角を検出する操舵角検出手段であることを特徴としている。
この請求項１９に係る発明では、操舵角を検出することにより、操舵トルクの時間変化率を検出し、この時間変化率に基づいて緊急回避状態を検出した場合に、車載用電動機を高応答性で、迅速に駆動することができる。
さらにまた、請求項２０に係る車載用電動機の制御装置は、バッテリから電源を供給される電動機制御手段によって車載用電動機を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、前記バッテリの電力を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧された電力を充電する充電回路と、該充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部と、操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段とを備え、前記車載用電動機は、操舵力を補助する電動パワーステアリング用モータであり、前記充電電力供給制御手段は、前記操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度が設定値以上となったときに前記充電電力を前記電動機制御手段に供給するように構成されていることを特徴としている。
この請求項２０に係る発明では、高電圧供給部において、昇圧回路でバッテリ電力を昇圧して充電回路に充電し、この充電回路の充電電力を充電電力供給制御手段で、操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度が設定値以上となった時に、電動機制御手段に供給する。
請求項１に係る発明によれば、高電圧供給部で、昇圧回路でバッテリ電力を昇圧して充電回路に充電し、この充電回路の充電電力を充電電力供給制御手段で必要時に電動機制御手段に供給するので、緊急回避や緊急制動時に車載用電動機を高速動作させる必要があるときに、バッテリ電圧より高い充電電圧の充電電力を車載用電動機に供給することができるので、流れる電流を少なくすることで、充電回路から電動機制御手段までの配線部での損失が少なくなり、より大きな電動機出力を確保することができると共に、高応答性を確保することができるという効果が得られる。
また、請求項２に係る発明によれば、充電回路の充電電圧が設定値を越えている場合には、昇圧回路は停止されており、バッテリの電力が充電回路を充電するためには消費されることがなく、充電回路の充電電圧が設定値以下となったときに初めて昇圧回路が起動されて、バッテリの電力を昇圧して充電回路を充電するので、昇圧回路が充電回路の充電電圧が低下したときのみ駆動されることになり、バッテリ電力の消費量を低減させることができるという効果が得られる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、充電回路の充電電力を電動機制御手段へ供給する際に、電動機制御手段への印加電圧即ちバッテリ電圧と充電回路の充電電圧とに基づいて電動機制御手段の印加電圧を不連続となることなく連続的に変化させるので、車載用電動機の出力変動を抑制して運転者に違和感を与えることなく車載用電動機を高速回転駆動することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、スイッチング素子に供給する制御信号でデューティ比を制御することにより、電動機制御手段へ供給する充電電圧を連続的に変化させることができ、バッテリの供給電圧と充電電圧とで不連続になることを確実に防止して良好な電圧切換えを行うことができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項５に係る発明によれば、バッテリと電動機制御手段との間の配線抵抗によって電動機制御手段への印加電圧に電圧降下が発生した場合に、この電圧降下を充電電力で補うことができ、車載用電動機を高速回転駆動する際に、電動機出力不足を生じることを確実に防止することができるという効果が得られる。
また、請求項６に係る発明によれば、充電電力供給制御手段で、車載用電動機の回転速度が設定速度以上となったときに、バッテリ電圧を昇圧して充電した充電電力を電動機制御手段に供給するので、緊急回避や緊急制動時に必要な電流を流すための印加電圧を必要とする場合に、応答性を損なうことなく確実に印加電圧を電動機に供給することができ、電動機を最適状態で制御して必要な電動機出力を得ることができるという効果が得られる。
さらに、請求項７に係る発明によれば、高電圧供給部がバッテリと並列に接続されているので、常時はバッテリから電動機制御手段に電力を供給することができ、高電力必要時に高電圧供給部から高電圧を電動機制御手段に供給し、両者の切換えを円滑に行うことができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項８に係る発明によれば、高電圧供給部がバッテリと直列に接続されているので、常時はバッテリのみから電動機制御手段に電力を供給し、高電力必要時に高電圧供給部をバッテリに直列に接続して高電圧を電動機制御手段に供給することができ、両者の切換えを円滑に行うことができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項９に係る発明によれば、車載用電動機としてブラシレスモータを適用しているので、簡単な制御系で、高応答性の電動機を構成することができるという効果が得られる。
また、請求項１０に係る発明によれば、緊急回避時に、電動パワーステアリング用モータを高応答性で、迅速に駆動することができるという効果が得られる。
さらに、請求項１１に係る発明によれば、緊急制動時に、電動ブレーキ用モータを高応答性で、迅速に駆動することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項１２に係る発明によれば、電動機制御手段にバッテリから制御電力を供給するので、昇圧回路等を起動する必要がなく、十分な制御電力を確保することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項１３に係る発明によれば、車載用電動機の制動動作時に発生する回生電力を、昇圧チョッパを介してバッテリに供給することができ、省エネルギ化を図ることができるという効果が得られる。
また、請求項１４に係る発明によれば、充電回路を二次電池で構成することにより、高電圧の充電状態を長時間継続することができるという効果が得られる。
さらに、請求項１５に係る発明によれば、充電回路を大容量コンデンサで構成することにより、充電回路を小型化すると共に、長寿命化することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項１６に係る発明によれば、高電圧供給部で、昇圧回路でバッテリ電力を昇圧して充電回路に充電し、この充電回路の充電電力を充電電力供給制御手段で、緊急回避状態検出手段で緊急回避状態が検出された時に、高応答性をもって電動機制御手段に供給することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項１７に係る発明によれば、緊急回避状態検出手段が操舵状態検出信号の時間変化率を算出することで、算出した時間変化率が設定値以上となったときに緊急回避状態であると判断することができるという効果が得られる。
また、請求項１８に係る発明によれば、操舵トルクを検出することにより、操舵トルクの時間変化率に基づいて緊急回避状態を検出した時に、車載用電動機を高応答性で、迅速に駆動することができるという効果が得られる。
さらに、請求項１９に係る発明によれば、操舵角を検出することにより、操舵角の時間変化率に基づいて緊急回避状態を検出した時に、車載用電動機を高応答性で、迅速に駆動することができるという効果が得られる。
さらにまた、請求項２０に係る発明によれば、高電圧供給部において、昇圧回路でバッテリ電力を昇圧して充電回路に充電し、この充電回路の充電電力を充電電力供給制御手段で、操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度が設定値以上となった時に、高応答性で電動機制御手段に供給することができるという効果が得られる。
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態における概略構成を示すブロック図であって、図中、１は通常の車両に搭載されている定格電圧が１２Ｖのバッテリであって、このバッテリ１から出力されるバッテリ電力がダイオード３６を介して電動機制御手段としてのコントロールユニット２に供給され、このコントロールユニット２によって例えばブラシレスモータで構成される車載用電動機３を駆動制御する。また、バッテリ１にはバッテリ電圧を昇圧して充電する高電圧供給部４が並列に接続され、この高電圧供給部４からの充電電圧がコントロールユニット２に供給される。また、コントロールユニット２には、制御電源用としてバッテリ電圧が直接入力され、コントロールユニット２の制御電源を供給する。
ここで、車載用電動機３は、電動パワーステアリング装置の操舵補助トルクを発生する操舵補助力発生用モータの構成を有し、図２に示すように、ステアリングホイール５が接続されたステアリングコラム６に減速ギヤ７を介して連結され、このステアリングコラム６がユニバーサルジョイント８を介してピニオンラック機構９に連結され、このピニオンラック機構９がタイロッド１０を介して図示しない転舵輪に連結されている。
高電圧供給部４は、図１に示すように、バッテリ１の正極側端子１ｐに接続された昇圧回路としての昇圧チョッパ２１と、この昇圧チョッパ２１の出力電圧が供給される充電回路２２と、この充電回路２２の充電電力をコントロールユニット２に供給するか否かを選択する出力側切換回路２３とを備えている。
