JP4910561B2

JP4910561B2 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP4910561B2
Application number: JP2006220046A
Authority: JP
Inventors: 武史坂田; 久賀小岩井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: JP2008044451A

Description

本発明は、電源安定化用コンデンサへのプリチャージを予め行った後、電源リレーを投入して電源からの電力供給を開始するようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来の電動パワーステアリング装置として、電源とモータ駆動回路との間に設けられたリレー回路を閉成する前に電源安定化用コンデンサに電荷をチャージするプリチャージ回路を備え、電源安定化用コンデンサが完全に充電された後にリレー回路を閉成することで、突入電流（ラッシュカレント）をなくすというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、電源安定化用コンデンサの両端子電圧を分圧した分圧電圧の変化量が設定値以下となったときに、当該電源安定化用コンデンサが充電したと判断している。

また、プリチャージ回路として、電源と電源安定化用コンデンサとの間にダイオードと抵抗とを直列に配置し、ダイオードによって電流の流れる方向を規定するとともに、抵抗によって充電時の電流（チャージ電流）の最大値を制限するというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、電源と電源安定化用コンデンサとの間をバイパス回路でリレー回路を介することなく結線し、そのバイパス回路内に電流の方向及び電流の最大値を制限するチャージ電流制限手段を備えることで、プリチャージ回路で電源安定化用コンデンサを充電する際に、短時間で電源電圧に近い電圧まで充電するようにするというものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３５９５１５５号明細書再公表ＷＯ９９／１７８９７７号公報特開２００２−４４９９０号公報

しかしながら、上記各特許文献に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、電源から電源リレー回路を介してモータ駆動回路へ電力供給する経路に異常が発生した場合には、アシスト電流がほぼ０［Ａ］となるため、操舵アシストが停止されてしまう。
また、これらの電動パワーステアリング装置におけるプリチャージ回路は、電源リレーＯＮ時の突入電流を抑制し、リレー接点の溶着を防止するという主目的実現のためだけに設けられており、この回路を使用したほかの役割及び効果については言及されていない。
そこで、本発明は、電源リレー回路を介した電動モータへの電力供給が不可能となった場合であっても、少なくとも制限された操舵補助力を操舵系に付与することができる電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、当該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、当該モータ駆動回路に電源からの電力を供給する電源リレー回路と、当該電源リレー回路を制御するリレー制御手段と、当該電源リレー回路と前記モータ駆動回路との間に介挿された電源安定化用コンデンサと、前記電源リレー回路を閉じる前に前記電源安定化用コンデンサを充電するプリチャージ回路とを備えた電動パワーステアリング制御装置であって、前記電源リレー回路を介したモータ駆動回路への電力供給の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段で前記電源リレー回路を介した電力供給の異常を検出したとき、前記プリチャージ回路を介して前記モータ駆動回路に電源からの電力を供給することで、当該プリチャージ回路経由での電力供給により、前記操舵補助力を付与すべく前記電動モータを駆動制御する操舵補助力制御を行う電力供給経路変更手段とを備えることを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記電力供給経路変更手段は、前記異常検出手段で前記電源リレー回路を介した電力供給の異常を検出したとき、前記プリチャージ回路を閉状態に切り換えることで、前記モータ駆動回路への電力供給経路を、前記電源リレー回路を介した電力供給経路から前記プリチャージ回路を介した電力供給経路に変更することを特徴としている。

さらに、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記電力供給経路変更手段は、前記プリチャージ回路を介して前記モータ駆動回路へ供給する電流の最大値を制御可能に構成されていることを特徴としている。
また、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１〜３の何れか１項に係る発明において、前記異常検出手段で前記電源リレー回路を介した電力供給の異常を検出したとき、前記プリチャージ回路を介した電力供給を許可するか否かを判断する許可判断手段を有し、前記電力供給経路変更手段は、前記許可判断手段で前記プリチャージ回路を介した電力供給を許可すると判断した場合にのみ、前記モータ駆動回路への電力供給経路を、前記電源リレー回路を介した電力供給経路から前記プリチャージ回路を介した電力供給経路に変更することを特徴としている。

