辅助电源装置以及具备该装置的电动动力转向装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及辅助电源装置以及具备该装置的电动动力转向装置。辅助电源装置（40）具备：与向电动马达（21）供给电力的主电源（4）连接且能够向电动马达（21）放电的电容器（45）；以及将主电源（4）的电压升压并施加给电容器（45）的升压电路（43）。辅助电源装置（40）被控制装置（30）控制动作。在电容器（45）的端子间电压（电容器电压V2）为主电源（4）的电压以上，开始从主电源（4）向电容器（45）供给电力时，随着电容器电压V2变大，控制装置（30）使升压电路（43）施加给电容器（45）的电压（升压电压V3）变大。
【专利说明】辅助电源装置以及具备该装置的电动动力转向装置
[0001]本申请主张于2013年2月I日提出的日本专利申请2013-018359号的优先权，并在此引用其全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明涉及具有辅助电源的辅助电源装置以及具备该辅助电源装置的电动动力转向装置。
【背景技术】
[0003]以往的电动动力转向装置具有与主电源连接的辅助电源、对主电源的电压进行升压的升压电路。该电动动力转向装置在通过主电源对辅助电源进行充电时，将升压电路的升压电压施加给辅助电源。日本特开2009 — 166679号公报示出以往的电动动力转向装置的结构的一个例子。
[0004]在以往的电动动力转向装置中，在升压电路的控制中，没有特别考虑辅助电源的充电开始时的升压电路的升压电压和电容器的端子间电压的关系。因此，存在在辅助电源的充电开始时，电容器的端子间电压比升压电路的升压电压大时，电流从电容器向升压电路逆流的情况。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一在于提供一种能够在辅助电源的充电开始时从主电源向辅助电源适当地供给电流的辅助电源装置以及具备该辅助电源装置的电动动力转向装置。
[0006]本发明的一方式的辅助电源装置具有:与向电动马达供给电力的主电源连接且能够向上述电动马达放电的辅助电源；以及将上述主电源的电压升压并施加给上述辅助电源的升压电路。在上述辅助电源的端子间电压比上述主电源的电压大的状态下，开始从上述主电源向上述辅助电源供给电力时，随着上述辅助电源的端子间电压变大，上述升压电路施加给上述辅助电源的电压变大。
[0007]在上述方式的辅助电源装置中，开始从主电源向辅助电源供给电力时，能够使辅助电源的端子间电压和升压电路施加给辅助电源的电压的电压差变小。因此，抑制开始从主电源向辅助电源供给电力时电流从辅助电源向主电源逆流的现象。开始从主电源向辅助电源供给电力时，能够从主电源向辅助电源适当地供给电流。
[0008]上述方式的辅助电源装置也可以构成为开始从上述主电源向上述辅助电源供给电力时，上述升压电路施加给上述辅助电源的电压为上述辅助电源的端子间电压以上。
[0009]在上述方式的辅助电源装置中，由于开始从主电源向辅助电源供给电力时，升压电路施加给辅助电源的电压为辅助电源的端子间电压以上，所以，抑制电流从辅助电源向主电源逆流的效果得到提高。
[0010]上述方式的辅助电源装置也可以构成为在上述辅助电源的端子间电压为上述主电源的电压以下并且上述主电源的电压和上述辅助电源的端子间电压之差的绝对值为电压差阈值以上的情况下，开始从上述主电源向上述辅助电源供给电力时，上述升压电路施加给上述辅助电源的电压与上述主电源的电压相等。
[0011 ] 在上述辅助电源装置中，开始从主电源向辅助电源供给电力时，辅助电源的端子间电压和升压电路施加给辅助电源的电压的电压差变小。因此，抑制开始从主电源向辅助电源供给电力时从主电源向升压电路流过大电流的现象。开始从主电源向辅助电源供给电力时，能够从主电源向辅助电源适当地供给电流。
[0012]本发明的一方式的电动动力转向装置具有基于转向操作转矩产生辅助转矩的上述电动马达、上述方式的辅助电源装置、控制上述辅助电源装置的动作的控制装置。
[0013]在上述方式的电动动力转向装置中，上述控制装置也可以构成为在车辆的行驶速度为车速阈值以下时，从上述主电源向上述辅助电源供给第I基准电流，在上述车辆的行驶速度比上述车速阈值大时，从上述主电源向上述辅助电源供给比上述第I基准电流小的第2基准电流。
[0014]在利用电动动力转向装置辅助转向时,优选随着车辆的行驶速度变小，辅助转矩变大。优选车辆的行驶速度为车速阈值以下时的辅助转矩大于车辆的行驶速度比车速阈值大时的辅助转矩。因此，车辆的行驶速度在车速阈值以下时的电动马达的消耗电力比车辆的行驶速度大于车速阈值时的电动马达的消耗电力多。
[0015]从减少主电源的负荷的观点来说，优选在电动马达的消耗电力变多的情况下，辅助电源向电动马达放电。优选在电动马达的消耗电力变多的情况下，辅助电源具有足够的蓄电量。因此，在电动马达的消耗电力变多时，辅助电源不具有足够的蓄电量的情况下，优选对辅助电源快速地进行充电。
[0016]在电动马达的消耗电力少的情况下，辅助电源无需向电动马达放电。因此，在电动马达的消耗电力少时，辅助电源不具有足够的蓄电量的情况下，无需对辅助电源快速地进行充电。
[0017]因此，本电动动力转向装置在车辆的行驶速度为车速阈值以下时，向辅助电源供给第I基准电流，在车辆的行驶速度比车速阈值大时，向辅助电源供给比第I基准电流小的第2基准电流。因此，在电动马达的消耗电力多的情况下，与电动马达的消耗电力少的情况下相比，对辅助电源快速地进行充电。
[0018]在上述方式的电动动力转向装置中，在上述电动动力转向装置的消耗电力小于作为对从上述主电源向上述辅助电源的充电以及从上述辅助电源向上述电动马达的放电进行切换的基准值的充放电阈值的情况下，从上述主电源向上述辅助电源供给电力时，上述控制装置也可以基于上述电动动力转向装置的消耗电力和上述充放电阈值之差，来改变从上述主电源向上述辅助电源供给的电流的大小。