昇圧チョッパ２１は、バッテリ１の正極側端子１ｐに一端が接続されたリアクトル３１と、このリアクトル３１の他端にコレクタが接続され、エミッタがバッテリ１の負極側端子１ｎに接続され、ベースにコントロールユニット２から供給されるＰＷＭ制御信号ＣＳ１が入力されるスイッチング用トランジスタ３２と、リアクトル３１とスイッチング用トランジスタ３２のコレクタとの接続点にエミッタが接続され、コレクタが充電回路２２に接続され、ベースにコントロールユニット２から供給される制御信号ＣＳ２が入力されるスイッチング用トランジスタ３３と、このスイッチング用トランジスタ３３のエミッタにアノードが、コレクタにカソードが夫々接続されたダイオード３４とで構成されている。そして、スイッチング用トランジスタ３２をＰＷＭ制御信号ＣＳ１によって指定のデューティ比でオン・オフ制御することにより、そのディーティ比に応じたバッテリ電圧より高い例えば３６Ｖに昇圧した出力電圧がダイオード３４を介して充電回路２２に出力される。また、コントロールユニット２からオフ状態のＰＷＭ制御信号ＣＳ１をスイッチング用トランジスタ３２に供給すると同時に、所定デューティ比のＰＷＭ制御信号ＣＳ２をスイッチング用トランジスタ３３に供給することにより、このスイッチング用トランジスタ３３がオン・オフ状態を繰り返し、後述する車載用電動機３から出力される回生電力を、リアクトル３１を介してバッテリ１の正極側端子１ｐに供給することができる。
充電回路２２は、昇圧チョッパ２１から出力されるバッテリ電圧を昇圧した昇圧出力によって充電される二次電池３５を有し、この二次電池３５の正極側が昇圧チョッパ２１の出力側に、負極側がバッテリ１の負極側端子１ｎに夫々接続されており、昇圧チョッパ２１の昇圧出力によってバッテリ電圧より高い３６Ｖに充電される。
出力側切換回路２３は、充電回路２２の二次電池３５の正極側にコレクタが接続され、エミッタがバッテリ１の正極側端子１ｐとコントロールユニット２の電源入力側との間に介挿されたダイオード３６のカソード側に接続され、ベースにコントロールユニット２からのデューティ比が制御されるＰＷＭ制御信号ＣＳ３が供給されるスイッチング用トランジスタ３７と、このスイッチング用トランジスタ３７のコレクタにカソード側が、エミッタにアノード側が夫々接続されたダイオード３８とで構成されている。そして、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態としてスイッチング用トランジスタ３７をオフ状態に制御することにより、充電回路２２の二次電池３５に充電された充電電圧はコントロールユニット２に供給されず、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３を所定のデューティ比でオン・オフすることにより、スイッチング用トランジスタ３７からデューティ比に応じた充電電圧がコントロールユニット２に供給される。また、コントロールユニット２から出力される車載用電動機３で発生する回生電力はダイオード３８を介して充電回路２２に供給され、昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３及びリアクトル３１を介してバッテリ１に供給される。
コントロールユニット２は、例えばマイクロコンピュータで構成され、車載用電動機３に配設されたレゾルバやロータリエンコーダ等で構成される回転速度センサ４１で検出された回転速度がフィードバック信号として入力されていると共に、ステアリングホイール５に入力された運転者の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ４２の操舵トルク検出信号が入力され、さらに、コントロールユニット２の印加電圧を検出する印加電圧センサ４３及び充電回路２２の充電電圧を検出する充電電圧検出手段としての充電電圧センサ４４で検出した各電圧検出信号が入力され、操舵トルク検出信号に基づいて所定の操舵補助トルク演算処理を行って車載用電動機３で発生させる操舵補助トルクを算出し、算出した操舵補助トルクに対応する駆動電流値ｉｍを算出して車載用電動機３を駆動制御する操舵補助トルク制御処理を実行すると共に、高電圧供給部４の昇圧チョッパ２１を制御する制御信号ＣＳ１及びＣＳ２を出力する充電制御処理と、出力側切換回路２３を制御する制御信号ＣＳ３を出力する高電圧制御処理と、車載用電動機３で発生する回生電力をバッテリ１に戻す回生電力処理とを実行する。
操舵補助トルク制御処理は、通常の電動パワーステアリング装置と同様に、操舵トルクセンサ４２で検出した操舵トルク検出信号をもとに例えば操舵トルク検出信号と車載用電動機３の目標駆動電流との関係を示す制御マップを参照して目標駆動電流を算出し、算出した目標駆動電流に基づいて車載用電動機３に供給する電流を制御する。
また、充電制御処理は、図３に示すように、先ず、ステップＳ１で、充電回路２２の二次電池３５の充電電圧を検出する充電電圧センサ４４で検出した充電電圧Ｖｃを読込み、次いでステップＳ２に移行して、読込んだ充電電圧Ｖｃが予め昇圧チョッパ２２の昇圧電圧より所定電圧だけ低く設定した下限設定電圧ＶｃｓL 以下であるか否かを判定し、Ｖｃ＞ＶｃｓL であるときには、充電回路２３での充電電圧が十分であるものと判断してステップＳ３に移行して、昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３２に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ１をオフ状態としてから前記ステップＳ１に戻り、Ｖｃ≦ＶｃｓLであるときには充電回路２３での充電電圧が不足するものと判断してステップＳ４に移行する。
このステップＳ４では、昇圧用チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ２をオフ状態に制御すると共に、スイッチング用トランジスタ３２に対して所定のデューティ比のＰＷＭ制御信号ＣＳ１を出力してからステップＳ５に移行する。
このステップＳ５では、再度充電電圧センサ４４の検出電圧Ｖｃを読込み、次いでステップＳ６に移行して、充電電圧Ｖｃが設定電圧ＶｃｓL より高い上限設定電圧VｃｓH を超えているか否かを判定し、Vｃ≦VｃｓH であるときには前記ステップＳ４に戻り、Ｖｃ＞ＶｃｓH であるときには前記ステップＳ３に移行する。
また、高電圧制御処理は、図４に示すように、先ず、ステップＳ１１で、回転速度センサ４１で検出した車載用電動機３の回転速度Ｖｍを読込み、次いでステップＳ１２に移行して、読込んだ回転速度Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜が予め設定した緊急回避操作時であるか否かを判断するための速度閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定し、｜Ｖｍ｜＜Ｖｔｈであるときには緊急回避操作時ではない通常操舵時であるものと判断して、ステップＳ１３に移行して、出力側切換回路４３のスイッチング用トランジスタ３７に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態としてから前記ステップＳ１１に戻り、｜Ｖｍ｜≧Ｖｔｈであるときには緊急回避操作時であるものと判断してステップＳ１４に移行する。
このステップＳ１４では、印加電圧センサ４３で検出したコントロールユニット２の印加電圧Ｖｉを読込み、次いでステップＳ１５に移行して、出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比Ｄを、充電電圧Ｖｃをパルス幅変調した出力側切換回路２３の出力電圧がコントロールユニット２の印加電圧Ｖｉに一致する値Ｄ0 に設定してからステップＳ１６に移行する。
このステップＳ１６では、設定されたデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３をスイッチング用トランジスタ３７に出力し、次いでステップＳ１７に移行して、デューティ比Ｄの変化率を決定する所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには所定時間が経過するまで待機し、所定時間が経過したときにはステップＳ１８に移行して、現在のデューティ比Ｄを予め設定された増加量ΔＤだけ増加させた値を新たなデューティ比Ｄとして設定してからステップＳ１９に移行する。
このステップＳ１９では、デューティ比が１００％即ちオン状態を継続する状態に達したか否かを判定し、デューティ比が１００％に達していないときには前記ステップＳ２０に移行して、ステップＳ１８で設定されたデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３を出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に出力してから前記ステップＳ１７に戻る。
一方、前記ステップＳ１９の判定結果が、Ｄ≧１００％であるときには、ステップＳ２１に移行して、デューティ比Ｄを１００％に設定し、次いでステップＳ２２に移行して、デューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３を出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に出力してからステップＳ２３に移行する。
このステップＳ２３では、回転速度センサ４１で検出した車載用電動機３の回転速度Ｖｍを再度読込み、次いでステップＳ２４に移行して、読込んだ回転速度Ｖｍの絶対値｜Ｖｍ｜が予め設定した速度閾値Ｖｔｈより僅かに高い降圧用閾値Ｖｔｈｄ以下となったか否かを判定し、｜Ｖｍ｜＞Ｖｔｈｄであるときには前記ステップＳ２３に戻り、｜Ｖｍ｜≦Ｖｔｈｄであるときには、バッテリ電圧Ｖｂへの切換えが近いものと判断してステップＳ２５に移行する。
このステップＳ２５では、現在のデューティ比Ｄから予め設定された減少量ΔＤだけ減少させた値を新たなデューティ比Ｄとして設定してからステップＳ２６に移行し、デューティ比Ｄが初期設定値Ｄ0 以下となったか否かを判定し、Ｄ＞Ｄ0 であるときにはステップＳ２７に移行して、ステップＳ２５で設定したデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３を出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に出力してからステップＳ２８に移行する。