さらにまた、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１〜４の何れか１項に係る発明において、前記プリチャージ回路は前記電源リレー回路と並列に配置されており、前記異常検出手段は、前記電源リレー回路の前記電源安定化用コンデンサとの接続側の電圧レベルに基づいて、前記電源リレー回路を介した電力供給の異常原因を判別する異常原因判別手段を備えることを特徴としている。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、電源リレー回路を介した電動モータへの電力供給に異常を検出したとき、プリチャージ回路を介した電動モータへの電力供給に切り換えることで、電動モータへ制限された電流を流すので、操舵補助力がほぼ零となることを防止することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図である。
図中、符号１は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２に伝達される。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介してタイロッド９に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ８は、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ａとこのピニオン８ａに噛合するラック８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ａに伝達された回転運動をラック８ｂで直進運動に変換している。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、補助操舵力を出力軸２ｂに伝達する減速ギヤ１０が連結されており、この減速ギヤ１０には、操舵系に対して補助操舵力を発生する電動モータ１２の出力軸が連結されている。
トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介装した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。このトルクセンサ３から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ１３に入力される。

このコントローラ１３には、トルク検出値Ｔの他に、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖも入力され、コントローラ１３では、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生する図示しない操舵補助指令値Ｉ_M ^*を公知の手順で算出し、算出した操舵補助指令値Ｉ_M ^*とモータ電流検出値Ｉ_MDとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御するためのモータ駆動電流Ｉ_Mを算出する。
また、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となったとき、後述の電源安定化用コンデンサ３５へのプリチャージを行い、プリチャージ終了後、後述の電源リレー回路３０をオン状態に切り換えるようになっている。

コントローラ１３は、図２に示すように、公知の手順で、電動モータ１２の制御処理を実行するマイクロコンピュータ１６と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ駆動電流Ｉ_Mが入力されて電動モータ１２に供給する駆動電流を制御するモータ駆動回路１８と、電動モータ１２に流れる駆動電流を検出するモータ電流検出回路１９と、バッテリ３６からモータ駆動回路１８への電力供給を遮断するための電源リレー回路３０と、モータ駆動回路１８へ供給される電源電圧を安定化するための電源安定化用コンデンサ３５と、当該電源安定化用コンデンサ３５にプリチャージを行うプリチャージ回路４０と、を備えている。

ここで、モータ駆動回路１８は、電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４でなる公知のＨブリッジ回路２０と、マイクロコンピュータ１６から出力されるモータ駆動電流Ｉ_Mに基づいてＨブリッジ回路２０の各電界効果トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路２１とで構成され、前記電界効果トランジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２の接続点に、システム内部で生成された内部電圧ＶＲが印加され、ＦＥＴ３及びＦＥＴ４の接続点が抵抗Ｒを介して接地されている。

プリチャージ回路４０は、電源安定化用コンデンサ３５の高電位側に接続される。
このプリチャージ回路４０は、図３に示すように、電源リレー回路３０と直列に配設されており、電源供給用ダイオード４１と、突入電流抑制用抵抗４２と、プリチャージ回路４０上に設けられたスイッチ回路４３とで構成されている。なお、図中符号３７はヒューズである。

マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０のリレー接点の開閉制御を行うための制御信号を出力可能に構成されていると共に、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３の開閉制御を行うための制御信号を出力可能に構成されている。
そして、このマイクロコンピュータ１６は、イグニッションスイッチＩＧがオン状態に操作されると、スイッチ回路４３をオン状態（閉状態）に切り換える。これにより、バッテリ３７から電源供給用ダイオード４１及び突入電流抑制用抵抗４２を介して電源安定化用コンデンサ３５へ充電がなされる。

また、マイクロコンピュータ１６は、電源安定化用コンデンサ３５への充電後、スイッチ回路４３をオフ状態とし、次いで電源リレー回路３０の接点をオン状態（閉状態）とする。このように電源リレー回路３０の接点がオン状態となると、バッテリ３６の電源電圧が電源リレー回路３０を介してモータ駆動回路１８へ供給される。
そして、電源リレー回路３０経由の電動モータ１２への電力供給経路が正常である通常時には、この状態でトルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいて公知の手順によりモータ駆動制御処理を行い、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生する。

