JP2003319671A - 充放電制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源安定化用のコンデンサへの突入電流を制
限でき、かつ、無駄な電力の消費を防止する。 【解決手段】 電源４６とコンデンサＣを接続する電源
線４２にリレーＬ１を挿入する。リレーＬ１には、抵抗
Ｒ１を介してアース線４４を接続する。リレーＬ１をバ
イパスするバイパス線４３には、抵抗Ｒ２とリレーＬ２
を直列に接続する。電源４６から電力供給が開始される
ときは、まずリレーＬ２をオンする。これにより、コン
デンサＣには抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２により分圧された電圧
が印可される。次に、リレーＬ１をオンし、コンデンサ
Ｃに電源４６の電圧をそのまま印可する。この際、抵抗
Ｒ１に電流が流れないため、無駄な電力の消費が防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、電動機駆動回路
に供給される電源を安定化するためのコンデンサへの充
電と放電を制御する充放電制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】 自動車等の車両には、電動機（典型的
にはモータ）が組み込まれた装置（例えば、パワーステ
アリング装置）が装備される。この種の装置では、電動
機を駆動するための電動機駆動回路を備える。電動機駆
動回路は、電源から電力の供給を受け、電動機電流を電
動機に供給する。この種の装置では、短時間に大きな電
動機電流を電動機に供給したい場合がある。そこで、電
源と電動機駆動回路とを接続する電源線とアース線にコ
ンデンサの両端を接続し、コンデンサに蓄えた電力によ
り短時間の大電力供給に備えることが行われる。この電
源安定化用のコンデンサへの充電と放電を制御する充放
電制御回路の従来例を図５，図６を参照して説明する。

【０００３】図５に示す充放電制御回路では、電源と電
動機駆動回路を接続する電源線５０とアース線５２に電
源安定化用のコンデンサＣが接続される。電源とコンデ
ンサＣを接続する電源線５０には、リレーＬ１が挿入さ
れる。リレーＬ１の電源側の電源線５０ａとコンデンサ
側の電源線５０ｂは、バイパス線５４により接続され
る。バイパス線５４には、リレーＬ２と抵抗Ｒ１が挿入
されている。バイパス線５４とコンデンサ側の電源線５
０ｂとの接続点（図中Ａ点）とコンデンサＣとの間には
抵抗Ｒ２が接続されている。電源から電動機駆動回路に
電力の供給を開始するときは、まず、リレーＬ２のみを
オン（接点を閉じる）する。これにより、コンデンサＣ
には抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧が印可され
る。このため、充電開始時のコンデンサＣへの突入電流
が抑制される。分圧された電圧によってコンデンサＣへ
の充電が完了すると、次にリレーＬ１をオンする。この
ため、コンデンサＣの両端に電源電圧Ｖinが印可され、
コンデンサＣが更に充電される。リレーＬ１がオンされ
た後は、リレーＬ２をオフ（接点を開く）する。一方、
電動機駆動回路による電動機の駆動を停止する場合は、
リレーＬ１がオフされる。これにより、電源から電動機
駆動回路への電力の供給が停止する。コンデンサＣに蓄
えられている電力は、抵抗Ｒ２により放電される。

【０００４】図６に示す充放電制御回路では、電源とコ
ンデンサＣを接続する電源線５６にリレーＬ１が挿入さ
れる。リレーＬ１には、抵抗Ｒ１の一端が接続される。
抵抗Ｒ１の他端はアース線５８に接続される。リレーＬ
１は、オン状態では電源側の電源線５６ａとコンデンサ
側の電源線５６ｂを接続し、オフ状態ではコンデンサ側
の電源線５６ｂと抵抗Ｒ１を接続する。電源から電動機
駆動回路に電力の供給を開始するときは、リレーＬ１を
オンする。これにより、コンデンサＣの両端には電源電
圧Ｖinが印可され、コンデンサＣに充電が開始される。
一方、電動機駆動回路による電動機の駆動を停止する場
合は、リレーＬ１をオフする。これにより、電源から電
動機駆動回路への電力の供給が停止する。コンデンサＣ
に蓄えられている電力は、抵抗Ｒ１により放電される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 図５に示す従来技術
では、抵抗Ｒ２が電源線５０とアース線５２に直接接続
される。このため、充電開始時のコンデンサＣへの突入
電流は抑制できるものの、電源から電動機駆動回路に電
力を供給している間、抵抗Ｒ２で電力が消費され続ける
という問題がある。一方、図６に示す従来技術では、抵
抗Ｒ１がリレーＬ１を介して電源線５６に接続される。
このため、電源から電動機駆動回路に電力が供給される
間、抵抗Ｒ１で電力が消費されることはない。しかしな
がら、図６に示す従来技術では、電源から電動機駆動回
路に電力供給を開始するとき、コンデンサＣに電源電圧
がそのまま印可される。このため、充電開始時のコンデ
ンサＣへの突入電流が大きくなり、リレーＬ１の溶着や
損傷といった問題が生じることとなる。

