JP5683667B1 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーの電圧が低電位に変動した場合でも、電源リレーの通電／遮断を正確に判定できる電動式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】端子電圧検出回路１７が検出した電源リレー１２のモータ駆動回路側端子の電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された所定値より低いとき、プリチャージ回路１５により電源安定用のコンデンサ１４を少なくとも前記所定値まで充電して後、電源リレー１２を通電状態に駆動した際の端子電圧検出回路１７が検出した電源リレー１２のモータ駆動回路側端子の電圧に基づいて、通電／遮断判定手段により電源リレー１２の通電／遮断を判定するようにした。【選択図】図２

Description

この発明は、バッテリーとモータ駆動回路との間に接続した電源リレーと、電源安定化用のコンデンサを備えた電動式パワーステアリング装置に関する。

従来、バッテリーとモータ駆動回路との間に接続した電源リレーと、電源安定化用のコンデンサを備えた電動式パワーステアリング装置では、イグニッションスイッチがオンされたことに伴って電源リレーを通電状態に切り替えた際に、バッテリーから電源安定化用コンデンサに突入電流（ラッシュカ-レント）が流れることを抑制するため、電源リレーを通電状態に駆動するに先立って電源安定化用のコンデンサを充電するプリチャージ回路を設け、このプリチャージ回路により電源安定化用のコンデンサを先ず充電した後、電源リレーを通電状態に切り替えるようにしている。

しかし、このような従来の電動式パワーステアリング装置では、電源リレーの接点に異物が混入した場合等に於いて電源リレー接点が遮断したままとなるような異常が生じることがある。そこで、プリチャージ回路の他にディスチャージ回路を備え、電源リレーを通電させた後、プリチャージ回路を停止させると共に、電源安定化用のコンデンサの電荷をディスチャージ回路により放電させた状態で、電源リレーの接点の両端子の電位差を検出することにより、電源リレーが通電状態にあるか遮断状態にあるかを判定する判定手段を設けるようにした電動式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）。

特許文献１に開示された従来の電動式パワーステアリング装置によれば、例えば、電源リレーが正常に通電している場合は、プリチャージ回路を停止した状態で、電源安定化用のコンデンサの電荷をディスチャージ回路によりディスチャージしても、電源リレーの接点のコンデンサ側の端子電圧は下がらず、バッテリー電圧に維持される。一方、電源リレーが遮断している場合は、プリチャージ回路を停止した状態で、電源安定化用のコンデンサの電荷をディスチャージ回路によりディスチャージすると、電源リレーの接点のコンデンサ側の電圧が下がる。従って、プリチャージ回路を停止した状態でコンデンサの電荷をディスチャージした後に、電源リレーの接点の両端子間に電位差が生じている場合には、電源リレーが遮断していると判定することが出来る。

特開２００７−２７６７０６号公報

前述のように、電源リレーの通電後に、プリチャージ回路を停止した状態で電源安定用のコンデンサの電荷をディスチャージして、電源リレーの通電／遮断を判定するようにした従来の電動式パワーステアリング装置によれば、電源リレーが遮断している状態で、エンジンクランキング等の電圧低下が発生し、その低下したバッテリー側の電圧がプリチャージ後のコンデンサ側の電圧と同電位となった場合に、電源リレーの接点の両端子間の電位差が生じないため、電源リレーが遮断しているにも関わらず、電源リレーが通電していると誤判定してしまう可能性があるという課題があった。

この発明は、従来の電動式パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであって、エンジンクランキング時等のようにバッテリーの電圧が低電位に変動した場合でも、電源リレーの通電／遮断を正確に判定できる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