また、マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０経由の電動モータ１２への電力供給ができない状態を検知したとき、プリチャージ回路４０上のスイッチ回路４３をオン状態にして、プリチャージ回路４０経由で電動モータ１２への電力供給を行って操舵補助力を発生する異常時アシスト制御処理を実施するようになっている。
図２において、マイクロコンピュータ１６がリレー制御手段に対応している。
図４は、マイクロコンピュータ１６で実行される異常時アシスト制御処理手順を示すフローチャートである。この異常時アシスト制御処理は、通常の操舵補助力制御の実施中に行われる。

先ず、ステップＳ１で、マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０経由の電力供給経路に異常が発生しているか否か、即ちバッテリ３６から電源リレー回路３０を介して電動モータ１２（モータ駆動回路１８）へ電力供給ができない状態であるか否かを判断する。ここで、電源リレー回路３０経由の電力供給経路に異常が発生している状態とは、例えば、電源リレー回路３０のオープン故障、或いは電源リレー回路３０経由のバッテリラインの断線故障が発生している状態をいう。
そして、異常が発生していると判断した場合にはステップＳ２に移行し、異常が発生していないと判断した場合には、そのまま異常時アシスト制御処理を終了する。

ステップＳ２では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０経由の電動モータ１２への電力供給の許可判断を行い、許可する場合にはステップＳ３に移行し、許可しない場合にはそのまま異常時アシスト制御処理を終了する。この許可判断としては、例えば、プリチャージ回路４０経由の電力供給経路に異常が発生しているか否かを判定し、異常が発生していない場合にはプリチャージ回路４０経由の電動モータ１２への電力供給を許可し、異常が発生している場合には当該電力供給を許可しないものとする。

ステップＳ３では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０上のスイッチ回路４３をオン状態に切り換えて、制限アシスト電流ｉｍを電動モータ１２へ流し、異常時アシスト制御処理を終了する。
図４において、ステップＳ１の処理が異常検出手段に対応し、ステップＳ２の処理が許可判断手段に対応し、ステップＳ３の処理が電力供給経路変更手段に対応している。

次に、第１の実施形態の動作及び効果について説明する。
イグニッションスイッチがオン状態となると、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態とし、イグニッションスイッチＩＧ、電源供給用ダイオード４１及び突入電流抑制用抵抗４２を介して電源安定化用コンデンサ３５へ充電がなされる。このとき、電源リレー回路３０はオフ状態となっている。

そして、電源リレー回路３０の電源安定化用コンデンサ３５との接続側の電圧レベルＶＲが所定の電圧に達することにより電源安定化用コンデンサ３５への充電がなされると、スイッチ回路４３をオフ状態としてプリチャージ回路４０を遮断すると共に、電源リレー回路３０の接点をオン状態として、ヒューズ３７を介したバッテリ電源を、電源リレー回路３０を介してモータ駆動回路１８に供給する。ここで、前記所定の電圧は、電源安定化コンデンサ３５がほぼ充電状態になる、Ｂａｔ電圧よりやや低い電圧に設定する。

このように、電源安定化用コンデンサ３５がほぼ充電状態になった後に、電源リレー回路３０をオン状態とするので、電源リレー回路３０をオン状態としたときのバッテリ３６から電源安定化用コンデンサ３５への突入電流（ラッシュカレント）を抑制することができ、電源リレー回路３０のリレー接点が溶着したり損傷したりすることを抑制することができる。
そして、車速センサ１５やトルクセンサ３の検出信号に基づいてモータ駆動制御処理が行われ、図５の実線に示すように、運転者による入力トルクに応じたアシスト電流が流されて、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力が発生される。