[0019]在上述方式的电动动力转向装置中，在电动动力转向装置的消耗电力大的情况下，使从主电源向辅助电源供给的电流的大小变小。由此，抑制电动动力转向装置的消耗电力和从主电源向辅助电源供给的电力的合计值比充放电阈值大。在电动动力转向装置的消耗电力小的情况下，使从主电源向辅助电源供给的电流的大小变大。由此，能够对辅助电源快速地进行充电。
[0020]本电动动力转向装置以及本辅助电源装置能够在辅助电源的充电开始时从主电源向辅助电源适当地供给电流。【专利附图】
【附图说明】
[0021]通过以下的参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述的以及其它特征和优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，
[0022]图1是表示第I实施方式的电动动力转向装置的结构的结构图。
[0023]图2是表示第I实施方式的电动动力转向装置的电路结构的电路图。
[0024]图3是第I实施方式的电动动力转向装置的图表，是表示EPS要求电力的变化的图。
[0025]图4是表示第I实施方式的电动动力转向装置的控制装置所执行的电源控制的处理顺序的流程图。
[0026]图5是表示第I实施方式的电动动力转向装置的控制装置所执行的充电控制的处理顺序的流程图。
[0027]图6是第I实施方式的电动动力转向装置的映射(map)，是表示电容器电压和初始占空(DUTY)比的关系的图。
[0028]图7是第I实施方式的电动动力转向装置的控制装置所执行的初始值设定控制的处理顺序的流程图。
[0029]图8是表示第I实施方式的电动动力转向装置的控制装置所执行的充电模式选择控制的处理顺序的流程图。
[0030]图9是第2实施方式的电动动力转向装置的图表，是表示EPS消耗电力的变化的图表。
[0031]图10是表示第2实施方式的电动动力转向装置的控制装置所执行的充电电流可变控制的处理顺序的流程图。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图对本发明的第I实施方式进行说明。
[0033]参照图1，对电动动力转向装置，以下称作EPS1，的结构进行说明。
[0034]EPSl具有EPS主体10、辅助装置20、控制装置30、辅助电源装置40以及转矩传感器50。在EPSl中，主电源4以及车速传感器5与控制装置30电连接。EPSl具有从作为主电源4的电池以及辅助电源装置40经由控制装置30向辅助装置20供给电力的结构。EPSl通过辅助装置20辅助转向部件2的操作。此外，作为转向部件2，例如能够使用转向盘。
[0035]EPS主体10具有柱轴11、中间轴12、小齿轮轴13、齿条轴14、齿轮齿条机构15以及2个横拉杆16。随着转向部件2的旋转，EPS主体10使柱轴11、中间轴12以及小齿轮轴13 —体旋转。EPS主体10通过利用小齿轮轴13的旋转来使齿条轴14往返运动,从而使车轮3的转向角变化。
[0036]齿轮齿条机构15具有小齿轮轴13的小齿轮13A以及齿条轴14的齿条齿轮14A相互啮合的结构。齿轮齿条机构15通过小齿轮13A以及齿条齿轮14A的啮合,将小齿轮轴13的旋转转换为齿条轴14的往返运动。
[0037]辅助装置20具有作为3相无刷马达的电动马达21以及由蜗轮蜗杆机构构成的减速机构22。辅助装置20经由减速机构22将电动马达21的旋转传递给柱轴11，从而赋予柱轴11使柱轴11旋转的力，以下称作辅助转矩。像这样，EPSl具有转向柱(column)辅助(assist)型的结构。
[0038]转矩传感器50通过车载通信网络将转矩信号发送给控制装置30。
[0039]车速传感器5通过车载通信网络将车速信号发送给控制装置30。
[0040]控制装置30基于转矩传感器50的转矩信号计算连接在柱轴11的中间部分的扭杆IlA的扭转的大小以及方向，即计算随着转向部件2的操作而赋予给柱轴11的转矩，以下称作转向操作转矩τ，的大小以及方向。控制装置30基于车速传感器5的车速信号计算车辆的行驶速度，以下称作车速VS。控制装置30执行通过控制电动马达21的动作来辅助转向的辅助控制以及通过控制辅助电源装置40的动作来控制主电源4的电力和辅助电源装置40的电力的电源控制。
[0041]参照图2，对控制装置30以及辅助电源装置40的结构进行说明。
[0042]控制装置30具有微型计算机31、马达驱动电路34、电流传感器35以及电压传感器36。控制装置30对施加给马达驱动电路34的电压，以下称作马达驱动电压VMD，进行控制。
[0043]电流传感器35将与供给给电动马达21的实际电流，以下称作马达电流ΙΜ，的大小对应的信号发送给微型计算机31的马达控制部33。
[0044]电压传感器36将对应于辅助电源装置40和马达驱动电路34之间的电压即马达驱动电压VMD的大小的信号发送给微型计算机31的电源管理部32。
[0045]微型计算机31具有电源管理部32和马达控制部33。微型计算机31在电源管理部32中控制辅助电源装置40的充放电的动作。微型计算机31在马达控制部33中控制马达驱动电路34的动作。
[0046]电源管理部32控制辅助电源装置40的继电器41、升压电路43以及充放电电路44的动作。电源管理部32将用于控制继电器41的动作的继电器信号SR输出至继电器41。电源管理部32将用于控制升压电路43的动作的升压信号SB1、SB2输出至升压电路43。电源管理部32将用于控制充放电电路44的动作的充放电信号SCDl、SCD2输出至充放电电路44。
[0047]马达控制部33生成用于执行辅助控制的马达控制信号SM。
[0048]详细而言，马达控制部33基于转向操作转矩τ以及车速VS计算目标辅助转矩。马达控制部33执行电流反馈控制，以使马达电流IM与对应于目标辅助转矩的电流指令值一致，由此生成马达控制信号SM。马达控制部33将马达控制信号SM输出给马达驱动电路34。其中，目标辅助转矩随着转向操作转矩τ的绝对值变大或者车速VS的绝对值变小而变大。