このステップＳ２８では、デューティ比Ｄの変化率を決定する所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していないときには、これが経過するまで待機し、所定時間が経過したときには前記ステップＳ２５に戻る。
一方、前記ステップＳ２６の判定結果がＤ≦Ｄ0 であるときには出力側切換回路２３の出力電圧がバッテリ電圧Ｖｂへ復帰したものと判断してステップＳ２９に移行し、出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に供給するＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態としてから前記ステップＳ１１に戻る。
回生制御処理は、図５に示すように、所定のメインプログラムに対するタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ３１で、充電電圧センサ４４で検出した充電電圧Ｖｃを読込み、次いでステップＳ３２に移行して、読込んだ充電電圧Ｖｃが予め設定した前述した充電処理時における上限設定電圧ＶｃｓH より高い回生時設定電圧ＶｃｓK を超えているか否かを判定し、Ｖｃ≦ＶｃｓK であるときには車載用電動機３でバッテリに電力を回生する必要はないものと判断してステップＳ３３に移行し、昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ２をオフ状態としてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、Ｖｃ＞ＶｃｓK であるときには、車載用電動機３で回生電力を発生しているものと判断してステップＳ３３に移行する。
このステップＳ３３では、充電電圧Ｖｃをバッテリ１の充電に適用するバッテリ充電電圧まで低下させる昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ２のデューティ比Ｄを算出し、次いでステップＳ３４に移行して、算出した デューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ２を昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３に出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
これら図３〜図５の処理と出力側切換回路２３とで充電電力供給制御手段が構成されている。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車しているものとする。コントロールユニット２では常時図３に示す充電制御処理を実行していることにより、充電回路２２の充電電圧Ｖｃが設定電圧ＶｃｓL を超えている場合には、昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３２及び３３に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ１及びＣＳ２が共にオフ状態に制御されることにより、この昇圧チョッパ２１の駆動が停止されている。
しかしながら、充電回路２２の充電電圧Ｖｃが設定電圧ＶｃｓL以下に低下すると、所定デューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ１が昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３２に出力されることにより、この昇圧チョッパ２１が起動状態となり、スイッチング用トランジスタ３２がオン状態となるときにリアクトル３１に電磁エネルギが蓄積され、この状態からスイッチング用トランジスタ３２がオフ状態となると蓄積されたエネルギが放出されてバッテリ電圧Ｖｂの３倍（本実施例では設定として３倍とする。）の高電圧が充電回路２２に供給されて、二次電池３５を充電する。その後、二次電池３５の充電電圧Ｖｃが上限設定電圧ＶｃｓH を超える状態となると、充電回路２２の充電が完了したものと判断してＰＷＭ制御信号ＣＳ１がオフ状態に制御されて、昇圧チョッパ２１の駆動が停止される。この昇圧チョッパ２１の駆動停止状態では、スイッチング用トランジスタ３３もオフ状態であるので、充電回路２２のバッテリ１側への放電がダイオード３４によって阻止されて、充電状態を維持することができる。以後、充電回路２２の充電電圧Ｖｃが設定電圧ＶｃｓL 以下に低下する毎に昇圧チョッパ２１が起動されて充電回路２２への充電処理が実行される。
この停車状態でステアリングホイール５を回転させる所謂据切りを行うと、このときのステアリングホイール５に伝達される操舵トルクが大きな値となり、これが操舵トルクセンサ４２で検出され、検出された操舵トルクがコントロールユニット２に入力されるので、このコントロールユニット２で、操舵補助力制御処理を実行して、操舵トルクセンサ４２で検出した操舵トルクに対応した操舵補助トルクを車載用電動機３で発生させるモータ電流指令値ｉｍを演算し、このモータ電流指令値ｉｍに基づいてブラシレスモータの各相電流指令値を発生させ、この各相電流指令値に基づいてインバータの各制御素子を駆動制御することにより、図６（ａ）の区間Ｔ１で示すように、車載用電動機３で必要とする大きな操舵補助トルクを発生させる。このときの車載用電動機３の回転速度Ｖｍは図６（ｂ）の区間Ｔ１で示すように比較的遅いものとなり、回転速度Ｖｍが回転速度閾値Ｖｔｈ以上となることはなく、図４の高電圧制御処理でステップＳ１１及びＳ１３を繰り返すことになり、出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ３はオフ状態に制御される。このため、出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７がオフ状態となることにより、充電回路２２の二次電池３５に充電されたバッテリ電圧Ｖｂの３倍の充電電圧Ｖｃがコントロールユニット２に入力されることなく、バッテリ１の電力のみがコントロールユニット２に入力されて、このバッテリ電圧Ｖｂに基づいて車載用電動機３が適正回転速度に制御される。
この車両の停車状態から車両を発進させて走行状態とし、この状態でステアリングホイール５を操舵する通常操舵状態では、車速の増加に応じて必要とする操舵補助トルクが小さくなることから、ステアリングホイール５に伝達される操舵トルクも小さい値となり、これが操舵トルクセンサ４２で検出されてコントロールユニット２に入力される。このため、モータ電流指令値ｉｍも小さい値となり、車載用電動機３で発生される操舵補助トルクは図６（ａ）の区間Ｔ２で示すように、据切り時の操舵補助トルクに比較して小さくなると共に、回転速度Ｖｍも図６（ｂ）の区間Ｔ２で示すようにより小さい値となることによって、図４の処理でステップＳ１１〜Ｓ１３を繰り返す状態を継続する。
しかしながら、走行状態で、他車線からの割込みや対向車線からの対向車のセンターラインを越えるはみ出し走行等によって例えば左切りの緊急回避操作が必要となると、このときのステアリングホイール５に伝達される操舵トルクは、図６（ａ）の区間Ｔ３で示すように、通常時の操舵トルクよりは大きく、据切り時よりは小さい値となるが、車載用電動機３の回転速度Ｖｍは、図６（ｂ）の区間Ｔ３で示すように、設定速度（回転速度閾値）Ｖｔｈ以上となる。
この緊急回避操作では、図７（ｃ）のように、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが正方向に増加して時点ｔ１で設定速度（回転速度閾値）Ｖｔｈ以上となると、図４の電圧制御処理において、ステップＳ１２からステップＳ１４に移行し、コントロールユニット２の印加電圧Ｖｉを検出する印加電圧センサ４３で検出した印加電圧Ｖｉを読込み、この印加電圧Ｖｉに対応する出力電圧が出力側切換回路２３から出力するように初期デューティ比Ｄ0 がデューティ比Ｄとして設定される。
この設定されたデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３が出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に供給されることにより、このスイッチング用トランジスタ３７が設定されたデューティ比Ｄでオン・オフ制御することにより、充電回路２２で充電されたバッテリ電圧Ｖｂの３倍の充電電圧Ｖｃがバッテリ電圧Ｖｂまで低下されてコントロールユニット２に印加される。
そして、所定時間が経過した後にＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比Ｄが設定された増加量ΔＤだけ増加され、これが出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に供給されることにより、出力側切換回路２３から出力される出力電圧が増加し、コントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉが図７（ａ）に示すように、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが設定速度Ｖｔｈ以上に増加するのに応じて、バッテリ電圧Ｖｂから徐々に増加される。
その後、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが設定速度（回転速度閾値）Ｖｔｈ以上の状態を維持するので、図７（ａ）に示すように、時点ｔ２でデューティ比Ｄが１００％に達すると、出力側切換回路２３から充電回路２２に充電された充電電圧Ｖｃがそのまま出力されることになり、コントロールユニット２の印加電圧Ｖｉが、充電電圧Ｖｃに達する。その後は、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが設定速度Ｖｔｈｄ以上であってもデューティ比Ｄが上限デューティ比１００％に制限されることにより、印加電圧Ｖｉは充電電圧Ｖｃの状態を維持する。
