JP2007151247A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリ１の電圧低下を精度よく抑制することで、電動パワーステアリング装置３０等の車両状態制御装置がシステムダウンしないようにする。
【解決手段】 バッテリ電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１０にて昇圧して電動パワーステアリング装置３０等の車両状態制御装置に電源供給する電力供給装置において、バッテリ１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される電流値Ｉｉｎが、バッテリ電圧Ｖｉｎに応じて設定された上限電流値以下になるように昇圧制御する。あるいは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される電力値が、バッテリ電圧Ｖｉｎに応じて設定された上限電力値以下になるように昇圧制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置などの車両状態制御装置に電力を供給する電力供給装置に関する。

従来から、車両状態制御装置の一例としての電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドルの回動操作に対して操舵アシスト力を付与するように電動モータを備え、この電動モータの電流量を変化させる通電制御を行って操舵アシスト力を調整する。
こうした電動パワーステアリング装置は、その電源としてバッテリが使用されるが、その消費電力量が多く、バッテリから大電流を引き出している。

そのため、バッテリが劣化している場合に、電動パワーステアリングが作動すると、特に据え切りハンドル操作を行った場合には、電動モータに大電流が流れてバッテリ電圧が大きく下がってしまう。こうした場合、フェイルセーフにより電動パワーステアリング装置の作動が停止したり、車両全体の電源システムがダウンしたりするおそれがある。
また、大電流を流すため、回路全体の発熱も問題となってくる。
そこで、例えば、特許文献１のものでは、バッテリ電圧が低下したときにアシストを低減、つまり電動モータを駆動する制御ゲインを段階的に小さくすることで、突然アシストが停止してしまうといった不具合を防止しようとしている。
また、特許文献２のものでは、バッテリ残容量が低下したときにアシストを低減して、電力消費量を減らすようにしている。
特開２００５−６７４１４ 特開平６−１９１４１８

しかしながら、いずれの従来装置においても、バッテリ劣化時に単に電動モータの通電量を減らすという手法をとっているだけで、実際にバッテリから引き出される電流の制限を適正に行ってはいない。つまり、電動パワーステアリング装置内での電力制限を行うことによって、結果としてバッテリから消費する電力を低減しているものの、バッテリの使用電力制限の管理としては不十分であり、バッテリ電圧の低下を良好に抑制することができない。
また、バッテリから電力供給を受ける他の車両状態制御装置の作動によってもバッテリ電圧が低下するため、電動パワーステアリング装置だけで電力消費低減を図っても有効でないケースも生じる。

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、バッテリ電圧の低下を良好に抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、バッテリと、上記バッテリの電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路とを備え、上記電圧変換回路の出力を、車両状態を制御する車両状態制御装置に供給する電力供給装置において、上記バッテリ電圧を検出する手段と、上記バッテリ電圧に応じて、上記バッテリから上記電圧変換回路に入力される電流を所定電流値以下に制限する電流制限手段とを備えたことにある。

上記のように構成した本発明によれば、バッテリ電圧（バッテリの出力電圧）を電圧変換回路で所定電圧に変換して車両状態制御装置に電力（電源）供給するため、車両状態制御装置を最適に作動させることができるだけでなく、バッテリ電圧に応じて電圧変換回路に入力される電流を所定電流値以下に制限することで、車両状態制御装置の作動によるバッテリ電圧の低下を適正に抑制することができる。
例えば、低電圧バッテリから大電力を必要とする車両状態制御装置に電力供給する場合には、昇圧回路を用いて高い電圧で電源供給することで車両状態制御装置を最適に作動させることができる。そして、この昇圧回路側でバッテリ電圧に応じて電流制限をかけることにより、バッテリの電圧低下を良好に抑制できる。

また、電圧変換回路の出力側に、複数の車両状態制御装置が接続される場合には、それらの電力供給源となる電圧変換回路にて電流制限を行うため、それぞれの車両状態制御装置が独立して電力消費しても、バッテリの電圧低下を抑制でき、他の車両状態制御装置の作動に悪影響を与えにくい。また、電圧変換回路の出力電圧の低下も抑制できる。
この結果、バッテリ電圧の低下による車両状態制御装置のシステムダウンといった不具合も防止できる。つまり、バッテリ電圧が車両状態制御装置の作動可能な最低作動電圧を下回って、マイクロコンピュータ等の制御回路がリセットされてしまうといった不具合が防止される。