[0049]马达驱动电路34具有2个开关元件(MOSFET)对于电动马达21的各相串联连接的公知的结构。在马达驱动电路34中，根据马达控制部33的马达控制信号SM，马达驱动电路34的各相的2个开关元件的接通(ON)状态以及断开(OFF)状态被交替地切换。马达驱动电路34通过切换各开关元件的接通状态以及断开状态，将马达驱动电压VMD作为PWM驱动来施加给电动马达21。
[0050]辅助电源装置40与主电源4分别独立地形成。辅助电源装置40与主电源4串联连接。辅助电源装置40具有继电器41、电流传感器42、升压电路43、充放电电路44以及作为辅助电源的电容器45。辅助电源装置40通过电容器45并经由控制装置30向电动马达21放电。
[0051]继电器41被配置在主电源4和升压电路43之间。继电器41对通过主电源4向马达驱动电路34供给电力的接通状态和不通过主电源4向马达驱动电路34供给电力的断开状态进行切换。
[0052]电流传感器42被配置在继电器41和升压电路43之间。电流传感器42将与主电源4的输出电流，以下称作电池电流IB,的大小对应的信号输出给电源管理部32。
[0053]升压电路43将基于主电源4的电压的输出电压，即主电源4和辅助电源装置40的连接点Pl的输出电压，以下称作输出电压VI，进行升压，并施加给电容器45的输出端子亦即连接点P2，从而能够对电容器45进行充电。
[0054]升压电路43具有一对开关元件43A、43B以及升压线圈43C。升压电路43具有升压线圈43C的一端与串联连接的一对开关元件43A、43B的连接点P3连接的结构。升压电路43在升压线圈43C的另一端被施加输出电压VI。
[0055]在一对开关元件43A、43B中使用M0SFET。上段侧的开关元件43A的一端与电容器45的输出端子(连接点P2)连接。开关元件43A的另一端与下段侧的开关元件43B连接。下段侧的开关元件43B的一端被接地。各开关元件43A、43B根据电源管理部32的升压信号SB1、SB2切换接通状态以及断开状态。
[0056]开关元件43A、43B被电源管理部32控制动作，以使它们不同时成为接通状态。开关元件43A在接通状态时，成为能够从升压线圈43C向电容器45供电的状态。开关元件43A在断开状态时，成为不能够从升压线圈43C向电容器45供电的状态。开关元件43B在接通状态时，升压线圈43C接地。开关元件43B在断开状态时，升压线圈43C不接地。
[0057]充放电电路44与升压电路43串联连接。充放电电路44具有一对开关元件44A、44B串联连接的结构。充放电电路44在各开关元件44A、44B的连接点P4与马达驱动电路34连接。
[0058]在一对开关元件44A、44B中使用M0SFET。上段侧的开关元件44A的一端与电容器45的输出端子(连接点P2)连接。开关元件44A的另一端与下段侧的开关元件44B连接。下段侧的开关元件44B的一端经由电流传感器42以及继电器41而与主电源4电连接。
[0059]根据电源管理部32的充放电信号S⑶1、S⑶2，各开关元件44A、44B被周期性地切换导通状态亦即接通状态以及非导通状态亦即断开状态。开关元件44A在接通状态时，成为能够从电容器45向马达驱动电路34 (电动马达21)放电的状态。开关元件44A在断开状态时，成为不能够从电容器45向马达驱动电路34 (向电动马达21)放电的状态。开关元件44B在接通状态时，成为能够从主电源4经由开关元件44B向马达驱动电路34 (电动马达21)供电的状态。开关元件44B在断开状态时，成为不能够从主电源4经由开关元件44B向马达驱动电路34 (电动马达21)供电的状态。
[0060]在升压电路43和充放电电路44之间，电容器45与升压电路43和充放电电路44并联连接。电容器45的一端与连接点P2连接。电容器45的另一端连接于电流传感器42和开关元件44B之间的连接点P5。作为电容器45，使用双电层电容器。
[0061]电容器45与微型计算机31电连接。通过微型计算机31的A / D变换来测定电容器45的端子间电压，以下称作电容器电压V2。电容器电压V2被微型计算机31常时监视。
[0062]对升压电路43的动作进行说明。
[0063]升压电路43将根据下段侧的开关元件43B被从接通状态切换成断开状态而产生的升压电压V3施加给电容器45的输出端子(连接点P2)。具体而言，在升压电路43中，开关元件43B因接通状态而导通，从而使升压线圈43C的一端接地。而且，升压电路43将因开关元件43B被从断开状态切换成接通状态而产生于升压线圈43C的感应电压与输出电压Vl重叠输出。此外，上段侧的开关元件43A具有防止电流从电容器45侧向升压电路43侧回流(逆流)的功能。
[0064]对充放电电路44的动作进行说明。
[0065]充放电电路44根据各开关元件44A、44B的接通状态以及断开状态的组合，来切换从主电源4向马达驱动电路34供给电力的第I电源方式以及从主电源4和电容器45向马达驱动电路34供给电力的第2电源方式。其中，各开关元件44A、44B被电源管理部32控制动作，以使它们不同时成为接通状态。
[0066]在第I电源方式中，上段侧的开关元件44A成为断开状态，并且下段侧的开关元件44B成为接通状态。在第I电源方式中，主电源4的电池电流IB被供给至电容器45，并且经由下段侧的开关元件44B被供给至马达驱动电路34。在第I电源方式中，由于上段侧的开关元件44A为断开状态，所以不从电容器45向马达驱动电路34放电。
[0067]在第2电源方式中，上段侧的开关元件44A成为接通状态，并且下段侧的开关元件44B成为断开状态。在第2电源方式中，主电源4和电容器45成为相互串联连接的状态。在第2电源方式中，除了由主电源4对马达驱动电路34进行供电外，电容器45也对马达驱动电路34放电。
[0068]在第2电源方式中，开关元件44A的一个周期中的接通状态的比率亦即占空比和开关元件44B的一个周期中的接通状态的比率亦即占空比也分别采用0%以及100%以外的值。通过改变各开关元件44A、44B的占空比来改变马达驱动电压VMD。具体而言，随着开关元件44A的占空比变大，马达驱动电压VMD变大。在开关元件44A的占空比为100%时，马达驱动电压VMD成为最大值。在开关元件44A的占空比为50%时，马达驱动电压VMD成为最大值的一半的值。另外，开关元件44B的占空比随着开关元件44A的占空比变大而变小。