さらにその後、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが減少を開始し、時点ｔ３で降圧用設定速度（回転速度閾値）Ｖｔｈｄ以下に低下すると、デューティ比Ｄの減少制御が開始され、これに応じてコントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉが徐々に低下され、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが設定速度（回転速度閾値）Ｖｔｈに低下する時点ｔ４近傍で、デューティ比Ｄが初期デューティ比Ｄ0以下となることにより、バッテリ電圧Ｖｂに低下され、バッテリ電圧Ｖｂに達すると、ステップＳ２６からステップＳ２９に移行して、出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に供給されるＰＷＭ制御信号ＣＳ３がオフ状態となり、高電圧供給部４からの充電電圧の供給が停止される。その後、左切り操舵状態での保舵状態となると、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが“0”となる。
その後、ガードレール等に接近することにより、ステアリングホイール５を左切り操舵状態から操舵中立位置側に急操舵で切り戻す状態となると、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが図７（ｃ）に示すように負方向に増加し、図７（ｃ）の時点ｔ５に示すようにその絶対値が設定速度Ｖｔｈ以上となったときに、上記時点ｔ１の時と同様に図４の電圧制御処理において、コントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉがバッテリ電圧Ｖｂから徐々に増加する。さらにその後も、時点ｔ６、ｔ７、及びｔ８において、それぞれ上記時点ｔ２、ｔ３、及びｔ４と同様に、負方向で増減する車載用電動機３の回転速度Ｖｍに基づいて上記デューティ比Ｄが制御され、コントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉが制御される。
このように、緊急回避操舵時には、コントロールユニット２に供給される印加電圧Ｖｉがバッテリ電圧Ｖｂの３倍となる充電電圧Ｖｃとなるので、車載用電動機３の回転速度と出力トルクとの関係を示すモータ特性は、図８で実線図示の１２Ｖのバッテリ電圧Ｖｂで制限される特性線に制限されている状態から点線図示の３６Ｖの充電電圧Ｖｃで制限される特性線に移行し、同一電流制約時に、より大きい出力（電流×電圧）を出すことができ、車載用電動機３が高い回転速度となっても、操舵補助トルクの不足を回避することができる。しかも、コントロールユニット２に印加するバッテリ電圧Ｖｂの３倍の高電圧を充電回路２２の充電電圧Ｖｃでまかなうので、印加電圧Ｖｉを瞬時に増加させることが可能となり、緊急回避時の高応答性を確保することができる。
また、据切り時に車載用電動機３で大きな操舵補助トルクを発生している状態で、運転者がステアリングホイール５から手を離してステアリングホイール５に伝達する操舵トルクを解放したり、通常走行時に操舵することにより、車載用電動機３で操舵補助トルクを発生しながら高速回転している状態で、ステアリングホイール５に伝達する操舵トルクを解放したりすることによって、車載用電動機３が回生電力を発生する状態となると、この車載用電動機３で発生される回生電力がコントロールユニット２の印加電圧センサ４３側から出力され、これが出力側切換回路２３のダイオード３８を介して充電回路２２の二次電池３５に供給される。これにより、二次電池３５の充電電圧Ｖｃが増加して設定電圧ＶｃｓK を超える状態となると、図５の回生制御処理で、ステップＳ３２からステップＳ３４に移行して、充電電圧Ｖｃに応じてバッテリ１を充電する際の許容電圧に低下させるデューティ比Ｄを算出し、算出したデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ２を昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３に出力することにより、このスイッチング用トランジスタ３３をデューティ比Ｄでオン・オフ制御することにより、充電回路２２の充電電圧Ｖｃがバッテリ１を充電制御する適正充電電圧に降圧されてバッテリ１に供給され、バッテリ１が回生電力によって充電される。
このように、上記第１の実施形態によれば、バッテリ１と並列に接続された充電回路２２に、バッテリ１の電力を昇圧チョッパ２１で昇圧して供給することにより、充電回路２２の二次電池３５の充電電圧Ｖｃをバッテリ電圧Ｖｂより高い設定電圧ＶｃｓH 以上となるように充電しておき、この充電状態を維持して、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが回転速度閾値Ｖｔｈ未満であるときには出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７をオフ状態として、コントロールユニット２にバッテリ１の電力のみを供給する通常電力供給状態とする。その後、車両の走行時に緊急回避操作が行われることにより、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが回転速度閾値Ｖｔｈ以上となると、そのときのバッテリ電圧Ｖｂに対応する電圧を出力するようにデューティ比Ｄが設定されＰＷＭ制御信号ＣＳ３が出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に供給されて、このスイッチング用トランジスタ３７がオン・オフ制御されることにより、出力側切換回路２３の出力電圧がコントロールユニット２に印加されているバッテリ電圧Ｖｂに一致される。この状態から徐々にデューティ比Ｄが増加量ΔＤ分所定時間毎に順次増加されて最終的に充電回路２２で充電された充電電圧Ｖｃがコントロールユニット２に印加される。このため、緊急回避操作時に操舵トルク不足を生じることなく、高応答特性をもって車載用電動機３を高速回転駆動することができると共に、コントロールユニット２に印加する電圧をバッテリ電圧Ｖｂから高電圧供給部４の昇圧電圧に切換える際に、電圧が不連続となることなく連続的に変化されるので、操舵特性が大きく変化することを抑制して運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
なお、高電圧供給部４の昇圧回路２１をバッテリ１の近傍に配設することにより、この昇圧回路２１とバッテリ１間の配線抵抗を小さくし、また同様に、高電圧供給部４の充電回路２２をコントロールユニット２の近傍に配設することにより、この充電回路２２とコントロールユニット２間の配線抵抗を小さくすることで、配線損失を低減することができる。
さらに、昇圧チョッパ２１は充電回路２２を急速充電する必要がなく、充電回路２２の充電電圧が設定電圧以下に低下したときに比較的ゆっくり充電することが可能となり、従来例の昇圧回路に比較してリアクトル等の大きさが小さくて済み、小型化することができる。
さらにまた、上記第１の実施形態では、充電回路２２の充電電圧Ｖｃを充電電圧センサ４４で検出するようにしているので、この充電電圧センサ４４で検出した充電電圧Ｖｃが異常判断用閾値を下回るか否かを判定することにより、昇圧チョッパ２１又は充電回路２２の異常を検出することができ、充電電圧異常が発生したときに液晶パネル等を使用して異常報知を行うようにすれば、運転者が昇圧チョッパ２１又は充電回路２２の異常を直ちに把握することができる。
なおさらに、上記第１の実施形態における昇圧チョッパ２１のスイッチング用トランジスタ３３及び出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７として電界効果トランジスタを適用することにより、入力側インピーダンスを高インピーダンスとすることができ、充電回路２２での充電電圧Ｖｃを長時間保持することができる。
また、コントロールユニット２は、バッテリ１から直接制御電力が供給されているので、充電電圧がコントロールユニット２に供給されても、高電圧入力によるコントロールユニット２内の制御電源回路の破壊を防ぐことができる。
なお、上記第１の実施形態においては、電圧センサとして、コントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉを検出する印加電圧センサ４３及び充電回路２２の充電電圧Ｖｃを検出する充電電圧センサ４４の２つを適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、バッテリ１のバッテリ電圧Ｖｂをバッテリ電圧センサで検出し、検出したバッテリ電圧Ｖｂからバッテリ１とコントロールユニット２との間の配線抵抗による電圧降下分を減算した印加電圧推定値Ｖｉ′を算出し、図４の高電圧制御処理におけるステップＳ２６で、印加電圧Ｖｉが印加電圧推定値Ｖｉ′以下となったか否かを判定し、Ｖｉ＞Ｖｉ′であるときにステップＳ２７に移行し、Ｖｉ≦Ｖｉ′であるときにステップＳ２９に移行するようにすれば、高電圧供給部４からの電力供給状態からバッテリ１からの電力供給状態に復帰させる際に、より正確な電力切換えを行うことができる。
次に、本発明の第２の実施形態を図９に基づいて説明する。
この第２の実施形態は、バッテリ１の電力のみがコントロールユニット２に印加される通常操舵状態で、バッテリ１とコントロールユニット２との間の配線抵抗による電圧降下によって発生可能な操舵トルクが制限されることを解消させるようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、コントロールユニット２で前述した図３〜図５の処理に加えて図９に示す電圧降下補償処理を行うようにしている。