本発明の他の特徴は、上記電流制限手段は、上記バッテリから上記電圧変換回路に入力される電流の上限値を、上記バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１を下回る場合には所定電流値Ｉｉｎ１に設定し、上記バッテリ電圧が上記所定電圧Ｖｉｎ１以上の場合には上記バッテリ電圧に反比例させて上記バッテリ電圧が高いほど低減するように設定することにある。

これによれば、バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１を下回る場合には、バッテリから電圧変換回路に入力される電流が所定電流値Ｉｉｎ１以下に制限されるため、バッテリ電圧の低下を適正に抑制することができる。
一方、バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１以上の場合には、その上限値となる所定電流値Ｉｉｎ１が、バッテリ電圧に反比例してバッテリ電圧が高いほど低減するように設定されるため、電圧変換回路から電源供給される車両状態制御装置への電力を必要以上に供給してしまうことを防止する。

本発明の他の特徴は、バッテリと、上記バッテリの電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路とを備え、上記電圧変換回路の出力を、車両状態を制御する車両状態制御装置に供給する電力供給装置において、上記バッテリ電圧を検出する手段と、上記バッテリ電圧に応じて、上記電圧変換回路から出力される電力を所定電力値以下に制限する電力制限手段とを備えたことにある。

上記のように構成した本発明によれば、バッテリ電圧を電圧変換回路で所定電圧に変換して車両状態制御装置に電力（電源）供給するため、車両状態制御装置を最適に作動させることができるだけでなく、この電圧変換回路から出力される電力を所定電力値以下に制限することで、車両状態制御装置の作動によるバッテリ電圧の低下を適正に抑制することができる。
例えば、低電圧バッテリから大電力を必要とする車両状態制御装置に電力供給する場合には、昇圧回路を用いて高い電圧で電源供給することで車両状態制御装置を最適に作動させることができる。そして、この昇圧回路側で電力制限をかけることにより、バッテリの電圧低下を良好に抑制できる。

また、電圧変換回路の出力側に、複数の車両状態制御装置が接続される場合には、それらの電力供給源となる電圧変換回路にて電力制限を行うため、それぞれの車両状態制御装置が独立して電力消費しても、バッテリの電圧低下を抑制でき、他の車両状態制御装置の作動に悪影響を与えにくい。また、電圧変換回路の出力電圧の低下も抑制できる。
この結果、バッテリ電圧の低下による車両状態制御装置のシステムダウンといった不具合も防止できる。

本発明の他の特徴は、上記電力制限手段は、上記電圧変換回路から出力される電力の上限値を、上記バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１以上の場合には所定出力電力値Ｐｏｕｔ１に設定し、上記バッテリ電圧が上記所定電圧Ｖｉｎ１を下回る場合には上記バッテリ電圧に比例させて上記バッテリ電圧が低いほど低減するように設定することにある。

これによれば、バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１以上の場合には、電圧変換回路の出力電力が所定電力値Ｐｏｕｔ１以下に制限されるため、電圧変換回路から電源供給される車両状態制御装置への電力を必要以上に供給してしまうことを防止する。
一方、バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１を下回る場合には、電圧変換回路から出力される電力の上限値が、バッテリ電圧が低いほど低減するように設定されるため、バッテリ電圧の低下を適正に抑制することができる。

本発明の他の特徴は、上記車両状態制御装置は、操舵ハンドルの操舵状態に応じて電動モータを駆動して所定の操舵力を発生する電動パワーステアリング装置であることにある。

一般に、電動パワーステアリング装置は、電動モータに大電流を流して操舵アシストトルクを発生させるため、バッテリから大電流を引き出すことになりバッテリ電圧低下および回路の発熱を招きやすい。また、電動モータを効率よく作動させるための適正電圧は、必ずしもバッテリ電圧とは一致しない。
そこで、電圧変換回路を介して電動モータに電源供給することにより、電動モータを効率よく作動させるとともに、この電圧変換回路側で電源供給量を制限することでバッテリ電圧の低下を抑制する。この結果、電動パワーステアリング装置の作動によりバッテリ電圧が低下して各種の制御装置がシステムダウンしてしまうといった不具合が防止される。また、回路全体の発熱も抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る電力供給装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態として電力供給装置を電動パワーステアリング装置の電源供給に適用したシステムの概略構成を表している。