[0069]参照图3以及图4，对电源控制的内容进行说明。此外，在参照图3以及图4的以下的说明中，涉及标注了标记的EPSl的各结构要素表示图1或者图2所记载的各结构要素。
[0070]电源电力PS表示通过EPSl的辅助控制而主电源4供给给辅助电源装置40的实际电力。电源电力PS是基于电池电流IB而计算出的。
[0071]充放电阈值KE表示切换从主电源4向电容器45充电以及从电容器45向马达驱动电路34 (电动马达21)放电的基准值。充放电阈值KE是通过试验等而预先设定的。
[0072]在图3中，通过EPSl的辅助控制而向主电源4要求的电力，以下称作EPS要求电力，被划分为充放电阈值KE以上的期间，以下称作放电期间，和小于充放电阈值KE的期间。
[0073]在EPS要求电力小于充放电阈值KE的期间，电源电力PS小于充放电阈值KE。在放电期间，电源电力PS在充放电阈值KE以上。例如在从时刻tll、tl2、tl3开始到充放电电路44被从第I电源方式切换成第2电源方式为止的期间，电源电力PS比充放电阈值KE大。此外，作为电源电力PS为充放电阈值KE以上的情况，可以列举在车辆入库时或者停车时，驾驶员执行转向部件2的停止状态下的转向。
[0074]电源控制是基于电源电力PS和充放电阈值KE的比较来控制电容器45的动作的。电容器45在放电期间向马达驱动电路34放电。在小于充放电阈值KE的期间并且电容器45未充满电的期间，以下称作充电期间，电容器45根据主电源4被进行充电。
[0075]在电源控制中，每隔规定时间反复执行图4所示的处理。
[0076]在步骤Sll中，控制装置30判定电源电力PS是否为充放电阈值KE以上。在步骤Sll中为肯定判定时，控制装置30在步骤S14中将充放电电路44设定成第2电源方式。因此，除了电源电力PS之外，EPS要求电力还通过电容器45的放电来补充超过充放电阈值KE的EPS要求电力的电力量。在电源电力PS为充放电阈值KE以上时，通过放电控制，电源电力PS (电池电流IB)在充放电阈值KE被消除峰值。因此，主电源4的负荷变小。
[0077]在步骤Sll中为否定判定时，控制装置30在步骤S12中将充放电电路44设定为第I电源方式。因此，由电源电力PS供给EPS要求电力。
[0078]控制装置30在步骤S13中判定电容器45是否充满电。在步骤S13中为肯定判定时，控制装置30判断为无需对电容器45进行充电。然后，控制装置30暂时结束处理。另一方面，在步骤S13中为否定判定时，控制装置30判断为需要对电容器45进行充电。然后，控制装置30在步骤S20中执行用于对电容器45进行充电的充电控制。控制装置30在充电控制中将电容器45充满电。这样，控制装置30通过电源控制来切换对电容器45进行充电的方式、不对电容器45进行充电的方式以及使电容器45向马达驱动电路34放电的方式，来作为辅助电源装置40的动作。
[0079]接下来，参照图5?图8，对充电控制的详细内容进行说明。此外，在参照图5?图8的以下的说明中，涉及标注了标记的EPSl的各结构要素表示图1或者图2所记载的各结构要素。
[0080]如图5所示，充电控制具有初始值设定控制(步骤S30)以及充电模式选择控制(步骤S40)。在充电控制中，执行了初始值设定控制后执行充电模式选择控制。每隔规定时间反复执行充电控制。在充电控制的初始值设定控制中，设定充电控制的第一周期中的升压电路43的动作。在充电控制的充电模式选择控制中，基于车辆的状况选择充电模式。
[0081 ] 对初始值设定控制的详细内容进行说明。
[0082]在初始值设定控制中，作为升压电路43的动作，控制装置30设定充电控制的第一周期中的开关元件43A的一个周期中的接通状态的比率亦即占空比以及开关元件43B的一个周期中的接通状态的比率亦即占空比。
[0083]详细而言，在初始值设定控制中，控制装置30以在充电控制的第一周期时升压电路43的升压电压V3与电容器电压V2 —致的方式设定各开关元件43A、43B的占空比。其中，以下将充电控制的第一周期中的开关元件43B的占空比称作初始占空比。
[0084]如图6所示，在控制装置30中预先存储有表示电容器电压V2和初始占空比的关系的映射MP。在充电控制的第一周期时，控制装置30获取电容器电压V2，并基于映射MP来计算与电容器电压V2对应的初始占空比。
[0085]对映射MP的详细内容进行说明。[0086]在映射MP中，在充电控制的第一周期时的电容器电压V2为输出电压Vl以下时，将初始占空比设定为0%。映射MP被设定为，在充电控制的第一周期时的电容器电压V2比输出电压Vl大时，随着电容器电压V2变大，初始占空比变大。在映射MP中，在充电控制的第一周期时的电容器电压V2为输出电压Vl以上时，以升压电路43的升压电压V3与电容器电压V2 —致的方式设定初始占空比。
[0087]在初始值设定控制中，执行图7所示的处理。
[0088]即，控制装置30在步骤S31中判定充电控制是否为第一周期。在步骤S31中，基于标志F进行判定。详细而言，在图4的电源控制的处理中成为步骤S20的充电控制时，SP在步骤S13中为否定判定时将标志F设定为I。然后，在充电控制的处理中经过了第一周期时，将标志F改变为O。标志F被改变为O后，在执行充电控制的整个期间被维持O。而且，标志F在充电控制结束时成为能够改变为I的状态。控制装置30在标志F为I时判定为充电控制为第一周期。另一方面，在标志F为O时，控制装置30判断为充电控制不是第一周期。
[0089]在步骤S31为肯定判定时，控制装置30在步骤S32获取电容器电压V2。控制装置30在步骤S33使用映射MP来计算与电容器电压V2对应的初始占空比。控制装置30在步骤S34以升压电路43的各开关元件43A、43B的占空比与初始占空比一致的方式控制各开关元件43A、43B的动作。
[0090]对充电模式选择控制的详细内容进行说明。