この状態から、ヒューズ３７の溶断等により、電源リレー回路３０を介した電源供給ができない状態となると、マイクロコンピュータ１６は、図４のステップＳ１で電源リレー回路３０を介した電力供給経路に異常が発生したと判断し、ステップＳ２に移行する。そして、モータ駆動回路１８への電力供給経路を、プリチャージ回路４０経由の電力供給経路に変更可能か否かを判定し、経路変更を許可するものとすると、ステップＳ３でプリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態に切り換えて電流ｉｍを流し、イグニッションスイッチＩＧを介したイグニッション電源を、プリチャージ回路４０を介してモータ駆動回路１８へ供給する。

このとき、プリチャージ回路４０には突入電流抑制用抵抗４２が設けられていることから、プリチャージ回路４０を介して流される電流ｉｍは、突入電流抑制用抵抗４２の抵抗値に応じて制限された値となる。したがって、運転者による入力トルクとアシスト電流との関係は、図５の破線に示すように、正常時と比較して制限されることになる。

ところで、電動パワーステアリング装置としては、電源とモータ駆動回路との間に設けられたリレー回路を閉成する前に電源安定化用コンデンサに電荷をチャージするプリチャージ回路を備え、電源安定化用コンデンサが完全に充電された後にリレー回路を閉成することで、突入電流（ラッシュカレント）をなくしたり、プリチャージ回路として、電源と電源安定化用コンデンサとの間にダイオードと抵抗とを直列に配置し、ダイオードによって電流の流れる方向を規定するとともに、抵抗によって充電時の電流（チャージ電流）の最大値を制限したり、電源と電源安定化用コンデンサとの間をバイパス回路でリレー回路を介することなく結線し、そのバイパス回路内に電流の方向及び電流の最大値を制限するチャージ電流制限手段を備えることで、プリチャージ回路で電源安定化用コンデンサを充電する際に、短時間で電源電圧に近い電圧まで充電するようにしたりするものが知られている。

しかしながら、これらの電動パワーステアリング装置の場合、電源から電源リレー回路を介してモータ駆動回路へ電力供給する経路に異常が発生した場合には、アシスト電流がほぼ０［Ａ］となるため、操舵アシストが停止される。また、これらの電動パワーステアリング装置におけるプリチャージ回路は、電源リレーＯＮ時の突入電流を抑制し、リレー接点の溶着を防止するという主目的実現のためだけに設けられている。

これに対して本実施形態では、バッテリ３６から電源リレー回路３０を介してモータ駆動回路１８へ電力供給する経路に異常が発生したときには、プリチャージ回路４０を介して制限されたアシスト電流を電動モータ１２に流すので、操舵アシストが停止されることを回避することができる。
すなわち、本実施形態のプリチャージ回路４０は、電源リレーＯＮ時の突入電流を抑制し、リレー接点の溶着を防止する役割に加えて、電源リレー回路３０経由の電力供給経路の異常発生時における電動モータ１２への電力供給経路確保の役割を担っている。したがって、既存の回路を用いて付加機能を実現することができるため、追加回路等を必要とすることなく、コスト削減を実現することができる。

このように、上記第１の実施形態では、電源リレー回路を介した電動モータへの電力供給に異常を検出したとき、プリチャージ回路を介した電動モータへの電力供給に切り換えることで電動モータへ制限された電流を流すので、操舵補助力がほぼ零となることを防止することができ、商品性を向上することができる。
また、電源リレー回路を介した電動モータへの電力供給に異常を検出したとき、プリチャージ回路を閉状態に切り換えることで、電動モータへの電力供給経路を、電源リレー回路を介した電力供給経路からプリチャージ回路を介した電力供給経路へ変更するので、プリチャージ回路に電源リレーＯＮ時の突入電流を抑制するという主目的以外の役割を持たせることができる。すなわち、追加回路等を必要とすることなく、既存の回路を用いて付加機能を実現することができ、コスト削減を実現することができる。