本実施形態としての電力供給装置は、電動パワーステアリング装置３０への電力供給を行うもので、バッテリ１と、バッテリ電圧を所定の電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１０とから構成される。
バッテリ１は、定格出力電圧１２Ｖの一般的なものである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、本発明の電圧変換回路に相当するもので、バッテリ電源供給ライン１１に直列に設けられる昇圧用コイル１２と、昇圧用コイル１２の負荷側のバッテリ電源供給ライン１１から分岐した接地ラインに設けられる第１スイッチング素子ＳＷ１と、バッテリ電源供給ライン１１に直列に設けられる第２スイッチング素子ＳＷ２と、第２スイッチング素子ＳＷ２と並列に設けられるダイオード１３と、第２スイッチング素子ＳＷ２の負荷側のバッテリ電源供給ライン１１から分岐した接地ラインに設けられる電源平滑用のコンデンサ１４と、両スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ調整により昇圧電圧を制御する昇圧制御装置１５とから構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力側および出力側のバッテリ電源供給ライン１１には、電流センサ１６，１７が設けられ、その電流に応じた信号が昇圧制御装置１５に入力される。また、昇圧制御装置１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力電圧（バッテリ電圧）および出力電圧（昇圧電圧）をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換して検出するように構成される。
以下、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力側の電圧および電流を入力電圧Ｖｉｎ、入力電流Ｉｉｎと呼び、出力側の電圧および電流を出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔと呼ぶ。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力側の電源供給ラインを昇圧電源供給ライン１８と呼ぶ。

昇圧制御装置１５は、主要部をマイクロコンピュータにより構成され、第１、第２スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２に対して所定周期のパルス信号を出力して両スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２をオン・オフし、バッテリ電圧を昇圧して昇圧電源供給ライン１８に所定の出力電圧を発生させる。
この場合、第１、第２スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、互いにオン・オフ動作が逆になるように制御され、第２スイッチング素子ＳＷ２をオフ、第１スイッチング素子ＳＷ１をオンにして昇圧用コイル１２に短時間だけ電流を流して昇圧用コイル１２に電力を貯め、その直後に、第１スイッチング素子ＳＷ１をオフ、第２スイッチング素子ＳＷ２をオンにして昇圧用コイル１２に貯まった電力を出力するように動作する。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔが後述する目標電圧となるように、第１、第２スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比（通電時間比率）をＰＷＭ制御により調整する。この場合、第１スイッチング素子ＳＷ１のオンデューティ比が高いほど昇圧電圧は高くなる。
尚、本実施形態においては、このスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２としてＭＯＳＦＥＴが用いられる。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から電源供給を受ける電動パワーステアリング装置３０について説明する。
電動パワーステアリング装置３０は、操舵輪ＷＨへ操舵アシスト力を付与する操舵アシスト機構３１と、操舵アシスト機構３１に設けられる電動モータ３２を駆動制御する操舵アシスト制御ユニット４０とから構成される。

操舵アシスト機構３１は、操舵ハンドル３４の回動操作に連動したステアリングシャフト３５の軸線周りの回転をラックアンドピニオン機構３６によりラックバー３７の軸線方向の運動に変換して、このラックバー３７の軸線方向の運動に応じて左右の操舵輪ＷＨを操舵するようになっている。ラックバー３７には電動モータ３２が組み付けられている。電動モータ３２は、その回転に応じてボールねじ機構３８を介してラックバー３７を軸線方向に駆動することにより、操舵ハンドル３４の回動操作に対してアシスト力を付与する。また、電動モータ３２にはモータ回転角に応じた信号を出力する回転角センサ３３が付設される。また、ステアリングシャフト３５には操舵トルクセンサ３９が組みつけられている。

操舵アシスト制御ユニット４０は、所定の操舵アシスト力を付与するために電動モータ３２への通電量を演算する電子制御装置４１と、電子制御装置４１からの制御信号により電動モータ３２を駆動制御するモータ駆動回路４２とを備える。