【０００６】本発明は、上述した実情に鑑みなされたも
のであり、その目的は、充電開始時のコンデンサへの突
入電流を制限でき、かつ、電動機駆動回路の動作中には
無駄な電力が消費されない充放電制御回路を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用と効果】 上記課題
を解決するために創作された本願発明は、電源と電動機
駆動回路を接続する電源線とアース線に両端が接続され
たコンデンサの充電と放電を制御する回路であって、２
個の抵抗（第１抵抗，第２抵抗）と、２個のリレー（第
１リレー，第２リレー）と、バイパス線を備える。第１
リレーは、電源とコンデンサを接続する電源線に挿入さ
れる。第１抵抗は、第１リレーに一端が接続され、他端
がアース線に接続される。バイパス線は、第１リレーを
バイパスして第１リレーの電源側の電源線とコンデンサ
側の電源線を接続する。このバイパス線には、第２抵抗
と、第２リレーが挿入される。第１リレーは、オン状態
では電源側の電源線とコンデンサ側の電源線を接続し、
オフ状態ではコンデンサ側の電源線と第１抵抗とを接続
する。第２リレーは、オン状態ではバイパス線を通電可
能とし、オフ状態ではバイパス線を通電不能とする。そ
して、電源から電動機駆動回路に電力供給が開始される
ときは、第２リレーがオン状態とされ、第２リレーがオ
ン状態とされてから所定時間経過後に第１リレーがオン
状態とされる。コンデンサから放電するときは、第１リ
レーと第２リレーがともにオフ状態とされる。

【０００８】上記充放電制御回路において電源から電動
機駆動回路に電力供給が開始されるときは、まず、第２
リレーのみがオンされ、第１リレーはオフ状態のままで
ある。このため、バイパス線が通電可能で、かつ、第１
リレーのコンデンサ側の電源線と第１抵抗が接続された
状態となる。したがって、コンデンサには第１抵抗と第
２抵抗で分圧された電圧が印可され、充電開始時の突入
電流が制限される。第１抵抗と第２抵抗で分圧された電
圧による充電が完了すると、第１リレーがオンされる。
このため、第１リレーの電源側の電源線とコンデンサ側
の電源線が接続され、コンデンサ側の電源線と第１抵抗
が接続されない状態となる。したがって、コンデンサに
電源電圧が直接印可されて充電が行われ、その際、第１
抵抗には電力が供給されない。このため、無駄な電力の
消費が防止される。電源から電動機駆動回路への電力供
給を終了しコンデンサに蓄えた電力を放電する場合は、
第１リレーと第２リレーがともにオフ状態とされ、コン
デンサに蓄えられた電力が第１抵抗で消費される。

【０００９】上記充放電制御回路は、電力供給開始時の
第１リレーと第２リレーの各操作によって、コンデンサ
に印可される電圧が２段階に変化する。すなわち、２個
のリレーの２回の操作により電圧が２段階に変化する。
このため、コンデンサに印可される電圧を監視すること
によって、第１リレーと第２リレーの異常を発見するこ
とが可能となる。

【００１０】具体的には、電動機駆動回路への電力供給
前は第１リレー及び第２リレーがともにオフ状態となっ
ている。このため、第１リレーと第２リレーが正常（リ
レー接点の溶着なし）であれば、コンデンサに印可され
る電圧は０Ｖとなる。逆に、電動機駆動回路への電力供
給前にコンデンサに印可される電圧が０Ｖでなければ、
第１リレー又は第２リレーが溶着していると判断するこ
とができる。したがって、上記充放電制御回路は、コン
デンサに印可される電圧を検出する電圧検出回路と、電
動機駆動回路への電力供給開始前に電圧検出回路で検出
される電圧が０Ｖでないとき、第１リレー又は第２リレ
ーがオン状態で溶着していることを報知する第１報知手
段がさらに付加されていることが好ましい。この際、電
力供給開始前に検出された電圧が第１抵抗と第２抵抗で
分圧された電圧である場合は、第２リレーに溶着が生じ
ていると判断することができる。また、検出された電圧
が電源電圧である場合は、第１リレーに溶着が生じてい
ると判断することができる（第２リレーに溶着が生じて
いるか否かは別途確認することとなる）。