この発明による電動式パワーステアリング装置は、
アシストトルクをモータに発生させて運転者の操舵をアシストするようにした電動式パワーステアリング装置であって、
バッテリーから電源が供給され、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記バッテリーと前記モータ駆動回路との間に接続され、通電状態のとき前記電源の供給を可能とし、遮断状態のとき前記電源の供給を遮断する電源リレーと、
前記モータ駆動回路と前記電源リレーとの間に接続されたコンデンサと、
前記電源リレーを通電状態に駆動するに先立って前記コンデンサを充電し得るプリチャージ回路と、
前記電源リレーのコンデンサ側端子の電圧を検出する端子電圧検出回路と、
前記電源リレーが通電状態にあるか遮断状態にあるかを判定する通電／遮断判定手段と、
を備え、
前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された所定値より低いとき、前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電した後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記コンデンサ側端子の電圧に基づいて、前記通電／遮断判定手段により前記電源リレーの通電／遮断を判定するようにした電動式パワーステアリング装置であって、
前記通電／遮断判定手段は、
前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電して後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧が前記所定値を超えているとき、前記電源リレーが通電状態にあると判定し、
前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電して後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧が前記所定値以下であるとき、前記電源リレーが遮断状態にあると判定する、
ことを特徴とする。

この発明による電動式パワーステアリング装置によれば、エンジンクランキング等によりバッテリー電圧の低下が発生しても、電源リレーの通電／遮断を正確に判定できる。

この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、コントロールユニットの構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、コントロールユニットの動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、電源リレー通電／遮断判定手段の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、プリチャージ回路の駆動と電源リレー通電／遮断判定の動作を説明するタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、ディスチャージ回路の駆動と電源リレー通電／遮断判定の動作を説明するタイミングチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置について、図面に従って詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す構成図である。図１に示す電動式パワーステアリング装置１００に於いて、操舵ハンドル１０１は、操舵ハンドル軸１０２と、減速ギア１０３と、ハンドル側のユニバーサルジョイント１０４と、ピニオンラック機構側のユニバーサルジョイント１０５と、ピニオンラック機構１０６とを介して、車輪タイロッド１０７に連結されている。操舵ハンドル軸１０２に設けられたトルクセンサ１１０は、運転者により操舵ハンドル１０１に加えられる操舵トルクを検出する。操舵ハンドル１０１に加えられた操舵力に対応したアシストトルクを発生するモータ１２０は、減速ギア１０３を介して操舵ハンドル軸１０２に連結されている。

コントロールユニット１３０は、バッテリ１６０からイグニッションスイッチ１５０を介して電源が供給される。そして、トルクセンサ１１０が検出した操舵トルク値と、車速センサから送信される車速信号及びエンジンコントロールユニット（図示せず）から送信されるエンジンの運転状態等を示すエンジン信号１４０等を入力値として、モータ１２０をコントローするモータコントロール信号を発生してモータ１２０をコントロールする。コントロールユニット１３０は、主として後述するＣＰＵで構成され、所定のプログラムによってモータ１２０の制御を実行する。

次に、前述のコントロールユニット１３０の構成について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、コントロールユニットの構成を示す構成図である。図２に於いて、コントロールユニット１３０は、ＣＰＵ１０と、リレー駆動回路１１と、電源リレー１２と、電源リレー１２とバッテリー１６０との間に接続されたチョークコイル１３と、電源安定用コンデンサ（以下、単に、コンデンサと称する）１４と、コンデンサ１４を後述するように充電し得るプリチャージ回路１５と、コンデンサ１４を後述のように放電させ得るディスチャージ回路１６と、端子電圧検出回路１７と、モータ１２０を駆動するモータ駆動回路１８とを備えている。

電源リレー１２は、一対の端子を備え、その一対の端子のうちの一方の端子がバッテリー１６０の正極側に接続され他方の端子がモータ駆動回路１８側に接続されてバッテリー１６０とモータ駆動回路１８との間に接続されている。そして、前述の一方の端子と他方の端子との間を電気的に接続することによりバッテリー１６０からモータ駆動回路１８への電源供給を可能とし、前述の一方の端子と他方の端子との間を遮断することによりバッテリー１６０からモータ駆動回路１８への電源の供給を停止させる。以下の説明に於いて、電源リレーの「通電」とは、前述の一方の端子と他方の端子との間を電気的に接続することをいい、電源リレーの「遮断」とは、前述の一方の端子と他方の端子との間を電気的に遮断することをいう。