[0091]控制装置30在充电控制中执行恒流充电。控制装置30作为充电模式而具有快速充电模式和普通充电模式。在快速充电模式时，控制装置30将从主电源4向电容器45供给的电流，以下称作充电电流1C，设定成第I基准电流ICK1。在普通充电模式时，控制装置30将充电电流IC设定成比第I基准电流ICKl小的第2基准电流ICK2。因此，快速充电模式在比普通充电模式短的时间内将电容器45充满电。
[0092]作为车辆的状况，控制装置30判定是车辆停止或者车速VS极低和车速VS比速度极低的情况高即车辆正常行驶的情况中的哪一种情况。而且，控制装置30根据车辆的状况来切换快速充电模式以及普通充电模式。
[0093]在充电模式选择控制中，执行图8所示的处理。
[0094]S卩，在步骤S41中，控制装置30判定车速VS是否为车速阈值VK以下。其中，车速阈值VK与被判定为速度极低的车速VS的上限值相当。车速阈值VK是通过试验等而预先设定的。
[0095]在步骤S41中为肯定判定时，即在判断为车辆停止或者车速VS极低时，控制装置30在步骤S42中将充电模式设定为快速充电模式。另一方面，在步骤S41中为否定判定时，即判断为车辆正常行驶时，控制装置30在步骤S43中将充电模式设定为普通充电模式。
[0096]控制装置30基于在步骤S42以及步骤S43中设定的充电模式，在步骤S44中执行电流反馈控制。然后，控制装置30在步骤S45中执行充电斩波控制。
[0097]详细而言，控制装置30通过从电池电流IB减去向马达驱动电路34供给的电流，来计算实际充电电流ICR。控制装置30在充电模式为快速充电模式时，执行基于第I基准电流ICKl和实际充电电流ICR的偏差的PID控制。由此，控制装置30设定目标充电电流ICG,以使实际充电电流ICR与第I基准电流ICKl 一致。然后，控制装置30基于目标充电电流ICG计算升压电路43的各开关元件43A、43B的占空比。另一方面，控制装置30在充电模式为普通充电模式时，执行基于第2基准电流ICK2和实际充电电流ICR的偏差的PID控制。由此，控制装置30设定目标充电电流ICG，以使实际充电电流ICR与第2基准电流ICK2 一致。然后，控制装置30基于目标充电电流ICG计算升压电路43的各开关元件43A、43B的占空比。
[0098]作为充电斩波控制，控制装置30基于在步骤S42以及步骤S43中计算出的升压电路43的各开关元件43A、43B的占空比，来使各开关元件43A、43B动作。
[0099]对本实施方式的EPSl的作用进行说明。此外，在以下的说明中涉及标注了标记的EPSl的各结构要件表示图1以及图2所记载的各结构要件。
[0100]EPSl具有以下的第I?第3功能。第I功能是抑制在电容器45的充电开始时电流从电容器45向升压电路43逆流的功能。第2功能是抑制在电容器45的充电开始时从主电源4向升压电路43流过大电流的功能。第3功能是根据车辆的状况来改变充电电流IC的大小的功能。
[0101]对第I功能的详细内容进行说明。其中，第I虚拟EPS执行将充电控制的第一周期的升压电路43的开关元件43B的占空比设定为O %的控制。
[0102]在充电控制的第一周期中，第I虚拟EPS的升压电路43的升压电压V3与输出电压Vl相等。因此，在电容器电压V2比升压电压V3大的情况下，电流从电容器45向升压电路43逆流。
[0103]通过初始值设定控制，本实施方式的EPSl中，在充电控制的第一周期中电容器电压V2为输出电压Vl以上时，随着电容器电压V2变大，初始占空比变大。因此，在充电控制的第一周期，电容器电压V2和升压电路43的升压电压V3的电压差变小。特别是本实施方式的EPSl在充电控制的第一周期中，电容器电压V2和升压电路43的升压电压V3相等。由此，抑制电流从电容器45向升压电路43逆流。
[0104]对第2功能的详细内容进行说明。其中，第2虚拟EPS执行将充电控制的第一周期的升压电路43的开关元件43B的占空比设定为50%的控制。
[0105]在充电控制的第一周期，第2虚拟EPS的升压电路43的升压电压V3成为最大值。因此，在电容器电压V2为输出电压Vl以下的情况下，升压电压V3和电容器电压V2的电压差变大。由此，从主电源4向升压电路43流过大电流。
[0106]本实施方式的EPSl通过初始值设定控制，在充电控制的第一周期中，在电容器电压V2为输出电压Vl以下时，将初始占空比设定为0%。因此，在充电控制的第一周期中，与第2虚拟EPS相比，升压电压V3和电容器电压V2的电压差变小。由此，抑制从主电源4向升压电路43流过大电流。
[0107]对第3功能的详细内容进行说明。
[0108]在车辆停止或者车速VS极低时，由转向操作引起的电动马达21的消耗电力大。另一方面，在车速VS小时，由转向操作引起的电动马达21的消耗电力小。因此，在车辆停止或者车速VS极低时，电容器45向马达驱动电路34放电的可能性变高。另一方面，在车速VS大时，从电容器45放电的可能性低。
[0109]因此，优选在车辆停止或者车速VS极低时，电容器45有足够的蓄电量。优选地，在车辆停止或者车速VS为极低速时，电容器45的蓄电量少时，对电容器45进行快速充电。[0110]另一方面，在车速VS大时，电容器45也未必需要足够的蓄电量。因此，在车速VS大时，电容器45的蓄电量少时，无需对电容器45进行快速充电。
[0111]在对电容器45进行快速充电的情况下，充电电流IC变大，因此，将主电源4以及辅助电源装置40相互连接的线束(图示略)的电流损失变大。为了抑制该电流损失，在无需对电容器45进行快速充电的情况下，优选减小充电电流1C。
[0112]因此，本实施方式的EPSl在充电模式选择控制中，根据车速VS改变充电电流IC的大小。详细而言，在充电模式选择控制中，在车速VS为车速阈值VK以下时，将充电电流IC设定为第I基准电流ICK1。另外，在车速VS比车速阈值VK大时，将充电电流IC设定为比第I基准电流ICKl小的第2基准电流ICK2。因此，在车速VS为车速阈值VK以下时，由于充电电流IC变大，因此，电容器45被进行快速充电。在车速VS比车速阈值VK大时，由于充电电流IC变小，所以电流损失减少。
[0113]本实施方式的EPSl起到以下的有益效果。