【００１１】次に、電動機駆動回路に電力供給を開始す
るため第２リレーをオン操作すると、第２リレーが正常
であればコンデンサには第１抵抗と第２抵抗で分圧され
た電圧が印加される。逆に、コンデンサに印加される電
圧が０Ｖであれば、第２リレーは断線していると判断す
ることができる。したがって、上記充放電制御回路で
は、第２リレーがオン操作された後で、かつ、第１リレ
ーがオン操作される前に、電圧検出回路で検出される電
圧が０Ｖのとき、第２リレーが断線していることを報知
する第２報知手段がさらに付加されていることが好まし
い。

【００１２】そして、第１リレーをオン操作すると、第
１リレーが正常であればコンデンサに印加される電圧は
電源電圧に等しくなる。逆に、コンデンサに印加される
電圧が電源電圧に等しくないときは、第１リレーがオフ
状態で溶着していると判断することができる。したがっ
て、上記充放電制御回路では、第１リレーのオン操作後
の電圧が電源電圧とならないとき、第１リレーがオフ状
態で溶着していることを報知する第３報知手段がさらに
付加されていることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】 以下、本発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。本実施形態は、電動式パ
ワーステアリング装置のモータ駆動回路用の充放電制御
回路である。まず、パワーステアリング装置の概略構成
について図３を参照して説明する。図３に、電動式パワ
ーステアリング装置の概略構成を示す。電動式パワース
テアリング装置では、一端にハンドル１０が固定された
入力軸１２を備える。入力軸１２の他端には、トルク検
出装置２２を介して、出力軸１４の一端が連結される。
トルク検出装置２２は、入力軸１２に作用しているトル
クを検出する装置である。出力軸１４の他端には、ラッ
ク＆ピニオン機構のラック軸１６が噛合している。ラッ
ク軸１６の両端は、車輪２０の方向を転舵させる機構に
連結されている。ラック軸１６には、ラック軸１６を横
方向にスライドさせるモータ１８が装着される。モータ
１８は、ＥＣＵ（電子制御装置）２４に接続される。ト
ルク検出装置２２と図示省略した車速センサもＥＣＵ２
４に接続されている。ＥＣＵ２４は、モータ１８にモー
タ駆動信号を出力するモータ駆動回路と、このモータ駆
動回路を制御するＣＰＵを有する。

【００１４】この電動式パワーステアリング装置では、
ハンドル１０を回転させると、入力軸１２が回転する。
入力軸１２が回転すると、出力軸１４が回転する。出力
軸１４が回転すると、ラック軸１６が横方向（車両幅方
向）にスライドする。ラック軸１６がスライドすると車
輪２０が向きを変える。ＥＣＵ２４のＣＰＵは、トルク
検出装置２２で検出されたトルクと、車速センサで検出
された車両速度からモータ１８で発生させるアシストト
ルクを算出する。算出されたアシストトルクは、モータ
１８によりラック軸１６に加えられる。すなわち、ＥＣ
Ｕ２４のＣＰＵはモータ駆動回路に適切なモータ駆動信
号を出力する。モータ駆動信号が出力されると、モータ
１８が回転してラック軸１６が横方向にスライドする。
このため、ハンドル１０の操舵力が軽減される。

【００１５】次に、上記ＥＣＵ２４と電源とを接続する
回路について説明する。図４は、電源とＥＣＵ２４を接
続する回路の構成を模式的に示している。図４に示すよ
うに、電源４６とＥＣＵ２４は電源線４２とアース線４
４によって接続される。電源４６とＥＣＵ２４の間に
は、プリチャージ／放電回路４０が挿入されている。こ
のプリチャージ／放電回路４０について図１を参照して
詳細に説明する。