モータ駆動回路４２は、３相インバータで構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の昇圧電源供給ライン１８からモータ駆動用電源が供給される。また、モータ駆動回路４２は、電動モータ３２の各相に流れる電流量を測定する図示しない電流センサを備える。

電子制御装置４１は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、操舵トルクセンサ３９および車両の走行速度を検出する車速センサ４５の検出信号を入力し、これらの検出信号（操舵トルクＴＲおよび車速Ｖ）と図８に示すアシスト電流算出マップとから電動モータ３２への通電量（必要アシスト電流Ｉａｓ）を演算するとともに、回転角センサ３３の信号およびモータ電流の検出値に基づいて電動モータ３２の通電をフィードバック制御して、所望の操舵アシスト力を発生させる。

次に、昇圧制御装置１５が行う第１実施形態の制御処理について説明する。
この第１実施形態では、バッテリ１の電圧低下を防止するために、バッテリ電圧を昇圧するにあたって、次の２つの制限を設ける。
＜制限１＞
入力電圧Ｖｉｎ（＝バッテリ電圧）に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力Ｐｏｕｔ（Ｗ）に上限制限を設ける。
＜制限２＞
入力電圧Ｖｉｎに応じて出力電圧Ｖｏｕｔに上限制限を設ける。

この制限１では、図２（Ａ）に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力Ｐｏｕｔの上限値を、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上の場合、最大電力値Ｐｏｕｔ１に設定し、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、入力電圧Ｖｉｎに比例させて入力電圧Ｖｉｎが低いほど最大電力値Ｐｏｕｔ１から低減するように設定する。

一方、制限２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔの上限値を、図２（Ｂ）に示すように入力電圧Ｖｉｎに応じて設定し、昇圧制御装置１５は、この上限値を目標値として昇圧制御する。この場合、出力電圧の上限値は、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上の場合、最大出力電圧値Ｖｏｕｔ１に設定され、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、入力電圧Ｖｉｎに比例させて入力電圧Ｖｉｎが低いほど最大出力電圧値Ｖｏｕｔ１から低減するように設定される。

この２つの制限により、最終的には、図３の実線部に示すように、入力電圧Ｖｉｎに応じて、バッテリ１から持ち出す電流（入力電流Ｉｉｎ）に上限制限がかかることになる。
この場合、入力電流Ｉｉｎの上限値は、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、一定の最大入力電流値Ｉｉｎ１に設定され、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上である場合には、入力電圧Ｖｉｎに反比例させて入力電圧Ｖｉｎが高いほど最大入力電流値Ｉｉｎ１から低減するように設定される。

次に、このようにバッテリ１からＤＣ／ＤＣコンバータ１０に入力される入力電流Ｉｉｎの制限を行うために、昇圧制御装置１５の実施する昇圧制御処理について説明する。
図６は、昇圧制御装置１５が実行する昇圧制御ルーチンを表すもので、昇圧制御装置１５内の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶され、短い周期で繰り返し実行される。

本制御ルーチンは、イグニッションスイッチのオンにより起動し、まず、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔを検出する（Ｓ１）。尚、以下の説明において、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔなどの実際に測定した検出値については、後述する目標値および上限値と区別するため、その用語の先頭に「実」を付けることにする。
続いて、図２（Ｂ）に示した目標昇圧電圧マップから実入力電圧Ｖｉｎに応じた目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊を算出する（Ｓ２）。尚、この目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊は、後述するように修正されることから、その修正目標電圧と区別するために、以下、図２（Ｂ）の目標昇圧電圧マップに示される目標出力電圧を基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と呼ぶ。
次に、図２（Ａ）に示した上限電力値マップから実入力電圧Ｖｉｎに応じた上限電力値Ｐｏｕｔ＊を算出する（Ｓ３）

続いて、フラグＦを確認し、Ｆ＝０か否かを判断する（Ｓ４）。このフラグＦは、本制御ルーチンの起動時においてはＦ＝０に設定され、後述するように実出力電力が上限電力を超えているときにＦ＝１に設定されるものである。
従って、本制御ルーチンの起動時においては、Ｆ＝０であることから、ステップＳ４の判断は「ＹＥＳ」となり、次のステップＳ５の処理に移行する。