さらに、電源リレー回路を介した電動モータへの電力供給に異常を検出したときには、プリチャージ回路を介した電力供給経路への変更を許可する場合にのみ電力供給経路を変更するので、プリチャージ回路を介した電力供給経路にも異常が発生している場合など、プリチャージ回路を介した電力供給が行えない場合には、異常時アシスト制御を非作動とすることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、プリチャージ回路を電源リレー回路と並列に配置し、電源リレー回路経由の電力供給経路に異常が発生したとき、その異常原因を判別可能とするようにしたものである。
図６は、第２の実施形態のプリチャージ回路４０の構成を示す図である。この図６に示すように、プリチャージ回路４０は、突入電流抑制用抵抗４２と、スイッチ回路４３とで構成され、電源リレー回路３０と並列に配置されている。

このような構成により、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となった場合には、マイクロコンピュータ１６がプリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態とし、ヒューズ３７及び突入電流抑制用抵抗４２を介して電源安定化用コンデンサ３５へ充電がなされる。
そして、マイクロコンピュータ１６は、電源安定化用コンデンサ３５への充電後、スイッチ回路４３をオフ状態とし、次いで電源リレー回路３０の接点をオン状態とする。このように電源リレー回路３０の接点がオン状態となると、バッテリ３６の電源電圧が電源リレー回路３０を介してモータ駆動回路１８へ供給される。

そして、トルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいて公知の手順によりモータ駆動制御処理を行い、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生する。
また、マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０経由の電動モータ１２への電力供給ができない状態を検知したとき、電源リレー回路経由の電力供給経路の異常原因を判別し、その判別結果に応じて、電動モータ１２への電力供給経路をプリチャージ回路４０経由の電力供給経路に変更して操舵補助力を発生するようになっている。

図７は、マイクロコンピュータ１６で実行される操舵補助力制御処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１１で、マイクロコンピュータ１６は、イグニッションスイッチＩＧがオン状態に切り換わったか否かを判定する。そして、オン状態に切り換わったと判定したときにはステップＳ１２に移行し、オフ状態のままであると判定したときにはステップＳ１１の判定を繰り返す。

ステップＳ１２では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態に切り換えて電源安定化用コンデンサ３５への充電を開始し、ステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０の電源安定化用コンデンサ３５との接続側の電圧レベルＶＲを監視し、電圧レベルＶＲが所定値ＶＲ_TH以上であるか否かを判定する。そして、ＶＲ＜ＶＲ_THであるときにはステップＳ１４に移行し、ＶＲ≧ＶＲ_THであるときには、後述するステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ１６は、ＶＲ＜ＶＲ_THである状態が所定時間Ｔ_TH継続したか否かを判定する。
ここで、所定値ＶＲ_THは、バッテリ電圧が正常に導通されていないと判断できる程度の電圧レベルに設定し、所定時間Ｔ_THは、スイッチ回路４３をオン状態としてプリチャージ回路４０経由のバッテリラインを導通状態としてから、当該プリチャージ回路４０経由のバッテリラインが断線していると判断できる程度の時間に設定する。

そして、このステップＳ１４で、ＶＲ＜ＶＲ_THである状態が所定時間Ｔ_TH継続したと判断した場合には、ステップＳ１５に移行して、プリチャージ回路４０経由のバッテリラインが断線していると判定し、そのまま操舵補助力制御処理を終了する。
一方、前記ステップＳ１４で、ＶＲ＜ＶＲ_THである状態が所定時間Ｔ_TH継続していないと判断した場合には、前記ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１６では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０による電源安定化用コンデンサ３５への充電が完了したか否かを判定し、充電が完了している場合にはステップＳ１７に移行し、充電が完了していない場合には前記ステップＳ１６の判定を繰り返す。
ステップＳ１７では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオフ状態とし、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０のリレー接点をオン状態としてステップＳ１９に移行する。
ステップＳ１９では、マイクロコンピュータ１６は、通常の操舵アシスト制御を実行する。具体的には、トルクセンサ３及び車速センサ１５の検出信号に基づいて、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を発生するように電動モータ１２の駆動電流を制御する。このときのモータ駆動回路１８への電力供給は、電源リレー回路３０経由のバッテリラインを用いて行われる。