この電圧降下補償処理では、所定時間毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ４１で、回転速度センサ４１で検出した車載用電動機３の回転速度Ｖｍを読込み、次いでステップＳ４２に移行して、回転速度Ｖｍが第１の実施形態で前述した回転速度閾値Ｖｔｈ未満であるか否かを判定し、Ｖｍ≧Ｖｔｈであるときには、高電圧供給部４からの充電電圧がコントロールユニット２に供給されているものと判断してそのままタイマ割込処理を終了するが、Ｖｍ＜ＶｔｈであるときにはステップＳ４３に移行して、印加電圧センサ４３で検出したコントロールユニット２に対する印加電圧Ｖｉを読込み、次いでステップＳ４４に移行して、読込んだ印加電圧Ｖｉがバッテリ１の定格バッテリ電圧Ｖｂ*未満であるか否かを判定し、Ｖｉ≧Ｖｂ*であるときには電動機最大特性を維持できるものと判断してタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、Ｖｉ＜Ｖｂ*であるときには配線抵抗による電圧降下や他の車載機器による電力消費の影響を受けているものと判断して、ステップＳ４５に移行する。
このステップＳ４５では、高電圧供給部４の出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に対するＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比Ｄを現在の印加電圧Ｖｉに相当する電圧を供給可能な値に設定し、次いでステップＳ４６に移行して、算出したデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３を出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に出力してからステップＳ４７に移行する。
このステップＳ４７では、印加電圧Ｖｉが定格バッテリ電圧Ｖｂ*に達したか否かを判定し、Ｖｉ＜Ｖｂ*であるときにはステップＳ４８に移行して、現在のデューティ比Ｄに所定増加量ΔＤｃを加算した値を新たなデューティ比Ｄとして算出し、次いでステップＳ４９に移行して、算出したデューティ比ＤのＰＷＭ制御信号ＣＳ３を出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に出力してから前記ステップＳ４７に戻る。
また、ステップＳ４７の判定結果が、Ｖｉ≧Ｖｂ*であるときには、ステップＳ５０に移行して、配線抵抗等による電圧降下が殆どないものと判断してＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態としてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この第２の実施形態によると、コントロールユニット２に印加されるバッテリ１からの印加電圧Ｖｉを検出し、この印加電圧Ｖｉが定格バッテリ電圧Ｖｂ*となるように高電圧供給部４から充電回路２２で充電した充電電圧Ｖｃを出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７をＰＷＭ制御信号ＣＳ３で制御するので、コントロールユニット２の印加電圧Ｖｉを常に定格バッテリ電圧Ｖｂ*に維持することができ、バッテリ１とコントロールユニット２との間の配線抵抗による電圧降下や、他の車載機器による電力消費によってコントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉが低下することを確実に防止することができ、車載用電動機３を図１０で実線図示のように車載用電動機３を電動機最大特性で駆動制御することができる。この電動機最大特性は、横軸に電動機回転速度Ｖｍ〔ｍｉｎ-1〕をとり、縦軸に車載用電動機３の出力トルク〔Ｎ・ｍ〕をとって形成され、電動機回転速度Ｖｍが“０”から設定回転速度Ｖｍｓ１に達するまでの間最大電流を出力して最大トルクＴｍａｘを出力し、電動機回転速度Ｖｍが設定回転速度Ｖｍｓ１を超えると電動機回転速度Ｖｍが増加するに応じてモータの誘起電圧によりモータ駆動電圧が低下するので電流を流すことができなくなり、出力トルクが急減して電動機回転速度Ｖｍが設定回転速度Ｖｍｓ１より高い設定回転速度Ｖｍｓ２に達すると出力トルクが“０”となる。
因みに、高電圧供給部４による電圧降下補償を行わない場合には、バッテリ１とコントロールユニット２との間の配線抵抗を５０ｍΩとしたとき、バッテリ１から流れる電流が増加することにより、図１１に示すように配線抵抗による電圧降下が発生し、電流値が８０Ａに達すると電圧降下は４Ｖとなり、コントロールユニット２に印加される印加電圧Ｖｉは８Ｖにまで低下することになる。この電圧降下の影響により、車載用電動機３の電動機最大特性は、前述した図１１において破線図示のように電動機回転速度Ｖｍの増加に伴って電流値が増加し電圧降下が大きくなることにより、出力トルクが徐々に低下することになり、図１０でハッチング図示の領域で、電動機最大特性を発揮することができなくなり、操舵補助制御特性が劣化することになる。
しかしながら、上記第２の実施形態においては、前述したように高電圧供給部４で配線抵抗等によって生じるコントロールユニット２の印加電圧の電圧降下分を補償するので、常に電動機最大特性を発揮して、最適な操舵補助制御を行うことができる。
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、出力側切換回路２３をスイッチング用トランジスタ３７とダイオード３８の並列回路で構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１２に示すように、出力側切換回路２３を、常開接点を有するリレー回路５１で構成すると共に、バッテリ１とコントロールユニット２との間に介挿されたダイオード３６と並列に常閉接点を有するリレー回路５２を設けた構成とし、緊急回避操舵時以外の通常操舵時は、リレー回路５２をオン状態とすると共に、リレー回路５１をオフ状態として、バッテリ１の電圧を直接コントロールユニット２に印加し、緊急回避操舵時には逆にリレー回路５１をオン状態とすると共に、リレー回路５２をオフ状態としてバッテリ１の電圧に代えて高電圧供給部４の充電電圧をコントロールユニット２に供給し、さらに車載用電動機３の回生電力発生時には通常操舵状態と同様に制御して回生電力を直接バッテリ１に供給するようにしてもよい。この場合には、通常操舵時にダイオード損失を生じることなくバッテリ電圧をコントロールユニット２に供給することができ、バッテリ消費電力を抑制することができる利点がある。しかも、この場合には、回生時に昇圧チョッパ２１を介してバッテリに回生電力を戻す必要がないので、昇圧チョッパとしては図１３に示すように、回生用のスイッチング用トランジスタ３３を省略した構成を適用することができる。
なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、バッテリ１からのバッテリ電圧Ｖｂと高電圧供給部４からの充電電圧Ｖｃとを切換える際に、高電圧供給部４の出力電圧をバッテリ電圧Ｖｂに一致させるようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電圧切換えの際に、車載用電動機３に供給する操舵トルクセンサ４２で検出した操舵トルクに基づいて算出される指令電流に対する電流制御ゲインも徐々に変化させるようにして電動機特性の大きな変化を抑制することが好ましい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、高電圧供給部４の充電回路２２をバッテリ１と並列に接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１４に示すように、充電回路２２をバッテリ１と直列に接続し、この充電回路２２を第１の実施形態と同様の昇圧チョッパ２１でバッテリ電圧Ｖｂの２倍の充電電圧に充電し、この充電回路２２とコントロールユニット２との間にスイッチング回路５５を介挿し、通常操舵時にはスイッチング回路５５をオフ状態として、バッテリ１のバッテリ電圧をダイオード３６を介してコントロールユニット２に直接供給し、緊急回避操舵時にはスイッチング回路５５をオン状態としてバッテリ電圧Ｖｂに充電回路２２の充電電圧Ｖｃを加算した高電圧をコントロールユニット２に供給するようにしてもよい。
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、昇圧回路として昇圧チョッパ２１を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回生が可能な構成を有するＤＣ−ＤＣコンバータ、スイッチドキャパシタ等の任意の昇圧回路を適用することができる。
さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、充電回路２２として二次電池３５を適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサを適用するようにしてもよい。
なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、出力側切換回路２３にスイッチング用トランジスタ３７を適用した場合について説明したが、これに代えて電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタを適用し、これらのゲート電圧又はベース電流を制御することにより、充電回路２２の充電電圧を所望電圧に降圧制御するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動ブレーキに本発明を適用するようにしてもよく、この場合には車載用電動機３を例えばキャリパーをブレーキロータに押し付けて制動力を発生させる制動用電動機として構成すればよいものである。その他、任意の車載用電動機に本発明を適用することができる。
さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、車載用電動機３の回転速度Ｖｍが時点ｔ３で設定速度以下になった場合について説明したが、これに限定されるものではなく、所定時間が経過した後にデューティ比Ｄの減少制御を開始してもよい。これによりコントロールユニット２の簡素化が可能となり生産性を向上することができる。
次に、本発明の第３の実施形態を図１５〜図１７に基づいて説明する。