【００１６】図１は、プリチャージ／放電回路４０の回
路図を示している。図１に示すように、電源線４２とア
ース線４４には電源安定化用のコンデンサＣが接続され
ている。電源４６とコンデンサＣを接続する電源線５０
には、メインリレーＬ１が挿入される。メインリレーＬ
１には抵抗Ｒ１の一端が接続される。抵抗Ｒ１の他端は
アース線４４に接続されている。メインリレーＬ１は、
オン状態では電源側の電源線４２ａとコンデンサ側の電
源線４２ｂを接続し、オフ状態ではコンデンサ側の電源
線４２ｂと抵抗Ｒ１を接続する。メインリレーＬ１の電
源側の電源線４２ａとコンデンサ側の電源線４２ｂは、
バイパス線４３により接続される。バイパス線４３に
は、プリチャージリレーＬ２と抵抗Ｒ２が直列に挿入さ
れている。プリチャージリレーＬ２は、オン状態ではバ
イパス線４３を通電可能（リレー接点を閉じる）とし、
オフ状態ではバイパス線を通電不能（リレー接点を開
く）とする。上記メインリレーＬ１とプリチャージリレ
ーＬ２はＣＰＵ２８に接続される。ＣＰＵ２８は、メイ
ンリレーＬ１とプリチャージリレーＬ２のオン−オフを
制御する。ＣＰＵ２８には、コンデンサ３２に印可され
る電圧を検出する電圧検出回路３２と、メインリレーＬ
１とプリチャージリレーＬ２の異常を報知する表示器３
０が接続されている。本実施形態のＣＰＵ２８はＥＣＵ
２４内に収容され、電源線４２とは異なる電源線（図示
省略）によって電源４６から電力の供給を受けている。
なお、ＣＰＵ２８は、電源４６とは異なる電源から電力
の供給を受けて動作するものであっても良い。

【００１７】次に、上述したプリチャージ／放電回路４
０の作用を図２を参照して説明する。図２は、メインリ
レーＬ１とプリチャージリレーＬ２が正常な状態でイグ
ニッションオンされたときのコンデンサＣに印可される
電圧の時間的な変化を示している。図２に示すように、
ドライバによりイグニッションがオンされると、まず、
ＣＰＵ２８に電源４６から電力供給が開始される。ＣＰ
Ｕ２８に印加される電圧がＣＰＵ２８の動作開始電圧と
なると、ＣＰＵ２８は、まず、電圧検出回路３２で検出
される電圧が０Ｖか否かを確認する。検出される電圧が
０Ｖであれば、メインリレーＬ１とプリチャージリレー
Ｌ２がオフ状態であるので正常と判断される。逆に、検
出される電圧が０Ｖでないと、メインリレーＬ１又はプ
リチャージリレーＬ２がオン状態で溶着しているので、
その旨を表示器３０に表示する。

【００１８】次に、ＣＰＵ２８はプリチャージリレーＬ
２をオンする。プリチャージリレーＬ２をオンするとバ
イパス線４３が通電可能となり、コンデンサＣに充電が
開始される。この際、メインリレーＬ１によりコンデン
サ側の電源線４２ｂと抵抗Ｒ１が接続されるため、コン
デンサＣには抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧が印
可される。このため、突入電流が低く抑えられ、メイン
リレーＬ１，プリチャージリレーＬ２の溶着や損傷（磨
耗）を防止することができる。

【００１９】プリチャージリレーＬ２をオンしてから所
定時間が経過すると、ＣＰＵ２８は電圧検出回路３２で
検出される電圧が電源電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧
した値となっているかを判断する。検出された電圧が分
圧した値となる場合は、プリチャージリレーＬ２は正常
に動作していると判断される。逆に、検出された電圧が
０Ｖとなるときは、プリチャージリレーＬ２が正常に動
作しない（すなわち、プリチャージリレーＬ２が断線し
ている）と判断し、その旨を表示器３０に表示する。

【００２０】プリチャージリレーＬ２が正常に動作して
いるか否かを確認してからさらに所定時間経過すると、
ＣＰＵ２８はメインリレーＬ１をオンする。メインリレ
ーＬ１がオンされるとコンデンサＣの両端に電源電圧Ｖ
inが印可され、コンデンサＣは更に充電される。メイン
リレーＬ１をオンしてから所定時間が経過すると、ＣＰ
Ｕ２８は電圧検出回路３２で検出される電圧が電源電圧
Ｖinとなっているかを判断する。検出された電圧が電源
電圧Ｖinとなるときは、メインリレーＬ１は正常に動作
していると判断される。逆に、検出された電圧が電源電
圧Ｖinとならないとき、メインリレーＬ１がオフ状態で
溶着していると判断し、その旨を表示器３０に表示す
る。

【００２１】メインリレーＬ１の動作確認が終わると、
ＣＰＵ２８はプリチャージリレーＬ２をオフする。以
後、ＥＣＵ２４は通常の動作を開始する。ＥＣＵ２４が
通常に動作するときは、抵抗Ｒ１が電源線４２に接続さ
れていないため抵抗Ｒ１で無駄な電力が消費されること
はない。