[0114]控制装置30在充电控制中具有初始值设定控制。根据该结构，以在充电控制的第一周期中电容器电压V2为输出电压Vl以上时，随着电容器电压V2变大，升压电路43的升压电压V3成为大的值的方式进行设定。因此，电容器电压V2与升压电压V3的电压差变小。因此，抑制电流从电容器45向升压电路43逆流。
[0115]控制装置30在初始值设定控制中，使升压电路43的升压电压V3与电容器电压V2一致。根据该结构，在充电控制的第一周期中，升压电压V3和电容器电压V2的电压差为“O”。因此，更好地抑制电流从电容器45向升压电路43逆流的效果。
[0116]控制装置30在初始值设定控制中，在电容器电压V2为输出电压Vl以下时，使升压电压V3与输出电压Vl相等。根据该结构，在充电控制的第一周期中，电容器电压V2和升压电压V3的电压差变小。因此，抑制因电容器电压V2和升压电压V3的电压差而从主电源4向升压电路43流过大电流。
[0117]控制装置30在充电控制中具有充电模式选择控制。根据该结构，对应于车辆的状况而切换快速充电模式以及普通充电模式。因此，与假定成总是通过快速充电模式对电容器45进行充电的结构相比较，主电源4和辅助电源装置40之间的线束的电流损失减少。另夕卜，与假定成总是通过普通充电模式对电容器45进行充电的结构相比较，对电容器45进行快速充电。因此，降低在对电容器45充分地进行充电前，产生电容器45被放电的状况。
[0118]接下来，对第2实施方式进行说明。
[0119]图9以及图10是第2实施方式的EPSl的图表和流程图。作为第2实施方式的EPSl与第I实施方式的EPSl的主要的不同点，有以下的不同点。充电控制具有充电电流可变控制，以替换充电模式选择控制。以下，对与第I实施方式的EPSl不同的方面的详细内容进行说明，对与第I实施方式共用的结构标注相同的标记，并省略其说明的一部分或者全部。
[0120]充电控制在执行了初始值设定控制后，执行充电电流可变控制。充电电流可变控制与恒流充电不同，基于电池电流IB以及充放电阈值KE可变地控制充电电流1C。
[0121]参照图9以及图10，对基于充电电流可变控制的充电电流IC的控制的内容进行说明。此外，图9的图表表不与图3的图表的车辆的状况不同的车辆的状况下的EPS消耗电力的变化。[0122]EPS消耗电力表示EPSl因辅助控制而消耗的电力。EPS消耗电力是基于马达驱动电压VMD以及马达电流頂计算的。此外，EPS消耗电力相当于电动动力转向装置的消耗电力。
[0123]由于在电源电力PS为充放电阈值KE以上时，电容器45放电,所以优选在电容器45的充电时，电源电力PS小于充放电阈值KE。因此，在电源电力PS小于充放电阈值KE的范围内的充电电力的最大值，以下称作可充电电力，是作为从充放电阈值KE减去EPS消耗电力的值而计算出的。
[0124]如图9所示，例如与从时刻t21至时刻t22的期间的可充电电力相比，从时刻t23至时刻t24的期间的可充电电力变大。因此，允许从时刻t23至时刻t24的期间的目标充电电流ICG比从时刻t21至时刻t22的期间的目标充电电流ICG大。
[0125]控制装置30作为充电电流可变控制而执行图10的处理。
[0126]控制装置30在步骤S51中计算目标充电电流ICG。
[0127]详细而言，控制装置30将从充放电阈值KE减去EPS消耗电力而得的值作为可充电电力来计算。然后，控制装置30将从可充电电力除以输出电压Vl而得的值作为目标充电电流ICG来计算。
[0128]接下来，控制装置30在步骤S52中获取实际充电电流ICR。详细而言，控制装置30将从电池电流IB减去马达电流頂而得的值作为实际充电电流ICR来计算。
[0129]控制装置30在步骤S53中执行电流反馈控制。
[0130]控制装置30在步骤S54中执行充电斩波控制。其中，充电斩波控制执行与第I实施方式的充电斩波控制相同的控制。
[0131]电流反馈控制执行基于目标充电电流ICG和实际充电电流ICR的偏差的PID控制。由此，以使实际充电电流ICR与目标充电电流ICG—致的方式计算升压电路43的各开关元件43A、43B的占空比。
[0132]参照图9，对本实施方式的EPSl的作用进行说明。此外，第3虚拟EPS表示执行基于恒流充电的充电控制的结构。
[0133]在第3虚拟EPS中，由于不计算可充电电力，因此，例如在从时刻t21至时刻t22的期间执行了充电控制时，在充电电流IC大的情况下，存在因充电电流IC而电源电力PS成为充放电阈值KE以上的可能性。由此，在从时刻t21至时刻t22的期间，根据第3虚拟EPS的电源电力PS成为充放电阈值KE以上，从而电容器45放电。因此，第3虚拟EPS存在在从时刻t21至时刻t22的期间不能够对电容器45进行充电的可能性。
[0134]在第3虚拟EPS中，例如在从时刻t23至时刻t24的期间执行了充电控制时，在充电电流IC小的情况下，电容器45不被快速地进行充电，所以在时刻t24，存在电容器45未被充分地充电的可能性。由此，第3虚拟EPS在电容器45放电时，存在电容器45的蓄电量不足而不能够充分地执行主电源4的峰值切割的可能性。
[0135]与此相对地，本实施方式的EPSl通过充电电流可变控制来计算可充电电力。EPSl基于可充电电力来计算目标充电电流ICG。因此，抑制在从时刻t21至时刻t22的期间中电容器45充电时，电源电力PS成为充放电阈值KE以上的现象。因此，在从时刻t21至时刻t22的期间，也能够对电容器45进行充电。在从时刻t23至时刻t24的期间，由于在电容器45充电时目标充电电流ICG变大，所以电容器45被快速地充电。因此，能够充分地对电容器45进行充电。
[0136]本实施方式的EPSl除了起到第I实施方式的EPSl的有益效果外，还起到以下的
有益效果。
[0137]在充电电流可变控制中，基于EPS电力以及充放电阈值KE来计算目标充电电流ICG。根据该结构，在可充电电力小的情况下，抑制在电容器45充电时电源电力PS超过充放电阈值KE。另外，在可充电电力大的情况下，在电容器45充电时，能够充分地对电容器45进行充电。因此，能够将充电电流IC适当地供给给电容器45。