ステップＳ５においては、基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と実出力電圧Ｖｏｕｔとの偏差ΔＶに応じてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比を制御する。
つまり、実出力電圧Ｖｏｕｔが基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に近づくようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を調整してフィードバック制御する。
例えば、実出力電圧Ｖｏｕｔが基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊よりも低ければ、スイッチング素子ＳＷ１のディーティ比を増大する。この場合、スイッチング素子ＳＷ２のデューティ比は、それに伴って減少する。逆に、実出力電圧Ｖｏｕｔが基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊よりも高ければ、スイッチング素子ＳＷ１のディーティ比を低減する。

続いて、実出力電力Ｐｏｕｔを算出する（Ｓ６）。この実出力電力Ｐｏｕｔは、実出力電圧Ｖｏｕｔと実出力電流Ｉｏｕｔとの積算により求める。尚、実出力電流Ｉｏｕｔの値は、ステップＳ１で検出した値を用いればよいが、このステップＳ６の算出時に検出しても良い。
次に、この算出された実出力電力ＰｏｕｔがステップＳ３にて算出した上限電力値Ｐｏｕｔ＊を超えているか否かを判断する（Ｓ７）。
そして、ステップＳ７の判断が「ＮＯ」、つまりＰｏｕｔ≦Ｐｏｕｔ＊であれば、結果としてバッテリ１からの持ち出し電流量Ｉｉｎが上限範囲内に収まっていることから（図３参照）、そのまま本制御ルーチンを一旦抜けたのち、所定の周期で再度ステップＳ１からの処理を繰り返す。
この場合、ステップＳ１１にてフラグＦの状態を確認し、Ｆ＝１であればフラグを「０」に設定するが（Ｓ１２）、ここでは、まだＦ＝０であるため何もしない。

こうして、本制御ルーチンが繰り返されることにより、実出力電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧に応じて設定される目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊になるようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比調整によりフィードバック制御が行われるとともに（Ｓ５）、実出力電力Ｐｏｕｔが上限電力値Ｐｏｕｔ＊を上回っていないかチェックされる（Ｓ７）。

そして昇圧制御処理が繰り返される途中で、電動パワーステアリング装置３０の消費電力が増大して、実出力電力Ｐｏｕｔが上限電力値Ｐｏｕｔ＊を超えると（Ｓ７：ＹＥＳ）、次に、基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊を修正して修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊を算出する（Ｓ８）。この修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊は、上限電力値Ｐｏｕｔ＊を実出力電流Ｉｏｕｔで除算して求める。

続いて、フラグＦをＦ＝１に設定し（Ｓ９）、今度は、実出力電圧ＶｏｕｔとステップＳ８にて算出した修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊との偏差ΔＶに応じてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比を制御する。
つまり、実出力電圧Ｖｏｕｔが修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊に近づくようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を調整してフィードバック制御する。
この場合、修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊が基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊よりも低い値に設定されるため、実出力電力Ｐｏｕｔは減る方向に制御される。

こうして、フラグＦがＦ＝１に設定された後、本制御ルーチンが再度繰り返されると、実出力電力Ｐｏｕｔが上限電力値Ｐｏｕｔ＊を超えている間は、ステップＳ５の処理を飛ばして、ステップＳ１０の修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊に基づいたフィードバック制御が行われる。従って、そのフィードバック制御のゲインに応じた速度でバッテリ１からの持ち出し電流（入力電流Ｉｉｎ）が低下する。

そして、実出力電圧Ｖｏｕｔが修正目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊＊以下になると（Ｓ７：ＮＯ）、フラグＦをＦ＝０に設定し（Ｓ１２）、次の制御サイクルにおいては、ステップＳ５のフィードバック制御が行われることになる。つまり、実出力電圧Ｖｏｕｔが基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に近づくように出力電圧のフィードバック制御が再開される。

