JP5284028B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを駆動電源とするモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、操舵トルクに応じた操舵補助力をモータにより発生させて、操舵をアシストする装置であり、そのために必要な制御は、マイクロコンピュータを搭載したＥＣＵ（電子制御装置）によって実行される。もし、マイクロコンピュータが故障した場合には、フェールセーフの観点からモータを動作させないようにする手段が必要である。そこで、バッテリからモータに給電する電路の途中にリレー接点を介挿し、車両始動時のイニシャルチェックでマイクロコンピュータの故障が検出された場合は、リレー接点を閉路させないようにしている。イニシャルチェックの結果、故障が検出されない場合には、リレー接点が閉路し、電動パワーステアリング装置の使用が可能となる。

上記のようなリレー接点は、閉路状態で接点が溶着するとフェールセーフ機能を果たせなくなるため、溶着していないかどうかを毎始動時にチェックする必要がある。具体的には、イグニッションキーのオン操作直後で、リレーを励磁する前に、リレー接点の下流側の電路に所定値以上の電圧が生じるか否かを判定することによりチェックが行われる。リレー接点が溶着していない正常な状態であれば電圧は検知されないはずであり、逆に、リレー接点が溶着している場合にはバッテリからの所定値以上の電圧が検知される。

一方、上記のような溶着チェックの邪魔になる部品がＥＣＵ内に存在する。この部品とは、バッテリ電圧の細かいリップルを平滑化するためにリレー接点より下流側に設けられているコンデンサである。電動パワーステアリング装置の使用中は、必然的にコンデンサに電荷が蓄積されるので、例えばイグニッションキーをオフ操作した後すぐに再びイグニッションキーをオン操作した場合には、リレー接点の下流側に設けられているコンデンサの端子電圧がまだ十分に低下（放電）していない。そのため、リレー接点の溶着ではないにも関わらず、電圧を検知してしまうという問題がある。そこで、イグニッションキーのオフ操作後にコンデンサの電荷を強制的に放電させる専用の放電回路を設け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。）。

特許第３５１１５９３号（図１）

しかしながら、専用の放電回路を設ければ部品点数が多くなり、その分、故障も発生しやすく、製造コストもかかる。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、コンデンサの放電に関する回路構成を簡素化した電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、バッテリを駆動電源とするモータにより、操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記バッテリから前記モータに電力を供給する電路に接続され、前記バッテリの電圧を平滑化するコンデンサと、前記電路において前記コンデンサより上流側に介挿されたリレー接点を有するリレーと、前記モータの制御を行うとともに、前記リレーを励磁する前に前記リレー接点の下流側の電圧を閾値と比較することにより前記リレー接点が溶着しているか否かを判断する制御部と、前記制御部を含む制御系の電源電圧を生成し、当該制御系に電力を供給するシステム電源部とを備え、前記リレー接点の下流側から前記コンデンサの端子電圧を直接前記システム電源部へ入力する経路を形成したものである。

上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、コンデンサの端子電圧を直接システム電源部へ入力する経路を設けたことにより、システム電源部及びそこから制御用の電力供給を受ける制御系を放電回路として利用することができる。従って、専用の放電回路を設けることなく、コンデンサを素早く放電させることができる。また、その結果、イグニッションキーをオフ操作した後すぐに再びイグニッションキーをオン操作した場合でも、リレー接点の溶着として誤検知してしまう恐れが無くなる。

また、上記電動パワーステアリング装置では、システム電源部がコンデンサの端子電圧に基づいて制御系の電源電圧を生成する状態において、制御部がオフになるときのコンデンサの端子電圧は、閾値より低い値であるように設定することが好ましい。
この場合、制御系の一要素である制御部がオフになることによって、コンデンサの端子電圧が閾値より低い値になったという事象を確実なものとすることができる。言い換えれば、制御部がオフになったが、依然としてコンデンサの端子電圧は閾値以上であった、という好ましくない状況を、排除することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、システム電源部及びそこから制御用の電力供給を受ける制御系を放電回路として利用することにより、コンデンサの放電に関する回路構成を簡素化することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の、電気回路を主体とした構成を示す回路図である。図において、ステアリング装置２は、ステアリングホイール（ハンドル）３に付与される運転者の操舵トルクと、モータ４が発生する操舵補助力とによって駆動される。モータ４は、３相ブラシレスモータであり、インバータを内蔵するモータ駆動回路５により駆動される。モータ駆動回路５には、バッテリ６から電圧が供給される。