この第３の実施形態は、操舵系の緊急回避状態を検出し、緊急回避時に高応答性をもって車載用電動機３を制御することができるようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図１５に示すように、前述した第１の実施形態における図１において、車載用電動機３の回転速度を検出する回転速度センサ４１が省略されて操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ４２のみが設けられていることを除いては図１と同様の構成を有すると共に、コントロールユニット２で実行する高電圧制御処理が図１６に示すように変更されている。
この高電圧制御処理は、所定のサンプリング周期毎に実行され、図１６に示すように、前述した第１の実施形態における図４の処理において、ステップＳ１１、Ｓ１２及びステップＳ２３、Ｓ２４が省略され、このうちステップＳ１１及びＳ１２に代えて操舵トルクセンサ４２で検出した今回のサンプリング周期における操舵トルクＴ(t) を読込むステップＳ５１と、前回のサンプリング周期で読込んだ操舵トルクＴ(t-1) から今回のサンプリング周期における操舵トルクT(t) を減算した値をサンプリング周期ｔｓで除して操舵トルクの時間変化率ΔT（＝（Ｔ(t-1) −Ｔ(t) ）／ｔｓ）を算出するステップＳ５２と、算出した操舵トルクの時間変化率ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が予め設定した緊急回避状態であるか通常操舵状態であるかを判断する基準となる設定値ΔＴｓ以上であるか否かを判定するステップＳ５３とが設けられ、ステップＳ５３の判定結果が｜ΔＴ｜≧ΔＴｓであるときには、ステアリングホイール５を急操舵した緊急回避状態であると判断して前記ステップＳ１４に移行し、｜ΔＴ｜＜ΔＴｓであるときには通常操舵状態であると判断して前記ステップＳ１３に移行する。
また、ステップＳ２３及びＳ２４に代えて、ステップＳ２２で設定したデューティ比ＤのＰＷＭ信号ＣＳ３を出力してから例えばステアリングホイール５を車両が直進走行をする中立位置から急操舵して一方向に切り増してから切り戻すことにより操舵トルクが減少傾向となっている状態で操舵トルクの変化率ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が設定値ΔＴｓ未満となる程度の急操舵設定時間が経過したか否かを判定し、急操舵設定時間が経過していないときにはこれが経過するまで待機し、急操舵設定時間が経過したときには前記ステップＳ２５に移行するステップＳ５４が設けられている。
図１６の高電圧制御処理では、以上の相違点を除いては前述した図４の処理と同様の処理を行い、図４と同一処理には同一のステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この図１６の処理で、ステップＳ５１〜Ｓ５３の処理が緊急回避検出手段に対応し、ステップステップＳ１４〜Ｓ２２、Ｓ２５〜Ｓ２９及びＳ５４の処理が充電電力供給制御手段に対応している。
次に、上記第３の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車しているものとする。この停車状態でステアリングホイール５を回転させる所謂据切りを行うと、このときのステアリングホイール５に伝達される操舵トルクが大きな値となり、これが操舵トルクセンサ４２によって検出され、検出された操舵トルクＴ(t) がコントロールユニット２に入力される。このコントロールユニット２は、入力された操舵トルクＴ(t) に基づいて操舵補助力制御処理を実行し、車載用電動機３で操舵トルクＴ(t) に対応する大きさの操舵補助トルクを発生させる。また、コントロールユニット２は、所定のサンプリング周期毎に図１６に示す高電圧制御処理を実行することにより、今回の操舵トルクＴ(t) を読込み（ステップＳ５１）、読込んだ今回の操舵トルクＴ(t) と前回のサンプリング周期で読込んだ操舵トルクＴ(t-1) とサンプリング周期ｔｓとに基づいて前述した演算を行って操舵トルクの時間変化率ΔＴを算出する（ステップＳ５２）。
この据切り状態では、操舵トルクＴ(t) は大きな値となるが、ステアリングホイール５を比較的緩やかに操舵することにより、操舵トルクの時間変化率ΔＴは緊急操舵設定値ΔＴｓ以上となることはなく、ステップＳ５３からステップＳ１３に移行することにより、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３はオフ状態に維持される。このため、バッテリ１の電力のみがコントロールユニット２に入力されて、このコントロールユニット２でバッテリ電圧Ｖｂに基づいて車載用電動機３が操舵トルクＴ(t) に応じた最適の操舵補助トルクを発生するように制御され、軽い操舵を行うことができる。
この車両の停車状態から車両を発進させて走行状態とし、この状態でステアリングホイール５を操舵する通常操舵状態では、車速の増加に応じて必要とする操舵補助トルクが小さくなることから、ステアリングホイール５に伝達される操舵トルクＴ(t) も小さい値となる。そしてこの操舵トルクＴ(t) が操舵トルクセンサ４２で検出されてコントロールユニット２に入力されて操舵補助力制御処理が実行される。この通常操舵状態では、操舵トルクＴ(t) が据切り時の操舵トルクに比較して小さい値となると共に、急操舵されることも無いので、操舵トルクの時間変化率ΔＴも小さい値となり、図１６の高電圧制御処理において、据切り時と同様に、ステップＳ５３からステップＳ１３に移行して、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態に維持し、コントローラ２へはバッテリ１の電力のみが供給される状態が維持される。
一方、例えばガードレール側の走行車線を走行状態で、車両前方に故障等で停車している車両や障害物が存在する場合や、対向車線からの対向車のセンターラインを超えるはみ出し走行等によって例えば左切りの緊急回避操作が必要となり、緊急回避操作を行った場合には、このときのステアリングホイール５に伝達される操舵トルクＴ(t) は、図１７（ｃ）に示すように、通常操舵時の操舵トルクよりは大きく、据切り時の操舵トルクよりは小さい値となる。
しかしながら、緊急回避操作によってステアリングホイール５が時点ｔ０で左切り方向に急操舵されるため、操舵トルクの時間変化率ΔＴは正方向に急激に増加し、時点ｔ１で急操舵設定値ΔＴｓ以上となると、図１６の高電圧制御処理においてステップＳ５３からステップＳ１４に移行して、前述した第１の実施形態におけるモータ回転速度Ｖｍの絶対値が閾値Ｖｔｈ以上となった場合と同様にステップＳ１４からＳ２２までの処理でＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比Ｄが比較的急激に増加されるデューティ比増加処理が行われ、デューティ比が１００％となった時点ｔ２から急操舵設定時間が経過した時点ｔ３でデューティ比Ｄが比較的急激に減少されるデューティ比減少処理が行われる。
このため、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３が、出力側切換回路２３のスイッチング用トランジスタ３７に供給されることにより、第１の実施形態で前述したように、コントロールユニット２に供給される入力電圧は、図１７（ａ）に示すように、バッテリ電圧Ｖｂからバッテリ電圧Ｖｂを昇圧回路２１で３倍に昇圧した充電電圧Ｖｃまで比較的急峻に増加し、充電電圧Ｖｃを急操舵設定時間保持した後に比較的急峻に減少されてバッテリ電圧Ｖｂに復帰される。これに応じて、コントロールユニット２から出力される車載用電動機３に対する出力電圧が増加し、緊急回避操作時に必要とする大きな電動機出力を高応答性でもって確保することができ、緊急回避操作を良好に行うことができる。
このとき、緊急回避状態の検出を操舵トルクの時間変換率ΔＴに基づいて判断するので、実際の操舵トルク変化に基づいて緊急回避状態を正確に検出することができる。
その後、時点ｔ５で例えばガードレールへの当接を避けるために、今度は右切り方向へ緊急回避操作を行った場合には、操舵トルクＴ(t) が負方向に増加し、その時間変化率ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が緊急操舵設定値ΔＴｓ以上となったときに、上記と同様にＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比増加処理が行われ、デューティ比が１００％の状態を緊急操舵設定時間だけ保持したのちにデューティ比減少処理が行われて元のバッテリ電圧Ｖｂへ復帰する。このため、上記左切り方向の緊急回避操作と同様に、コントロールユニット２に対して図１７（ａ）に示すようにバッテリ電圧Ｖｂより高い充電電圧Ｖｃが供給されることになり、この充電電圧Ｖｃが車載用電動機３へ供給されるので、この車載用電動機３で高応答性をもって緊急回避操作で必要とする操舵補助トルクを発生し、緊急回避操作を良好に行うことができる。また、回転速度センサ４１を必要としないので、この分の部品点数を減少させて車載用電動機の制御装置を簡素化することができる。
次に、本発明の第４の実施形態を図１８〜図２０について説明する。
この第４の実施形態は、緊急回避状態を操舵トルクの時間変化率に代えて操舵角の時間変換率即ち操舵角速度に基づいて検出するようにしたものである。
すなわち、第４の実施形態では、図１８に示すように、前述した第３の実施形態における図１５の構成において、ステアリングホイール５に入力される操舵角を検出して操舵角検出信号θを出力する操舵角センサ４７が設けられ、この操舵角センサ４７から出力される操舵角検出信号θが操舵トルクセンサ４２で検出した操舵トルクＴと共にコントロールユニット２へ入力されていることを除いては図１５と同様の構成を有し、図１５との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