こうした処理を繰り返すことにより、制限１、制限２が働いて、最終的には、図３に示すようにバッテリ１から持ち出す電流（入力電流Ｉｉｎ）を制限することができる。
この図３に示す例では、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｉｎ１未満であれば、入力電流値Ｉｉｎは一定の最大入力電流値Ｉｉｎ１以下に制限され（入力定電流領域）、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上であれば、入力電流値Ｉｉｎは入力電圧Ｖｉｎが高いほど反比例的に低減するように設定される（出力定電圧領域）。

この結果、バッテリ１を精度良く保護することができ、バッテリ電圧低下による不具合の発生を防止する。また、入力電流Ｉｉｎの制限により過電流による回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０やモータ駆動回路４２）の発熱を防止して回路を保護するとともに、各回路を効率よく適正に作動させることができる。
また、バッテリ電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｉｎ１以上ある場合には、出力電力を一定値以下（Ｐｏｕｔ１以下）に制限しているため、電動パワーステアリング装置３０の過剰な電力消費を防止することができる。
尚、この実施形態１においてバッテリ１からの入力電流制限処理を行う昇圧制御装置１５が本発明の電流制限手段に相当する。

次に、昇圧制御装置１５が行う第２実施形態の制御処理について説明する。
この第２実施形態では、バッテリ１の電圧低下を防止するために、バッテリ電圧を昇圧するにあたって、次の２つの制限を設ける。
＜制限２−１＞
入力電圧Ｖｉｎ（＝バッテリ電圧）に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力電流Ｉｉｎに上限制限を設ける。
＜制限２−２＞
入力電圧Ｖｉｎに応じて出力電圧Ｖｏｕｔに上限制限を設ける。

この制限２−１では、図４（Ａ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎに応じて入力電流Ｉｉｎの上限値が設定され、その上限値は、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、一定の最大入力電流値Ｉｉｎ１に設定され、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上である場合には、入力電圧Ｖｉｎに反比例させて入力電圧Ｖｉｎが高いほど最大入力電流値Ｉｉｎ１から低減するように設定される。

一方、制限２−２は、第１実施形態の制限２と同様である。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔの上限値を、図４（Ｂ）に示すように入力電圧Ｖｉｎに応じて設定し、昇圧制御装置１５は、この上限値を目標値として昇圧制御する。この場合、出力電圧の上限値は、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上の場合、最大出力電圧値Ｖｏｕｔ１に設定され、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、入力電圧Ｖｉｎに比例させて入力電圧Ｖｉｎが低いほど最大出力電圧値Ｖｏｕｔ１から低減するように設定される。

この２つの制限により、最終的には、図５の実線部に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力Ｐｏｕｔに上限制限がかかることになり、その上限値は、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上の場合、一定の最大電力値Ｐｏｕｔ１に設定され、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、入力電圧Ｖｉｎに比例させて入力電圧Ｖｉｎが低いほど最大電力値Ｐｏｕｔ１から低減するように設定される。

次に、このようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される出力電力Ｐｏｕｔの制限を行うために、昇圧制御装置１５の実施する昇圧制御処理について説明する。
図７は、第２実施形態として昇圧制御装置１５が実行する昇圧制御ルーチンを表すもので、昇圧制御装置１５内の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶され、短い周期で繰り返し実行される。

本制御ルーチンは、イグニッションスイッチのオンにより起動し、まず、実入力電圧Ｖｉｎ、実出力電圧Ｖｏｕｔ、実入力電流Ｉｉｎを検出する（Ｓ２０）。
続いて、図４（Ｂ）に示した目標昇圧電圧マップから実入力電圧Ｖｉｎに応じた目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊を算出する（Ｓ２１）。
次に、図４（Ａ）に示した上限入力電流値マップから実入力電圧Ｖｉｎに応じた上限電流値Ｉｉｎ＊を算出する（Ｓ２２）。

続いて、フラグＦを確認し、Ｆ＝０か否かを判断する（Ｓ２３）。このフラグＦは、本制御ルーチンの起動時においてはＦ＝０に設定され、後述するように実入力電流が上限電流値を超えているときにＦ＝１に設定されるものである。
従って、本制御ルーチンの起動時においては、Ｆ＝０であることから、ステップＳ２３の判断は「ＹＥＳ」となり、次のステップＳ２４の処理に移行する。