リレー駆動回路１１は、ＣＰＵ１０からの指令に基づいて、電源リレー１２の通電／遮断を制御する。端子電圧検出回路１７は、電源リレー１２の一対の端子のうち、コンデンサ１４に接続されている端子（以下、コンデンサ側端子と称する）の電圧を検出する。ＣＰＵ１０は、端子電圧検出回路１７により検出された電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧に基づいて、リレー駆動回路１１と、プリチャージ回路１５と、ディスチャージ回路１６の制御を行なう。又、ＣＰＵ１０は、電源リレー１２が通電状態に駆動された後の前述のコンデンサ側端子の電圧に基づいて、電源リレー１２が通電しているか遮断しているかの判定（以下、通電／遮断判定と称する）を行なう通電／遮断判定ユニットを備えている。

モータ駆動回路１８へ供給する電源電圧を安定化させるために設けられたコンデンサ１４は、電源リレー１２とモータ駆動回路１８との間に一方の端子が接続され、他方の端子が車両の接地電位部に接続されている。モータ駆動回路１８は、例えば４個の半導体スイッチング素子からなるＨ型ブリッジ回路を備えており、Ｈ型ブリッジ回路の第１の対角位置にある一対の半導体スイッチ素子を導通させることによりモータ１２０を正転させ、第２の対角位置にある別の一対の半導体スイッチング素子を導通させることによりモータ１２０を逆転させるように構成されている。

プリチャージ回路１５は、ＣＰＵ１０により後述するように制御され、コンデンサ１４と電源リレー１２を介することなくバッテリー１６０から充電する。ディスチャージ回路１６は、ＣＰＵ１０により後述するように制御され、コンデンサ１４の電荷を放電させる。端子電圧検出回路１７は、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧を検出し、その検出した電圧の値をＣＰＵ１０に入力する。

次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、コントロールユニット１３０の動作について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、コントロールユニットの動作を示すフローチャートである。図３に於いて、先ず、ステップＳ１０にて電源リレー１２を通電状態に駆動する前に、端子電圧検出回路１７により、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧を検出し、その値が所定値を上回っているか否かを判定する。ここで、前述の所定値は、劣化したバッテリーに於けるエンジンクランキング時の最低電圧以下で、且つ電源リレー１２の製品保証電圧以上の電圧に設定されている。

ステップＳ１０での判定の結果、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値を上回っていると判定された場合（Ｙ）は、ステップＳ１１にてコンデンサ１４を放電するためにディスチャージ回路１６を駆動する。一方、ステップＳ１０での判定の結果、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値以下であると判定された場合（Ｎ）は、ステップＳ１２に進み、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が前述の所定値を下回っているか否かを判定する。

ステップＳ１２での判定の結果、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値を下回っている場合（Ｙ）は、ステップＳ１３にてコンデンサ１４を充電するためにプリチャージ回路１５を駆動する。一方、ステップＳ１２での判定の結果、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値以上である場合（Ｎ）は、ステップＳ１４にて電源リレー１２を通電状態にするようにリレー駆動回路１１を駆動し、ステップＳ１５にて電源リレー１２が通電しているか遮断しているかを、通電／遮断判定手段を用いて判定する。尚、通電／遮断判定手段は、ＣＰＵ１０内に設けられた所定のプログラムにより構成されている。

図４は、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、通電／遮断判定手段の動作を示すフローチャートである。図４に於いて、先ず、ステップＳ２０にて電源リレー１２を通電状態に駆動した後の前述の端子の電圧が、エンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低い前述の所定値を超えているか否かを判定する。その結果、電源リレー１２を通電状態に駆動した後の前述のコンデンサ側端子の電圧が所定値を超えていると判定された場合（Ｙ）は、ステップＳ２１に進んで電源リレー１２が通電状態であると判定する。一方、電源リレー１２を通電状態に駆動した後の、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値以下であると判定された場合（Ｎ）は、ステップＳ２２に進んで電源リレーは遮断状態であると判定する。電源リレー１２が遮断状態であると判定した場合には、リレー駆動回路１１を用いて電源リレー１２を遮断状態にし、上記の処理を複数回実施する。