次にステップＳ２０では、マイクロコンピュータ１６は、イグニッションスイッチＩＧがオフ状態に切り換わったか否かを判定する。そして、イグニッションスイッチＩＧがオン状態のままであると判定したときにはステップＳ２１に移行し、オフ状態に切り換わったと判定したときには、通常の操舵アシスト制御を終了するものと判断して前記ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１６は、電圧レベルＶＲが所定電圧ＶＲ_THを下回っているか否かを判定し、ＶＲ≧ＶＲ_THであるときには通常の操舵アシスト制御を継続するものと判断して前記ステップＳ１９に移行し、ＶＲ＜ＶＲ_THであるときにはステップＳ２２に移行する。
ステップＳ２２では、マイクロコンピュータ１６は、ＶＲ＜ＶＲ_THである状態が所定時間Ｔ_TH継続したか否かを判定する。そして、ＶＲ＜ＶＲ_THである状態が所定時間Ｔ_TH継続していないと判断した場合には、通常の操舵アシスト制御を継続するものと判断して前記ステップＳ１９に移行し、ＶＲ＜ＶＲ_THである状態が所定時間Ｔ_TH継続したと判断した場合にはステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態とし、ステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２４では、マイクロコンピュータ１６は、電圧レベルＶＲの電圧変化を監視し、スイッチ回路４３をオン状態としてから電圧レベルＶＲが上昇したか否かを判定する。そして、電圧レベルＶＲが上昇しないと判断したときには、プリチャージ回路４０経由のバッテリライン及び電源リレー回路３０経由のバッテリラインが導通状態にないものと判断して前記ステップＳ１５に移行する。

一方、前記ステップＳ２４で、スイッチ回路４３をオン状態としてから電圧レベルＶＲが上昇したと判断したときには、電源リレー回路３０経由のバッテリラインのみが導通状態にないものと判断して、ステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２５では、マイクロコンピュータ１６は、電源リレー回路３０のリレー接点のオープン故障であると判断してステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、マイクロコンピュータ１６は、プリチャージ回路４０経由の電動モータ１２への電力供給の許可判断を行い、許可しないと判断した場合にはステップＳ２７に移行し、スイッチ回路４３をオフ状態としてから操舵補助力制御処理を終了する。
一方、前記ステップＳ２６でマイクロコンピュータ１６がプリチャージ回路４０経由の電動モータ１２への電力供給を許可すると判断した場合には、ステップＳ２８に移行し、制限アシスト電流ｉｍによる異常時アシスト制御を実施してステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２９では、マイクロコンピュータ１６は、イグニッションスイッチＩＧがオフ状態に切り換わったか否かを判定する。そして、イグニッションスイッチＩＧがオン状態のままであると判定したときには前記ステップＳ２８に移行し、オフ状態に切り換わったと判定したときには前記ステップＳ１１に移行する。
図７において、ステップＳ１３、Ｓ１４及びＳ２１〜Ｓ２４の処理が異常検出手段に対応し、ステップＳ２３の処理が電力供給経路変更手段に対応し、ステップＳ２４の処理が異常原因判別手段に対応し、ステップＳ２６の処理が許可判断手段に対応している。

次に、第２の実施形態の動作及び効果について説明する。
イグニッションスイッチがオン状態となると、マイクロコンピュータ１６は、図７のステップＳ１２でプリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態とし、ヒューズ３７及び突入電流抑制用抵抗４２を介して電源安定化用コンデンサ３５へ充電がなされる。
プリチャージ回路４０経由のバッテリラインが正常な導通状態にあるものとすると、電源リレー回路３０の電源安定化用コンデンサ３５との接続側の電圧レベルＶＲが所定値ＶＲ_TH以上となる。したがって、ステップＳ１３からステップＳ１６に移行し、電源安定化用コンデンサ３５の充電が完了するとステップＳ１６からステップＳ１７に移行して、スイッチ回路４３をオフ状態としてプリチャージ回路４０を遮断する。次いで、マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ１８で電源リレー回路３０の接点をオン状態とするための制御信号を出力する。