ステップＳ２４においては、目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と実出力電圧Ｖｏｕｔとの偏差ΔＶに応じてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比を制御する。
つまり、実出力電圧Ｖｏｕｔが目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に近づくようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を調整してフィードバック制御する。
例えば、実出力電圧Ｖｏｕｔが目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊よりも低ければ、スイッチング素子ＳＷ１のディーティ比を増大する。この場合、スイッチング素子ＳＷ２のデューティ比は、それに伴って減少する。逆に、実出力電圧Ｖｏｕｔが基本目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊よりも高ければ、スイッチング素子ＳＷ１のディーティ比を低減する。

次に、実入力電流ＩｉｎがステップＳ２２にて算出した上限電流値Ｉｉｎ＊を超えているか否かを判断する（Ｓ２５）。尚、実入力電流Ｉｉｎの値は、ステップＳ２０で検出した値を用いればよいが、このステップＳ２５の算出時に検出しても良い。
そして、ステップＳ２５の判断が「ＮＯ」、つまりＩｉｎ≦Ｉｉｎ＊であれば、結果としてＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの出力電力Ｐｏｕｔが上限範囲内に収まっていることから（図５参照）、そのまま本制御ルーチンを一旦抜けたのち、所定の周期で再度ステップＳ２０からの処理を繰り返す。
この場合、ステップＳ２８にてフラグＦの状態を確認し、Ｆ＝１であればフラグを「０」に設定するが（Ｓ２９）、ここでは、まだＦ＝０であるため何もしない。

こうして、本制御ルーチンが繰り返されることにより、実出力電圧Ｖｏｕｔがバッテリ電圧に応じて設定される目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊になるようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比調整によりフィードバック制御が行われるとともに（Ｓ２４）、実入力電流Ｉｉｎが上限電流値Ｉｉｎ＊を上回っていないかチェックされる（Ｓ２５）。

そして昇圧制御処理が繰り返される途中で、電動パワーステアリング装置３０の消費電力が増大して、実入力電流Ｉｉｎが上限電流値Ｉｉｎ＊を超えると（Ｓ２５：ＹＥＳ）、続いて、フラグＦをＦ＝１に設定し（Ｓ２６）、実入力電流Ｉｉｎと上限電流値Ｉｉｎ＊との偏差ΔＶに応じてスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のデューティ比を制御する（Ｓ２７）。
つまり、実入力電流Ｉｉｎが上限電流値Ｉｉｎ＊以下になるようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のデューティ比を調整して入力電流値のフィードバック制御を行う。
この場合、入力電流値を下げるようにフィードバック制御が働き、第１スイッチング素子ＳＷ１のオンデューティ比が減少するように調整される。従って、このとき同時にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔも低下することになる。

こうして、フラグＦがＦ＝１に設定された後、本制御ルーチンが再度繰り返されると、実入力電流Ｉｉｎが上限電流値Ｉｉｎ＊を超えている間は、ステップＳ２４の処理を飛ばして、ステップＳ２７の処理、つまり実入力電流Ｉｉｎが上限電流値Ｉｉｎ＊以下になるように電流値を低減するフィードバック制御が行われる。

そして、実入力電流Ｉｉｎが上限電流値Ｉｉｎ＊以下になると（Ｓ２５：ＮＯ）、フラグＦをＦ＝０に設定し（Ｓ２９）、次の制御サイクルにおいては、ステップＳ２４の出力電圧フィードバック制御が行われることになる。つまり、実出力電圧Ｖｏｕｔが目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊に近づくように出力電圧のフィードバック制御が再開される。

こうした処理を繰り返すことにより、制限２−１、制限２−２が働いて、最終的には、図５に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される電力Ｐｏｕｔを制限することができる。
この図５に示す例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力Ｐｏｕｔは、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１以上の場合、一定の最大電力値Ｐｏｕｔ１以下に制限され、入力電圧Ｖｉｎが基準電圧値Ｖｉｎ１を下回る場合には、入力電圧Ｖｉｎが低いほど低減するように設定された上限電力値以下に制限されることとなる。