[0138]以下对其他实施方式进行说明。
[0139]本电动动力转向装置以及本辅助电源装置包括与上述各实施方式不同的实施方式。以下，示出作为本电动动力转向装置以及本辅助电源装置的其他实施方式的上述各实施方式的变形例。此外，也能够将以下的各变形例相互组合。
[0140].第I实施方式的控制装置30作为充电控制而具有充电模式选择控制。但是，充电控制的内容并不局限于第I实施方式所例示的内容。例如，变形例的控制装置30作为充电控制而不具有充电模式选择控制。变形例的控制装置30在初始值设定控制后，执行电流反馈控制，以使实际充电电流ICR与预先设定的充电电流IC 一致。此外，也能够对第2实施方式的控制装置 30同样地进行改变。
[0141].第I实施方式的控制装置30基于充电模式选择控制的车速VS是否为车速阈值VK以下(步骤S41)来选择快速充电模式以及普通充电模式。
[0142]但是，各充电模式的选择并不局限于第I实施方式所例示的内容。例如，替换步骤S41的内容，变形例的控制装置30基于转向操作转矩τ是否为转矩阈值τ K以上来选择快速充电模式以及普通充电模式。在转向操作转矩τ为转矩阈值τ K以上时，选择快速充电模式。在转向操作转矩τ小于转矩阈值τ K时，选择普通充电模式。此外，转矩阈值τΚ是通过试验等而预先设定的。总而言之，控制装置30是基于预测为电源电力PS为充放电阈值KE以上来选择快速充电模式的结构即可。另外，控制装置30是基于预测为电源电力PS小于充放电阈值KE来选择普通充电模式的结构即可。
[0143]?在第2实施方式的控制装置30，基于EPS消耗电力和充放电阈值KE之差来改变目标充电电流ICG。但是，目标充电电流ICG并不局限于第2实施方式所例示的内容。例如，变形例的控制装置30在EPS消耗电力和充放电阈值KE之差的大小小于第I阈值时，作为目标充电电流ICG而设定第I目标充电电流ICGl。另外，变形例的控制装置30在EPS消耗电力和充放电阈值KE之差的大小为第I阈值以上时，作为目标充电电流ICG而设定比第I目标充电电流ICGl大的第2目标充电电流ICG2。其中，变形例的控制装置30也能够使用多个阈值来设定3种以上的目标充电电流。
[0144].第I以及第2实施方式的控制装置30在电源控制中基于电容器45是否充满电(步骤S13)来判断是否执行充电控制。但是，是否执行充电控制的判定并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的控制装置30在电源控制中替换步骤S13的内容，而是基于电容器电压V2是否为比充满电低的规定的电压阈值以上来判定是否执行充电控制。在电容器电压V2为电压阈值以上时，变形例的控制装置30不执行充电控制。在电容器电压V2小于电压阈值时，变形例的控制装置30执行充电控制。
[0145]?在初始值设定控制中，在电容器电压V2为输出电压Vl以下时，第I以及第2实施方式的控制装置30将初始占空比设定为0%。但是，在电容器电压V2为输出电压Vl以下时的初始占空比的值并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，在初始值设定控制中，电容器电压V2与输出电压Vl相等时，变形例的控制装置30将初始占空比设定为比0%大的值。而且，在初始值设定控制中，以电容器电压V2小于输出电压Vl时，变形例的控制装置30以初始占空比随着电容器电压V2变小而变小的方式进行设定。
[0146]?在初始值设定控制中，在电容器电压V2与输出电压Vl相等时，第I以及第2实施方式的控制装置30将初始占空比设定为0%。但是，电容器电压V2以及输出电压Vl和初始占空比的关系并不局限于各实施方式所例不的内容。例如，在电容器电压V2小于输出电压Vl并且电容器电压V2和输出电压Vl之差的绝对值为电压差阈值以上时，变形例的控制装置30将初始占空比设定为0%。其中，电压差阈值是能够抑制因输出电压Vl和电容器电压V2的电压差而在升压电路43流过大电流的现象的值的上限值。电压差阈值是通过试验等而预先设定的。
[0147]?第I以及第2实施方式的映射MP表示电容器电压V2和初始占空比的关系。但是，映射MP的内容并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的映射MP表示初始占空比和电容器电压V2以及输出电压Vl的电压差的关系。在变形例的映射MP中，电容器电压V2为输出电压Vl以上时，以初始占空比随着从电容器电压V2减去输出电压Vl而得的值变大而变大的方式进行设定。在变形例的映射MP中，在电容器电压V2为输出电压Vl以下时，从电容器电压V2减去输出电压Vl而得的值为“O”以下时，将初始占空比设定为0%。
[0148]?在上述变形例的映射MP中，也能够以电容器电压V2为输出电压Vl以下时，以初始占空比随着从电容器电压V2减去输出电压Vl而得的值变小而变小的方式进行设定。
[0149]?在初始值设定控制中，第I以及第2实施方式的控制装置30以升压电路43的升压电压V3与电容器电压V2 —致的方式设定初始占空比。但是，初始占空比的设定并不局限于上述各实施方式所例示的内容。例如，在初始值设定控制中，变形例的控制装置30以升压电路43的升压电压V3成为包括电容器电压V2的规定的范围内的方式设定初始占空t匕。其中，规定的范围是能够防止因从主电源4向升压电路43流过大电流而导致开关元件43A产生故障的现象的升压电压V3和电容器电压V2的电压差的上限值。另外，在初始值设定控制中，其它变形例的控制装置30以升压电压V3比电容器电压V2大的方式设定初始占空比。
[0150]?第I以及第2实施方式的辅助电源装置40具有电容器45。但是，辅助电源装置40的结构并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的辅助电源装置40具有锂离子电池等二次电池，以替 换电容器45。
[0151]?第I以及第2实施方式的电容器45使用双电层电容器。但是，电容器45的种类并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的电容器45替换双电层电容器而使用锂离子电容器。