このとき、電源リレー回路３０のリレー接点においてオープン故障が発生しているものとすると、電圧レベルＶＲが低下し、電圧レベルＶＲが所定値ＶＲ_THを下回る状態が所定時間Ｔ_TH継続する。そのため、マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ２１でＹｅｓ、ステップＳ２２でＹｅｓと判定してステップＳ２３でプリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態とする。

プリチャージ回路４０経由のバッテリラインは正常であることから、スイッチ回路４３をオン状態とすることで電圧レベルＶＲは上昇する。したがって、ステップＳ２４からステップＳ２５に移行して、モータ駆動回路１８への電力供給経路の異常原因が電源リレーのオープン故障であると特定する。そして、プリチャージ回路４０経由のバッテリラインを用いて制限されたアシスト電流ｉｍをモータ駆動回路１８に供給し、入力トルクに応じて制限された操舵アシスト力を操舵系に付与する。これが、イグニッションスイッチＩＧがオフ状態となるまで継続される。

このように、電源リレー回路３０のリレー接点のオープン故障が発生している場合には、プリチャージ回路４０経路による電力供給は正常に行われることを利用して、操舵補助力制御を継続することができるので、操舵アシストが停止されることを防止することができる。
また、ヒューズ３７の溶断が発生している状態でイグニッションスイッチＩＧがオン状態となった場合には、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態としても、電圧レベルＶＲが上昇せず、電圧レベルＶＲが所定値ＶＲ_THを下回る状態が所定時間Ｔ_TH継続する。したがって、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４でＹｅｓと判定されるため、ステップＳ１５に移行してプリチャージ回路４０経由のバッテリラインが断線していると判断し、操舵補助力制御が終了される。

また、通常の操舵補助力制御を実施している正常状態から、ヒューズ３７の溶断が発生すると、電圧レベルＶＲが低下し、電圧レベルＶＲが所定値ＶＲ_THを下回る状態が所定時間Ｔ_TH継続する。そのため、マイクロコンピュータ１６は、ステップＳ２１でＹｅｓ、ステップＳ２２でＹｅｓと判定してステップＳ２３でプリチャージ回路４０のスイッチ回路４３をオン状態とする。

しかしながら、この場合、スイッチ回路４３をオン状態としても電圧レベルＶＲは上昇しないため、ステップＳ２４でＮｏと判定され、ステップＳ１５に移行してプリチャージ回路４０経由のバッテリライン及び電源リレー回路３０経由のバッテリラインが断線していると判断し、操舵補助力制御が終了される。
このように、電源リレー回路３０が閉状態となっている通常の操舵アシスト制御中に、電源リレー回路３０の電源安定化用コンデンサ３５との接続側の電圧レベルＶＲが所定期間、所定値を下回ったとき、プリチャージ回路４０のスイッチ回路４３を閉状態に切り換える。

そして、スイッチ回路４３を切り換えた後の電圧レベルＶＲを監視し、スイッチ回路４３の切り換え後に電圧レベルＶＲが上昇した場合には、電源リレー回路３０経由の電力供給経路の異常は電源リレー回路３０のリレー接点の開放故障が原因であると判断する。一方、スイッチ回路４３を切り換えた後にも電圧レベルＶＲが上昇しない場合には、電源リレー回路３０経由の電力供給経路の異常は、ヒューズ３７の溶断を含むバッテリラインの断線が原因であると判断する。

また、プリチャージ回路４０による電源安定化用コンデンサ３５へのプリチャージ時に、前記電圧レベルＶＲが所定期間、所定値を下回ったときにも、ヒューズ３７の溶断を含むバッテリラインの断線が原因であると判断する。
したがって、前記電圧レベルＶＲを監視することで、バッテリラインの断線発生状況を確認することができるので、電源リレー回路３０経由の電力供給経路の異常原因が、ＥＰＳ側の故障であるのか車両側の故障であるのかを判別することができ、適切に異常時アシスト制御を実施することができる。

このように、上記第２の実施形態では、プリチャージ回路を電源リレー回路と並列に配置し、電源リレー回路の電源安定化用コンデンサ側接続点の電圧レベルを監視するので、追加回路等を必要とすることなく、既存の回路を用いて、電動モータへの電源電圧の供給経路の異常原因がバッテリラインの断線であるか電源リレーの開放故障であるかを判別することができ、適切に異常時アシスト制御を実施することができる。