また、コントロールユニット２でサンプリング周期毎に実行される高電圧制御処理が図１９に示すように、前述した第３の実施形態におけるステップＳ５１が操舵角センサ４７で検出した今回のサンプリング周期における操舵角検出信号θ(t) を読込むステップＳ６１に変更され、ステップＳ５２が読込んだ今回のサンプリング周期の操舵角検出信号θ(t) から前回のサンプリング周期の操舵角検出信号θ(t-1) を減算した値をサンプリング周期ｔｓで除して操舵角の時間変化率Δθ（＝（θ(t) −θ(t-1) ）／ｔｓ）を算出するステップＳ６２に変更され、ステップＳ５３が操舵角の時間変化率Δθの絶対値｜Δθ｜が緊急回避判断用設定値Δθｓ以上であるか否かを判定し、｜Δθ｜≧ΔθｓであるときにステップＳ１４へ移行し、｜Δθ｜＜Δθｓであるときに前記ステップＳ１３へ移行するステップＳ６３に変更されていることを除いては図１６と同様の処理を行い、図１６との対応ステップには同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この図１９の処理において、ステップＳ６１〜Ｓ６３の処理が緊急回避状態検出手段に対応し、ステップＳ１４〜Ｓ２２、Ｓ２５〜Ｓ２９及びＳ５４の処理が充電電力供給制御手段に対応している。
次に、上記第４の実施形態の動作を説明する。
車両停止時の据切り状態や車両走行時の通常操舵状態では、運転者によるステアリングホイール５の操舵速度は比較的緩やかであるので、ステップＳ６２で算出される操舵角θの時間変化率Δθ即ち操舵角速度が小さいので、ステップＳ６３の判定結果は｜Δθ｜＜ ΔθｓとなってステップＳ１３へ移行し、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態に維持することにより、コントロールユニット２へはバッテリ１からのバッテリ電圧Ｖｂのみが印加されており、操舵トルクセンサ４２で検出された操舵トルクＴ(t) に応じた操舵補助トルクを発生させる電流値に制御され且つバッテリ電圧Ｖｂを有する電動機駆動信号が車載用電動機３へ供給される。
また、車両の走行状態で、前述した第３の実施形態と同様に、緊急回避が必要な状態となって運転者がステアリングホイール５を例えば左切り方向へ緊急回避操作を行った場合には、図２０（ｃ）に示すように、時点ｔ０から操舵角θが正方向へ急増を開始することにより、操舵角θの時間変化率Δθも図２０（ｄ）に示すように急増する。
そして、時点ｔ１で操舵角θの時間変化率Δθが緊急回避用設定値Δθｓ以上となると、図１９の高電圧制御処理において、ステップＳ６３からステップＳ１４へ移行して、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比増加処理を行い、デューティ比Ｄが１００％に達すると緊急回避設定時間が経過する迄の間デューティ比Ｄを１００％の状態に維持し、緊急回避設定時間が経過する時点ｔ３でデューティ比減少処理を行って時点ｔ４でＰＷＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態に復帰させる。
このため、コントロールユニット２へ供給される入力電圧は、図１９（ａ）に示すように、時点ｔ１でバッテリ電圧Ｖｂから急増を開始し、時点ｔ２でバッテリ電圧Ｖｂの３倍の充電電圧Ｖｃに達し、その後時点ｔ３で充電電圧Ｖｃから減少を開始し、時点ｔ４でバッテリ電圧Ｖｂへ復帰することになる。
このため、前述した第３の実施形態と同様に、緊急回避操作時にコントロールユニット２へ供給される入力電圧が増加されるので、車載用電動機３で緊急回避操作により必要とする電圧を確保して、緊急回避操作時に必要とする大きな電動機出力を高応答性でもって確保することができ、緊急回避操作を良好に行うことができる。
このとき、緊急回避状態の検出を操舵角θの時間変換率ΔＴに基づいて判断するので、実際の操舵角変化率に基づいて緊急回避状態をより正確に検出することができる。
その後、時点ｔ５で例えばガードレールへの当接を避けるために、今度は右切り方向へ緊急回避操作を行った場合には、操舵角θＴ(t) が負方向に増加し、その時間変化率Δθの絶対値｜Δθ｜が緊急操舵設定値Δθｓ以上となったときに、上記と同様にＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比増加処理が行われ、デューティ比が１００％の状態を緊急操舵設定時間だけ保持したのちにデューティ比減少処理が行われて元のバッテリ電圧Ｖｂへ復帰する。このため、上記左切り方向の緊急回避操作と同様に、コントロールユニット２に対して図１９（ａ）に示すようにバッテリ電圧Ｖｂより高い充電電圧Ｖｃが供給されることになり、この充電電圧Ｖｃが車載用電動機３へ供給されるので、この車載用電動機３で高応答性をもって緊急回避操作で必要とする操舵補助トルクを発生し、緊急回避操作を良好に行うことができる。
次に、本発明の第５の実施形態を図２１及び図２２について説明する。
この第５の実施形態は、操舵系の操舵角速度を操舵角速度センサで直接検出し、この操舵角速度センサで検出した操舵角速度に基づいて緊急回避状態を判断するようにしたものである。
すなわち、第５の実施形態では、図２１に示すように、前述した第３の実施形態における図１５の構成において、ステアリングホイール５へ入力される操舵系の操舵角速度を検出して操舵角速度検出信号θ′を出力する操舵角速度センサ４８が設けられ、この操舵角速度センサ４８の操舵角速度検出信号θ′が操舵トルクセンサ４２で検出した操舵トルク検出信号Ｔと共にコントロールユニット２へ供給されていることを除いては図１５と同様の構成を有し、図１５と同一部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
ここで、操舵角速度センサ４８としては、図１８に示す操舵角センサ４７とこの操舵角センサ４７で検出した操舵角検出信号θを微分する微分回路４９とで構成されている。
また、コントロールユニット２で実行される高電圧制御処理が、図２２に示すように、前述した第４の実施形態における図１９におけるステップＳ６１の処理が操舵角速度センサ４８で検出した操舵角速度θ′を読込むステップＳ７１に変更されていると共に、ステップＳ６２が省略され、さらに、ステップＳ６３が操舵角速度θ′の絶対値｜θ′｜が予め設定した緊急回避状態の判断基準となる設定値θｄｓ以上であるかか否かを判定し、｜θ′｜≧θｄｓであるときに緊急回避状態であると判断して前記ステップＳ１４へ移行し、｜θ′｜＜θｄｓであるときに緊急回避状態ではない通常操舵状態であると判断して前記ステップＳ１３へ移行するステップＳ７２に変更されていることを除いては図１９と同様の処理を行い、図１９との対応ステップには同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第５の実施形態によると、操舵角速度センサ４８で操舵角θの時間変化率Δθに対応する操舵角速度θ′を直接検出して、これをコントロールユニット２へ供給するようにしているので、前述した第４の実施形態と同様に、ステアリングホイール１を急操舵する緊急回避状態となったときに、操舵角速度θ′が急増して設定値θｄｓ以上となるとステップＳ７２からステップＳ１４へ移行して、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比増加処理を行い、次いでデューティ比１００％の状態を緊急回避用設定時間継続した後にデューティ比減少処理を行ってからＰＥＭ制御信号ＣＳ３をオフ状態とすることにより、緊急操作を行っている状態で、コントロールユニット２へ印加する電圧をバッテリ電圧Ｖｂから充電電圧Ｖｃまで上昇させることにより、車載用電動機３へ印加する電圧を上昇させて、車載用電動機３で緊急回避操作により必要とする電圧を確保して、緊急回避操作時に必要とする大きな電動機出力を高応答性でもって確保することができ、緊急回避操作を良好に行うことができる。
なお、上記第３〜第５の実施形態においては、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比Ｄが１００％の状態を緊急回避状態の切り戻しが終了する程度の設定時間の間維持するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、時間変化率が設定値以上となってから少なくとも緊急操舵時の切り増し状態又は切り戻し状態が終了するまでの区間でデューティ比Ｄを１００％に維持するようにしてもよく、設定時間に緊急回避時の操舵特性を確保できる範囲内で任意に設定することができ、さらには設定時間が経過するまで維持する場合に代えて緊急回避操作が終了するまで即ち切り増し状態から切り戻しが完了するか又はその直前で、操舵トルクが“０”又はその近傍に低下するまでデューティ比１００％の状態を維持するようにしてもよい。
また、上記第３〜第５の実施形態においては、緊急回避状態を検出したときに、前述した第１及び第２の実施形態と同様に、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３のデューティ比Ｄを増加させる増加処理を行った後にデューティ比１００％の状態を維持してからデューティ比減少処理を行うようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＰＷＭ制御信号ＣＳ３に代えて緊急回避状態を検出したときにオン状態となり、緊急回避状態の継続時間に相当する所定時間経過後にオフ状態となる制御信号を適用して、緊急回避状態となったときにコントロールユニット２へ印加する入力電圧をバッテリ電圧Ｖｂから充電電圧Ｖｃへ一気に増加し、所定時間経過後に充電電圧Ｖｃからバッテリ電圧Ｖｂへ一気に低下させるようにしても上記第３〜第５の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、上記第４及び第５の実施形態では、ステアリングホイールの操舵角を操舵角センサで検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラックアンドピニオン機構のラックの移動量や車輪の転舵角を検出することにより、操舵角を検出するようにしてもよい。