次に、タイミングチャートを用いて、電源リレー通電／遮断判定手段の動作を説明する。先ず、図３に於けるステップＳ１０にて、電源リレー１２を通電状態に駆動する前に端子電圧検出回路１７で検出した電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が、所定値以下であると判定した場合（Ｎ）について、図５を用いて説明する。図５は、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、プリチャージ回路の駆動と電源リレー通電／遮断判定の動作を説明するタイミングチャートであって、（Ａ）は、電源リレー１２が通電していると判定する場合を示し、（Ｂ）は電源リレー１２が遮断していると判定する場合を示している。

先ず、通電／遮断判定手段が、電源リレー１２が通電状態であると判定する場合について説明する。図５の（Ａ）に於いて、時刻ｔ１に於いて、リレー１２を通電状態に駆動する前の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された前述の所定値を下回っていると判定されるため（図３のステップＳ１２）、電源リレー１２を通電状態に駆動する前にプリチャージ回路１５を時刻ｔ１で駆動する（図３のステップＳ１３）。その結果、プリチャージ回路１５を介してバッテリー１６０からコンデンサ１４が時刻ｔ２に於いて所定値まで充電される。

そして、時刻ｔ２にてリレー駆動回路１１により電源リレー１２を通電状態に駆動させ、電源リレー１２が通電状態に駆動した時刻ｔ２後の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧を判定すると（図４のステップＳ２０）、その電圧は所定値を越えているので、通電／遮断判定手段は電源リレー１２が通電状態であると判定する（図４のステップＳ２１）。

次に、電源リレー通電／遮断判定手段が、電源リレー１２が遮断状態であると判定する場合について説明する。図５の（Ｂ）に於いて、時刻ｔ１に於いて、電源リレー１２を通電状態に駆動する前の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低い所定値を下回っていると判定されるため（図３のステップＳ１２）、電源リレー１２を通電状態に駆動する前にプリチャージ回路１５を時刻ｔ１で駆動する（図３のステップＳ１３）。その結果、プリチャージ回路１５を介してバッテリー１６０からコンデンサ１４が時刻ｔ２に於いて所定値まで充電される。

そして、時刻ｔ２にてリレー駆動回路１１により電源リレー１２を通電状態に駆動させ、電源リレー１２が通電状態に駆動した時刻ｔ２後の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧を判定すると（図４のステップＳ２０）、その電圧は所定値以下であるので、通電／遮断判定手段は電源リレー１２が遮断状態であると判定する（図４のステップＳ２２）。

次に、図３に於けるステップＳ１０にて、電源リレー１２を通電状態に駆動する前に端子電圧検出回路１７で検出した電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が、所定値を超えていると判定した場合（Ｙ）について、図６を用いて説明する。図６は、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置に於ける、ディスチャージ回路の駆動と電源リレー通電／遮断判定の動作を説明するタイミングチャートであって、（Ａ）は、電源リレー１２が通電していると判定する場合を示し、（Ｂ）は電源リレー１２が遮断していると判定する場合を示している。

図３のステップ１０に於いて電源リレー１２を通電状態に駆動する前に端子電圧検出回路１７で検出した電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が、所定値を超えている判定した場合（Ｙ）は、ステップＳ１１に進む。ここで、先ず、通電／遮断判定手段が、電源リレー１２が通電状態であると判定する場合について説明する。図６の（Ａ）に於いて、電源リレーを通電状態に駆動する前の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された前述の所定値を上回っているため（図３のステップＳ１０での判定結果：Ｙ）、時刻ｔ１にてディスチャージ回路１６を駆動させてコンデンサ１４の放電を開始し、時刻ｔ２で電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値となる。

次に、時刻ｔ２で電源リレー１２を通電状態に駆動させ、電源リレー１２が通電状態に駆動した後の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧を判定すると、その電圧は所定値を上回っているため（図４のステップＳ２０での判定結果：Ｙ）、通電／遮断判定手段は電源リレー１２が通電状態であると判定する（図４のステップＳ２１）。

次に、通電／遮断判定手段が、電源リレー１２が遮断状態であると判定する場合について説明する。図６の（Ｂ）に於いて、電源リレーを通電状態に駆動する前の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された前述の所定値を上回っているため（図３のステップＳ１０での判定結果：Ｙ）、時刻ｔ１にてディスチャージ回路１６を駆動させてコンデンサ１４の放電を開始し、時刻ｔ２で電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧が所定値となる。