なお、上記各実施形態においては、突入電流抑制用抵抗４２を可変抵抗とし、当該抵抗値をマイクロコンピュータ１６で制御することもできる。電源安定化用コンデンサ３５にプリチャージする電流の最大値、及びプリチャージ回路４０経由の電力供給経路で電動モータ１２に流しうる電流の最大値は、突入電流抑制用抵抗４２の抵抗値に応じて決定する。したがって、この突入電流抑制用抵抗４２の抵抗値を可変とすることで、例えば、プリチャージ時には、前記抵抗値を大きく設定することでチャージ電流を大きく制限することができ、プリチャージ回路４０経由の電力供給時には、前記抵抗値を小さく設定することでアシスト電流が制限されることを抑制することができる。
また、上記各実施形態においては、プリチャージ回路４０を図３又は図６に示すような構成とする場合について説明したが、バイポーラ型トランジスタや接合型電界効果トランジスタを用いてスイッチ回路４３を実現することもできる。

本発明の実施形態における車両の概略構成図である。コントローラの構成を示すブロック図である。第１の実施形態におけるプリチャージ回路の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における異常時アシスト制御処理を示すフローチャートである。入力トルクとアシスト電流との関係を示す図である。第２の実施形態におけるプリチャージ回路の構成を示すブロック図である。第２の実施形態における操舵補助力制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…トルクセンサ、１０…減速ギヤ、１２…電動モータ、１３…コントローラ、１５…車速センサ、１６…マイクロコンピュータ、１８…モータ駆動回路、２０…Ｈブリッジ回路、２１…ＦＥＴゲート駆動回路、３０…電源リレー回路、３５…電源安定化用コンデンサ、３６…バッテリ、４０…プリチャージ回路、４２…突入電流抑制用抵抗、４３…スイッチ回路

Claims

操舵系に対して操舵補助力を付与する電動モータと、当該電動モータを駆動するモータ駆動回路と、当該モータ駆動回路に電源からの電力を供給する電源リレー回路と、当該電源リレー回路を制御するリレー制御手段と、当該電源リレー回路と前記モータ駆動回路との間に介挿された電源安定化用コンデンサと、前記電源リレー回路を閉じる前に前記電源安定化用コンデンサを充電するプリチャージ回路とを備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電源リレー回路を介した前記モータ駆動回路への電力供給の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段で前記電源リレー回路を介した電力供給の異常を検出したとき、前記プリチャージ回路を介して前記モータ駆動回路に電源からの電力を供給することで、当該プリチャージ回路経由での電力供給により、前記操舵補助力を付与すべく前記電動モータを駆動制御する操舵補助力制御を行う電力供給経路変更手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記電力供給経路変更手段は、前記異常検出手段で前記電源リレー回路を介した電力供給の異常を検出したとき、前記プリチャージ回路を閉状態に切り換えることで、前記モータ駆動回路への電力供給経路を、前記電源リレー回路を介した電力供給経路から前記プリチャージ回路を介した電力供給経路に変更することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記電力供給経路変更手段は、前記プリチャージ回路を介して前記モータ駆動回路へ供給する電流の最大値を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
前記異常検出手段で前記電源リレー回路を介した電力供給の異常を検出したとき、前記プリチャージ回路を介した電力供給を許可するか否かを判断する許可判断手段を有し、前記電力供給経路変更手段は、前記許可判断手段で前記プリチャージ回路を介した電力供給を許可すると判断した場合にのみ、前記モータ駆動回路への電力供給経路を、前記電源リレー回路を介した電力供給経路から前記プリチャージ回路を介した電力供給経路に変更することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
前記プリチャージ回路は前記電源リレー回路と並列に配置されており、前記異常検出手段は、前記電源リレー回路の前記電源安定化用コンデンサとの接続側の電圧レベルに基づいて、前記電源リレー回路を介した電力供給の異常原因を判別する異常原因判別手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。