[0152]?第I以及第2实施方式的升压电路43作为开关元件43A、43B而使用M0SFET。但是，开关元件43A、43B的种类并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的升压电路43作为开关元件43A、43B而使用IGBT。总而言之，若开关元件43A、43B是能够改变占空比的结构，则也可以是MOSFET以外的结构。
[0153].第I以及第2实施方式的电动马达21具有3相无刷马达的结构。但是，电动马达21的结构并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的电动马达21具有有刷马达的结构。
[0154].在第I以及第2实施方式的辅助电源装置40中，也可以具有多个电容器45。
[0155]?第I实施方式的辅助电源装置40被应用于EPS1。但是，辅助电源装置40的应用范围并不局限于EPSl。例如，变形例的辅助电源装置40被应用于加工机床。
[0156]?第I以及第2实施方式的EPSl具有转向柱辅助型的结构。但是，EPSl的结构并不局限于各实施方式所例示的内容。例如，变形例的EPSl具有小齿轮辅助型、双重小齿轮辅助型、齿条同轴型或者齿条并联型的结构。另外，其它的变形例的EPSl具有电动转向的结构。
[0157]接下来，与有益效果一起记载能够从上述各实施方式把握的结构。
[0158]一种辅助电源装置，在上述辅助电源的端子间电压为上述主电源的电压以下的情况下，开始从上述主电源向上述辅助电源供给电力时，上述控制装置使上述升压电路施加给上述辅助电源的电压随着上述辅助电源的端子间电压变小而变小。
[0159]在上述辅助电源装置中，开始从主电源向辅助电源供给电力时，辅助电源的端子间电压和升压电路施加给辅助电源的电压的电压差变小。因此，抑制开始从主电源向辅助电源供给电力时从主电源向升压电路流过大电流的现象。因此，在开始从主电源向辅助电源供给电力时，能够从主电源适当地向辅助电源供给电流。
[0160]一种电动动力 转向装置，上述控制装置在预测为因辅助控制而被上述电动动力转向装置消耗的上述主电源的电力亦即电源电力在作为对从上述主电源向上述辅助电源充电以及从上述辅助电源向上述电动马达放电进行切换的基准值的充放电阈值以上时，从上述主电源向上述辅助电源供给第I基准电流，在预测为上述电源电力小于上述充放电阈值时，从上述主电源向上述辅助电源供给比上述第I基准电流小的第2基准电流。
[0161]从降低主电源的负荷的观点来说，优选在电源电力为充放电阈值以上的情况下，辅助电源向电动马达放电。因此，优选在电源电力为充放电阈值以上的情况下，辅助电源具有足够的蓄电量。因此，优选在电源电力为充放电阈值以上时辅助电源不具有足够的蓄电量的情况下，辅助电源被快速地进行充电。
[0162]另外，在电源电力小于充放电阈值的情况下，辅助电源无需对电动马达进行放电。因此，在电源电力小于充放电阈值时辅助电源不具有足够的蓄电量的情况下，辅助电源不需要被快速地进行充电。
[0163]因此，本电动动力转向装置在预测为电源电力为充放电阈值以上时向辅助电源供给第I基准电流，预测为电源电力小于充放电阈值时向辅助电源供给比第I基准电流小的第2基准电流。因此，在预测为电源电力为充放电阈值以上时，辅助电源被快速地进行充电。
【权利要求】
1.一种辅助电源装置，其特征在于，具备: 辅助电源，其与向电动马达供给电力的主电源连接且能够向所述电动马达放电；以及 升压电路，其对所述主电源的电压进行升压并施加给所述辅助电源， 当在所述辅助电源的端子间电压比所述主电源的电压大的状态下，开始从所述主电源向所述辅助电源供给电力时，随着所述辅助电源的端子间电压变大，所述升压电路施加给所述辅助电源的电压变大。
2.根据权利要求1所述的辅助电源装置，其特征在于， 当开始从所述主电源向所述辅助电源供给电力时，所述升压电路施加给所述辅助电源的电压为所述辅助电源的端子间电压以上。
3.根据权利要求1所述的辅助电源装置，其特征在于， 当在所述辅助电源的端子间电压为所述主电源的电压以下且所述主电源的电压和所述辅助电源的端子间电压之差的绝对值为电压差阈值以上的情况下，开始从所述主电源向所述辅助电源供给电力时，所述升压电路施加给所述辅助电源的电压与所述主电源的电压相等。
4.根据权利要求2所述的辅助电源装置，其特征在于， 当在所述辅助电源的端子间电压为所述主电源的电压以下且所述主电源的电压和所述辅助电源的端子间电压之差的绝对值为电压差阈值以上的情况下，开始从所述主电源向所述辅助电源供给电力时，所述升压电路施加给所述辅助电源的电压与所述主电源的电压相等。
5.—种电动动力转向装置,其特征在于,具备: 基于转向操作转矩产生辅助转矩的电动马达； 权利要求1?4中任意一项所述的辅助电源装置；以及 控制所述辅助电源装置的动作的控制装置。
6.根据权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于， 在车辆的行驶速度为车速阈值以下时，所述控制装置从所述主电源向所述辅助电源供给第I基准电流，在所述车辆的行驶速度比所述车速阈值大时，所述控制装置从所述主电源向所述辅助电源供给比所述第I基准电流小的第2基准电流。
7.根据权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于， 在所述电动动力转向装置的消耗电力小于作为对从所述主电源向所述辅助电源的充电以及从所述辅助电源向所述电动马达的放电进行切换的基准值的充放电阈值的情况下，从所述主电源向所述辅助电源供给电力时，所述控制装置基于所述电动动力转向装置的消耗电力和所述充放电阈值之差，来改变从所述主电源向所述辅助电源供给的电流的大小。
【文档编号】B62D5/04GK103963830SQ201410039914
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】杉山丰树, 东真康 申请人:株式会社捷太格特