【００２２】なお、イグニッションがオフされると、Ｃ
ＰＵ２８はメインリレーＬ１をオフする。メインリレー
Ｌ１がオフされると、コンデンサＣに蓄えられた電力が
抵抗Ｒ１により消費される。このため、電圧検出回路３
２で検出される電圧は、図２に示すように徐々に低下
し、最終的には０Ｖとなる。

【００２３】上述した説明から明らかなように、本実施
形態では、電源４６からの電力供給開始時におけるコン
デンサＣへの突入電流が低く抑えられるため、メインリ
レーＬ１，プリチャージリレーＬ２の溶着や損傷が防止
される。また、コンデンサＣへの充電が終了し通常動作
に移行した後は、放電用の抵抗Ｒ１に電流が流れないた
め無駄な電力消費が防止される。また、コンデンサＣに
印可される電圧を監視することで、リレーＬ１，Ｌ２の
異常が発見される。さらに、メインリレーＬ１に放電用
の抵抗Ｒ１を接続することで、放電専用のリレーが設け
られていない。

【００２４】以上、本発明の好適な一実施形態について
詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実
施することができる。また、本明細書または図面に説明
した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによ
って技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項
記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本
明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に
達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成する
こと自体で技術的有用性を持つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態に係るプリチャージ／放電回路の
構成を示す回路図。

【図２】 本実施形態に係るプリチャージ／放電回路に
おいて、イグニッションオンからの経過時間を横軸、コ
ンデンサの電圧を縦軸としたグラフを示す図。

【図３】 パワーステアリング装置の概略構成を模式的
に示す図。

【図４】 パワーステアリング装置のＥＣＵと電源とを
接続する回路を模式的に示す図。

【図５】 従来の充放電制御回路の一例を示す回路図。

【図６】 従来の充放電制御回路の他の例を示す回路
図。

【符号の説明】

１０・・ハンドル １２・・入力軸 １４・・出力軸 １６・・ラック軸 １８・・モータ ２０・・車輪 ２４・・ＥＣＵ（電子制御装置） ２８・・ＣＰＵ ３０・・表示器 ３２・・電圧検出回路 ４２・・電源線 ４３・・バイパス線 ４４・・アース線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源と電動機駆動回路を接続する電源線
   とアース線に両端が接続されたコンデンサの充電と放電
   を制御する回路であり、 電源とコンデンサを接続する電源線に挿入される第１リ
   レーと、 第１リレーに一端が接続され、他端がアース線に接続さ
   れる第１抵抗と、 第１リレーをバイパスして第１リレーの電源側の電源線
   とコンデンサ側の電源線を接続するバイパス線と、 バイパス線に挿入される第２抵抗と、 バイパス線に挿入される第２リレーとを備え、 第１リレーは、オン状態では電源側の電源線とコンデン
   サ側の電源線を接続し、オフ状態ではコンデンサ側の電
   源線と第１抵抗とを接続し、 第２リレーは、オン状態ではバイパス線を通電可能と
   し、オフ状態ではバイパス線を通電不能とし、 電源から電動機駆動回路に電力供給が開始されるとき
   は、第２リレーがオン状態とされ、第２リレーがオン状
   態とされてから所定時間経過後に第１リレーがオン状態
   とされ、 コンデンサから放電するときは、第１リレーと第２リレ
   ーがともにオフ状態とされることを特徴とする充放電制
   御回路。
2. 【請求項２】 コンデンサに印可される電圧を検出する
   電圧検出回路と、電動機駆動回路への電力供給開始前に
   電圧検出回路で検出される電圧が０Ｖでないとき、第１
   リレー又は第２リレーがオン状態で溶着していることを
   報知する第１報知手段がさらに付加されている請求項１
   に記載の充放電制御回路。
3. 【請求項３】 第２リレーがオン操作された後で、か
   つ、第１リレーがオン操作される前に、電圧検出回路で
   検出される電圧が０Ｖのとき、第２リレーが断線してい
   ることを報知する第２報知手段がさらに付加されている
   請求項１に記載の充放電制御回路。
4. 【請求項４】 第１リレーのオン操作後の電圧が電源電
   圧とならないとき、第１リレーがオフ状態で溶着してい
   ることを報知する第３報知手段がさらに付加されている
   請求項１に記載の充放電制御回路。