バッテリ６の電圧は、イグニッションキー７のオン操作によって閉路するＩＧ接点８及び、フェールセーフ用のリレー９のリレー接点９ａを介して、モータ駆動回路５及びモータ４に導かれる。リレー接点９ａの下流側の電路Ｌ２には、バッテリ６の電圧の細かいリップルを平滑化するコンデンサ１０と、抵抗１１とが接続されている。抵抗１１はコンデンサ１０に並列接続された関係にあるが、抵抗値が大きいため、放電抵抗としての機能は低い。

リレー接点９ａの上流側の電路Ｌ１には、ダイオード１２のアノードが接続されている。ダイオード１２のカソードは、システム電源部１３に接続されている。このダイオード１２は、バッテリ６の正負を誤って逆接続した場合に、電流が逆に流れることを防止するために設けられている。システム電源部１３は、バッテリ６の電圧を、当該電圧よりも低い制御系の電源電圧Ｖｃｃに変換（降圧）して装置全体に供給する。

コンデンサ１０の非接地側端子には別のダイオード１４のアノードが接続されている。また、ダイオード１４のカソードは、システム電源部１３に接続されている。このダイオード１４は、コンデンサ１０の放電用に設けられたものであり、リレー接点９ａの下流側からコンデンサ１０の端子電圧を直接システム電源部１３へ入力する経路を形成し、かつ、当該経路を順方向とする。

また、電路Ｌ１からダイオード１２及び、コンデンサ１０のプリチャージ用の抵抗１６を介して、電路Ｌ２に至る回路が形成されている。モータ駆動回路５及びリレー９は、マイクロコンピュータを含んで構成される制御部１７によって制御される。制御部１７の入力ポート（Ａ／Ｄ変換ポートも含む。）には、操舵トルクを検出するトルクセンサ１８の出力信号、車速を検出する車速センサ１９の出力信号、エンジン回転数を検出する回転数センサ２０の出力信号、イグニッションキー７の操作信号、及び、リレー接点９ａの下流側の電路Ｌ２の電圧信号が、それぞれ入力される。また、制御部１７を動作させるための電源電圧Ｖｃｃはシステム電源部１３から供給される。

上記のように構成された電動パワーステアリング装置１において、イグニッションキー７がオフ状態からオン状態に操作されると、ＩＧ接点８が閉路し、バッテリ６の電圧がダイオード１２を介してシステム電源部１３に供給され、制御系の電源電圧Ｖｃｃが供給される。また、エンジン始動操作が行われることにより、エンジン始動を示す出力信号が回転数センサ２０から制御部１７に入力される。この入力を受けた制御部１７は、イニシャルチェックを開始する。このイニシャルチェックにおいて、制御部１７は、自己機能のセルフチェックの他、リレー接点９ａの下流側の電圧（電路Ｌ２の電圧）をチェックすることにより、リレー接点９ａの溶着チェックを実行する。なお、この時点ではリレー９はまだ非励磁であり、リレー接点９ａは、正常であれば開いている。

ここで、リレー接点９ａの下流側に所定の閾値以上の電圧が検出されれば、接点溶着の可能性があるので、制御部１７はリレー９の励磁を実行しない。従って、電動パワーステアリング装置１による操舵補助を行うことはできない。また、制御部１７のセルフチェックにより故障が見つかった場合も同様に、操舵補助を行うことができない。

一方、ＩＧ接点８の閉路により、バッテリ６からダイオード１２を介して導かれる電圧が抵抗１６，１１で分圧され、分圧された電圧でコンデンサ１０のプリチャージが行われる。プリチャージは、リレー接点９ａ投入時のコンデンサ１０への突入電流を抑制するために行われる。

リレー接点９ａの下流側の電圧が閾値より低い値であれば、イグニッションキー７のオン操作から一定時間後に、制御部１７は、リレー９を励磁する。その結果、リレー接点９ａが閉路し、バッテリ６の電圧がモータ駆動回路５に付与される。これにより、以後、電動パワーステアリング装置１による操舵補助が可能な状態となる。運転者がステアリングホイール３を操作すると、その操舵トルクがトルクセンサ１８によって検出され、出力信号が制御部１７に送られる。制御部１７は、操舵トルクと、車速とに基づいて、必要な操舵補助力を演算し、必要な操舵補助力が得られるようにモータ駆動回路５を制御する。モータ駆動回路５が動作すると、バッテリ６からモータ４に電力が供給される。