本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明を適用し得る電動パワーステアリング装置を示す構成図である。 第１の実施形態におけるコントロールユニットで実行する充電制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるコントロールユニットで実行する高電圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるコントロールユニットで実行する回生制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態における動作の説明に供する信号波形図である。 第１の実施形態における動作の説明に供する電圧切換タイミングを示す信号波形図である。 第１の実施形態における動作の説明に供する電動機特性を示す特性線図である。 本発明の第２の実施形態を示すコントロールユニットで実行する電圧降下補償処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における動作の説明に供する電動機特性を示す特性線図である。 第２の実施形態の動作における電圧降下の説明に供する特性線図である。 高電圧供給回路の他の実施形態を示すブロック図である。 昇圧チョッパの他の実施形態を示す回路図である。 高電圧供給回路の更に他の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。 第３の実施形態を示す高電圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態における動作の説明に供する電圧切換タイミングを示す信号波形図である。 本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。 第４の実施形態における高電圧制御処理手順を示すフローチャートである。 第４の実施形態における動作の説明に供する電圧切換タイミングを示す信号波形図である。 本発明の第５の実施形態を示すブロック図である。 第５の実施形態における高電圧制御処理手順を示すフローチャートである。 従来例を示すブロック図である。
符号の説明
１…バッテリ、２…コントロールユニット、３…車載用電動機、４…高電圧供給部、５…ステアリングホイール、２１…昇圧チョッパ、２２…充電回路、２３…出力側切換回路、３１…リアクトル，３２，３３…スイッチング用トランジスタ、３４…ダイオード、３５…二次電池、３７…スイッチング用トランジスタ、３８…ダイオード、４１…回転速度センサ、４２…操舵トルクセンサ、４３…印加電圧センサ、４４…充電電圧センサ、４７…操舵角センサ、４８…操舵角速度センサ、４９…微分回路、５１，５２…リレー回路、５５…スイッチング回路

Claims (20)

  1. バッテリから電力が供給される電動機制御手段によって車載用電動機を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、
    前記バッテリの電力を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧された電力を充電する充電回路と、該充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部を備えたことを特徴とする車載用電動機の制御装置。
  2. 前記高電圧供給部は、前記充電回路の充電電圧を検出する充電電圧検出手段を有し、前記充電電力供給制御手段は、前記充電回路の充電電圧が設定値以下となったときに前記昇圧回路を起動して充電を開始するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用電動機の制御装置。
  3. 前記高電圧供給部は、前記電動機制御手段への印加電圧を検出する印加電圧検出手段と、前記充電回路の充電電圧を検出する充電電圧検出手段とを有し、前記充電電力供給制御手段は、前記充電回路の充電電力を前記電動機制御手段に供給するように切換える際に、前記印加電圧検出手段で検出した前記電動機制御手段への印加電圧及び充電電圧検出手段で検出した充電回路の充電電圧とに基づいて前記電動機制御手段の印加電圧を連続的に変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載用電動機の制御装置。
  4. 前記充電電力供給制御手段は、前記充電回路及び前記電動機制御手段との間にデューティ比が制御されるスイッチング素子を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  5. 前記充電電力供給制御手段は、バッテリと電動機制御手段との間の配線抵抗による電動機制御手段への印加電圧の電圧降下を補償するように前記充電電力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  6. 前記車載用電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段を有し、前記高電圧供給部の前記充電電力供給制御手段は、前記回転速度検出手段で検出した車載用電動機回転速度が設定速度以上となったときに前記充電電力を前記電動機制御手段に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  7. 前記高電圧供給部は、前記充電回路が前記バッテリと並列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  8. 前記高電圧供給部は、前記充電回路が前記バッテリと直列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  9. 前記車載用電動機は、ブラシレスモータであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  10. 前記車載用電動機は、操舵力を補助する電動パワーステアリング用モータであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  11. 前記車載用電動機は、車両に制動力を付与する電動ブレーキ用モータであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  12. 前記電動機制御手段は、前記バッテリから制御電力が供給されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  13. 前記昇圧回路は、車載用電動機からの回生電力を前記バッテリに供給可能に構成された昇圧チョッパで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  14. 前記充電回路は、前記バッテリより高電圧を充電可能な二次電池で構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  15. 前記充電回路は、前記バッテリより高電圧を充電可能な大容量コンデンサで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１つに記載の車載用電動機の制御装置。
  16. バッテリから電源を供給される電動機制御手段によって車載用電動機を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、
    前記バッテリの電力を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧された電力を充電する充電回路と、該充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部と、
    操舵系の操舵状態を検出して操舵状態検出信号を出力する操舵状態検出手段と、
    該操舵状態検出手段で検出した操舵状態に基づいて緊急回避状態を検出する緊急回避状態検出手段とを備え、
    前記車載用電動機は、操舵力を補助する電動パワーステアリング用モータであり、
    前記充電電力供給制御手段は、前記緊急回避検出手段で緊急回避状態を検出したときに前記充電電力を前記電動機制御手段に供給するように構成されていることを特徴とする車載用電動機の制御装置。
  17. 前記緊急回避状態検出手段は、前記操舵状態検出信号の時間変化率を算出する時間変化率算出手段を備え、該時間変化率算出手段で算出した時間変化率が設定値以上となったときに緊急回避状態であると判断するように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の車載用電動機の制御装置。
  18. 前記操舵状態信号検出手段は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段であることを特徴とする請求項１７に記載の車載用電動機の制御装置。
  19. 前記操舵状態信号検出手段は、操舵角を検出する操舵角検出手段であることを特徴とする請求項１７に記載の車載用電動機の制御装置。
  20. バッテリから電源を供給される電動機制御手段によって車載用電動機を駆動するようにした車載用電動機の制御装置において、
    前記バッテリの電力を昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路で昇圧された電力を充電する充電回路と、該充電回路の充電を制御すると共に、充電電力を前記電動機制御手段に供給するか否かを制御する充電電力供給制御手段とを有する高電圧供給部と、
    操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段とを備え、
    前記車載用電動機は、操舵力を補助する電動パワーステアリング用モータであり、
    前記充電電力供給制御手段は、前記操舵角速度検出手段で検出した操舵角速度が設定値以上となったときに前記充電電力を前記電動機制御手段に供給するように構成されていることを特徴とする車載用電動機の制御装置。
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