次に、時刻ｔ２で電源リレー１２を通電状態に駆動させ、電源リレー１２が通電状態に駆動した後の電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧を判定すると、その電圧は所定値以下となっているため（図４のステップＳ２０での判定結果：Ｎ）、通電／遮断判定手段は電源リレー１２が遮断状態であると判定する（図４のステップＳ２２）。前述したように、電源リレー１２が遮断状態であると判定した場合には、電源リレー１２を遮断状態にし、上記の処理を複数回実施する。

以上述べたように、この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置によれば、電源リレー１２の通電／遮断の判定を行う前に、プリチャージ回路１５の駆動によりコンデンサ１４を充電し、若しくはディスチャージ回路１６の駆動によりコンデンサ１４を放電することにより、電源リレー１２のコンデンサ側端子の電圧をエンジンクランキング時のバッテリー電圧より低く設定した所定値とした上で、電源リレーの通電／遮断を判定するようにしたので、従来の電源リレーの通電／遮断判定では判定できなかった、エンジンクランキング時のバッテリー電圧低下による通電／遮断判定の誤判定を抑制することが可能となる。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００ 電動式パワーステアリング装置、１０１ 操舵ハンドル１０１、１０２ 操舵ハンドル軸、１０３ 減速ギア、１０４ ハンドル側のユニバーサルジョイント、１０５ ピニオンラック機構側のユニバーサルジョイント、１０６ ピニオンラック機構、１０７ 車輪タイロッド、１１０ トルクセンサ、１２０ モータ、１３０ コントロールユニット、１６０ バッテリ、１５０ イグニッションスイッチ、１０ ＣＰＵ、１１ リレー駆動回路、１２ 電源リレー、１６０ バッテリー、１３ チョークコイル、１４ コンデンサ、１５ プリチャージ回路、１６ ディスチャージ回路、１７ 端子電圧検出回路、１８ モータ駆動回路。

Claims (3)

1. アシストトルクをモータに発生させて運転者の操舵をアシストするようにした電動式パワーステアリング装置であって、
   バッテリーから電源が供給され、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
   前記バッテリーと前記モータ駆動回路との間に接続され、通電状態のとき前記電源の供給を可能とし、遮断状態のとき前記電源の供給を遮断する電源リレーと、
   前記モータ駆動回路と前記電源リレーとの間に接続されたコンデンサと、
   前記電源リレーを通電状態に駆動するに先立って前記コンデンサを充電し得るプリチャージ回路と、
   前記電源リレーのコンデンサ側端子の電圧を検出する端子電圧検出回路と、
   前記電源リレーが通電状態にあるか遮断状態にあるかを判定する通電／遮断判定手段と、
   を備え、
   前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された所定値より低いとき、前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電した後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記コンデンサ側端子の電圧に基づいて、前記通電／遮断判定手段により前記電源リレーの通電／遮断を判定するようにした電動式パワーステアリング装置であって、
   前記通電／遮断判定手段は、
   前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電して後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧が前記所定値を超えているとき、前記電源リレーが通電状態にあると判定し、
   前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電して後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧が前記所定値以下であるとき、前記電源リレーが遮断状態にあると判定する、
   ことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 前記コンデンサを放電させ得るディスチャージ回路を備え、
   前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧がエンジンクランキング時のバッテリー電圧よりも低く設定された所定値を超えているとき、前記ディスチャージ回路により前記コンデンサを前記所定値まで放電させた後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧に基づいて、前記通電／遮断判定手段により前記電源リレーの通電／遮断を判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 通電／遮断判定手段は、
   前記ディスチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで放電させた後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧が前記所定値を超えているとき、前記電源リレーが通電状態にあると判定し、
   前記プリチャージ回路により前記コンデンサを少なくとも前記所定値まで充電して後、前記電源リレーを通電状態に駆動した際の前記端子電圧検出回路が検出した前記電圧が前記所定値以下であるとき、前記電源リレーが遮断状態にあると判定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。

Images