この結果、第２実施形態においても、バッテリ１を精度良く保護することができ、バッテリ電圧低下による不具合の発生を防止する。また、入力電流Ｉｉｎの制限により過電流による回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０やモータ駆動回路４２）の発熱を防止して回路を保護するとともに、各回路を効率よく適正に作動させることができる。
また、バッテリ電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｉｎ１以上ある場合には、出力電力を一定値以下（Ｐｏｕｔ１以下）に制限しているため、電動パワーステアリング装置３０の過剰な電力消費を防止することができる。
尚、この実施形態２においてＤＣ／ＤＣコンバータ１０から出力される電力の制限処理を行う昇圧制御装置１５が本発明の電力制限手段に相当する。

以上、本実施形態の電力供給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、本実施形態では、電動パワーステアリング装置への電源供給に適用したが、複数の車両状態制御装置への電源供給装置として用いても良い。つまり、電圧変換回路（本実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１０）から複数の車両状態制御装置に電源供給する構成にしてもよい。この場合には、各車両状態制御装置がそれぞれ独立してバッテリから電流を持ち出しても、その電源供給源となる電圧変換回路側で電力制限あるいは電流制限を行うためバッテリ電圧の低下を良好に防止することができ、他の車両状態制御装置の作動に悪影響を与えない。

また、車両状態制御装置としては、電動パワーステアリング装置に限らず、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、本実施形態では、電圧変換回路として昇圧回路を用いたが、例えば、ハイブリッドシステム等に使用される高圧バッテリ電源を降圧する降圧回路に適用してもよい。

本発明の実施形態に係る電源供給装置を電動パワーステアリング装置への電源供給に適用した全体構成図である。 第１実施形態のバッテリ電圧に応じて設定される出力電力上限値および出力電圧上限値を表す関係図である。 第１実施形態のバッテリ電圧に応じて設定される入力電流上限値を表す関係図である。 第２実施形態のバッテリ電圧に応じて設定される入力電流上限値および出力電圧上限値を表す関係図である。 第２実施形態のバッテリ電圧に応じて設定される出力電力上限値を表す関係図である。 第１実施形態の昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態の昇圧制御ルーチンを表すフローチャートである。 アシスト電流算出マップを表す説明図である。

符号の説明

１…バッテリ、１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２…昇圧コイル、１５…昇圧制御装置、１６，１７…電流センサ、３０…電動パワーステアリング装置、３２…電動モータ、４０…操舵アシスト制御ユニット、４１…電子制御装置、４２…モータ駆動回路、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチング素子。

Claims (5)

1. バッテリと、上記バッテリの電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路とを備え、上記電圧変換回路の出力を、車両状態を制御する車両状態制御装置に供給する電力供給装置において、
   上記バッテリ電圧を検出する手段と、
   上記バッテリ電圧に応じて、上記バッテリから上記電圧変換回路に入力される電流を所定電流値以下に制限する電流制限手段と
   を備えたことを特徴とする電力供給装置。
2. 上記電流制限手段は、上記バッテリから上記電圧変換回路に入力される電流の上限値を、上記バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１を下回る場合には所定電流値Ｉｉｎ１に設定し、上記バッテリ電圧が上記所定電圧Ｖｉｎ１以上の場合には上記バッテリ電圧に反比例させて上記バッテリ電圧が高いほど低減するように設定することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
3. バッテリと、上記バッテリの電圧を所定電圧に変換する電圧変換回路とを備え、上記電圧変換回路の出力を、車両状態を制御する車両状態制御装置に供給する電力供給装置において、
   上記バッテリ電圧を検出する手段と、
   上記バッテリ電圧に応じて、上記電圧変換回路から出力される電力を所定電力値以下に制限する電力制限手段と
   を備えたことを特徴とする電力供給装置。
4. 上記電力制限手段は、上記電圧変換回路から出力される電力の上限値を、上記バッテリ電圧が所定電圧Ｖｉｎ１以上の場合には所定出力電力値Ｐｏｕｔ１に設定し、上記バッテリ電圧が上記所定電圧Ｖｉｎ１を下回る場合には上記バッテリ電圧に比例させて上記バッテリ電圧が低いほど低減するように設定することを特徴とする請求項３記載の電力供給装置。
5. 上記車両状態制御装置は、操舵ハンドルの操舵状態に応じて電動モータを駆動して所定の操舵力を発生する電動パワーステアリング装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の電力供給装置。
   

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