一方、運転者が車両を停止させ、イグニッションキー７をオフ操作すると、ＩＧ接点８が開き、また、リレー９は非励磁となってリレー接点９ａが開く。これにより、バッテリ６からモータ４への電力供給及び、バッテリ６からシステム電源部１３への電源供給がそれぞれ停止される。これにより、システム電源部１３の電位は下がり、コンデンサ１０の端子電圧によりダイオード１４を介してシステム電源部１３に電流が流れ込む。従って、コンデンサ１０は急速に放電し、リレー接点９ａの下流側の電圧は急速に低下して前述の閾値より小さくなる（オフ操作からの所要時間は、例えば１.５秒程度）。なお、制御部１７はシステム電源部１３から供給される電圧が所定の電圧以下となった場合に、オフとなる。

具体的には、システム電源部１３は、コンデンサ１０から供給される電圧を制御系の電源電圧Ｖｃｃに変換して制御部１７へ出力するが、コンデンサ１０から供給される電圧が低下すると、出力電圧を電源電圧Ｖｃｃに維持できなくなり、出力電圧が電源電圧Ｖｃｃ以下に低下していく。そして、システム電源部１３の出力電圧が所定の電圧以下となった場合に制御部１７はオフとなる。当該所定の電圧以下となる際のコンデンサ１０の端子電圧は、前述のリレー溶着判断を行う際の閾値より低い値となるようにシステム電源部１３の電圧変換率（降圧率）が設定される。すなわち、イグニッションキー７をオフ操作した後、制御部１７がオフになった時点で、必ず、コンデンサ１０の端子電圧は閾値より低い値となっている。

従って、イグニッションキー７のオフ操作後、短時間で再びイグニッションキー７がオン操作されても、イニシャルチェックにおいてリレー接点９ａの下流側の電圧は閾値より小さくなっており、制御部１７が、コンデンサ１０の端子電圧をリレー接点９ａの溶着によるものと誤認することはない。
すなわち、制御系の一要素である制御部１７がオフになることによって、コンデンサ１０の端子電圧が閾値より低い値になったという事象を確実なものとすることができる。言い換えれば、制御部１７がオフになったが、依然としてコンデンサ１０の端子電圧は閾値以上であった、という好ましくない状況を、排除することができる。これにより、次のイニシャルチェック時における誤検知を排して、リレー接点９ａの溶着を確実に検出することができる。

以上のように、コンデンサ１０の端子電圧を直接システム電源部１３へ導くダイオード１４を設けたことにより、システム電源部１３及びそこから制御用の電力供給を受ける制御系を放電回路として利用することができる。従って、専用の放電回路を設ける必要が無くなり、放電用のダイオード１４を設けるだけで、コンデンサ１０を放電させることができる。これにより、コンデンサの放電に関する回路構成を簡素化した電動パワーステアリング装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の、電気回路を主体とした構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
４ モータ
６ バッテリ
９ リレー
９ａ リレー接点
１０ コンデンサ
１３ システム電源部
１４ ダイオード
１７ 制御部

Claims (2)

1. バッテリを駆動電源とするモータにより、操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、
   前記バッテリから前記モータに電力を供給する電路に接続され、前記バッテリの電圧を平滑化するコンデンサと、
   前記電路において前記コンデンサより上流側に介挿されたリレー接点を有するリレーと、
   前記モータの制御を行うとともに、前記リレーを励磁する前に前記リレー接点の下流側の電圧を閾値と比較することにより前記リレー接点が溶着しているか否かを判断する制御部と、
   前記制御部を含む制御系の電源電圧を生成し、当該制御系に電力を供給するシステム電源部とを備え、
   前記リレー接点の下流側から前記コンデンサの端子電圧を直接前記システム電源部へ入力する経路を形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記システム電源部が前記コンデンサの端子電圧に基づいて前記制御系の電源電圧を生成する状態において、前記制御部がオフになるときの前記コンデンサの端子電圧は、前記閾値より低い値である請求項１記載の電動パワーステアリング装置。

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