JPH11245829A - 電動機駆動装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリチャージ回路を備えることで電源安定化
用コンデンサへの突入電流（ラッシュカレント）を抑制
する。 【解決手段】 ダイオード３８と抵抗４０とからなるプ
リチャージ回路を設ける。イグニッションスイッチ５２
がオン状態に操作されると、プリチャージ回路を介して
電源安定化用コンデンサ４１が充電される。ＣＰＵ部２
１は、電源安定化用コンデンサ４１を充電するのに要す
る時間が経過した後に、リレー駆動信号２１ｂを出力
し、リレー駆動回路３３を介してリレー３１を動作状態
にする。電源安定化用コンデンサ４１が充電された後
に、リレーの接点３１ｂが閉状態になるので、リレーの
接点３１ｂを介して過大な突入電流が流れることを防止
することができ、リレー接点の溶着や損傷を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機駆動装置
および電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは、
プリチャージ回路を備えることで電源安定化用コンデン
サへの突入電流（ラッシュカレント）を抑制するように
した電動機駆動装置および電動パワーステアリング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の電動パワーステアリング装
置のブロック構成図である。従来の電動パワーステアリ
ング装置１０１は、操舵トルク検出器１０２と、車速検
出器１０３と、制御装置１０４と、電動機１０５と、車
載のバッテリ電源１０６と、ヒューズ１０７と、イグニ
ッションスイッチ１０８等から構成されている。制御装
置１０４は、逆電圧阻止用ダイオード１１１と、定電圧
回路（ＲＥＧ）１１２と、制御部（ＣＰＵ部）１１３
と、電源供給用リレー駆動回路１１４と、電源供給用リ
レー１１５と、ゲート駆動回路１１６と、駆動回路（Ｆ
ＥＴブリッジ回路）１１７と、電流検出器１１８と、電
源安定化用コンデンサ１１９とを備えている。

【０００３】イグニッションスイッチ１０８がオン
（閉）状態に操作されると、バッテリ電源１０６からヒ
ューズ１０７，イグニッションスイッチ１０８，逆電圧
阻止用ダイオード１１１を介して定電圧回路（ＲＥＧ）
１１２にバッテリ電源１０６が供給される。定電圧回路
（ＲＥＧ）１１２は、バッテリ電源１０６から電力の供
給を受けて回路用電源ＶＣＣ（例えば＋５ボルト）を生
成して出力する。

【０００４】制御部１１３は、マイクロコンピュータシ
ステムを用いて構成されている。制御部１１３は、回路
用電源ＶＣＣが供給されるとＲＯＭ等に予め格納された
制御プログラムに基づいて制御動作を開始する。制御部
１１３は初期化処理を行なった後に、電源供給用リレー
駆動制御信号１１３ａを出力する。これにより、電源供
給用リレー駆動回路１１４を介して電源供給用リレー１
１５の励磁巻線１１５ａに励磁電流が供給され、電源供
給用リレー１１５の接点１１５ｂがオン（閉）状態とな
る。電源供給用リレー１１５の接点１１５ｂがオン
（閉）状態となることで、電源安定化用コンデンサ１１
９が充電され、ゲート駆動回路１１６ならびに駆動回路
１１７にバッテリ電源１０６が供給される。

【０００５】操舵トルク検出器１０２で検出された操舵
トルクに係る電圧信号（以下操舵トルク信号と記す）Ｔ
Ｓは制御部１１３へ供給される。車速検出器１０３で検
出された車速に係る電圧信号（以下車速信号と記す）Ｖ
Ｓは制御部１１３へ供給される。電流検出器１１８で検
出された電動機電流に係る電圧信号（以下電動機電流信
号と記す）ＩＭは制御部１１３へ供給される。制御部１
１３は、Ａ／Ｄ変換器を備えており、各信号ＴＳ，Ｖ
Ｓ，ＩＭをデジタル量として取り込む。制御部１１３
は、操舵トルクと車速とに基づいて電動機１０５から供
給する操舵補助トルクを求めるとともに、求めた操舵補
助トルクを発生させるための目標電動機電流を求める。
制御部１１３は、目標電動機電流と電動機に実際に供給
されている電動機電流ＩＭとの偏差を求め、求めた偏差
に基づいて各ＰＷＭ信号１１３ｂを生成して出力する。
各ＰＷＭ信号１１３ｂはゲート駆動回路１１６へ供給さ
れる。

【０００６】駆動回路１１７は、４個の電力用電界効果
トランジスタＱ１〜Ｑ４をＨ型ブリッジ接続して構成さ
れている。ゲート駆動回路１１６は、各ＰＷＭ信号１１
３ｂに基づいて各電力用電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ
４のゲートにゲート電力を供給する。これにより、電動
機１０５のＰＷＭ運転がなされ、電動機１０５から供給
する操舵補助トルクの制御がなされる。

【０００７】駆動回路１１７の近傍に電源安定化用コン
デンサ１１９を配置している。電源安定化用コンデンサ
１１９は大容量のものを用いることで、電源インピーダ
ンスを低く保つようにしている。電源安定化用コンデン
サ１１９を設けない場合ならびに電源安定化用コンデン
サ１１９をバッテリ電源１０６の近傍に配置した場合
は、バッテリ電源１０６から駆動回路１１７までの配線
のインピーダンスの影響によってスイッチング電流波
形，スイッチング電圧波形に歪みが生じ、ＰＷＭ信号の
デューティに正確に対応した電動機電流を電動機１０５
へ供給できないことがある。

【０００８】駆動回路１１７を構成する電力用電界効果
トランジスタＱ１〜Ｑ４は、その構造上ドレイン−ソー
ス間に寄生ダイオードが形成されている。この寄生ダイ
オードは、アノードがソース側、カソードがドレイン側
に形成されている。このため、駆動回路１１７に逆極性
の電圧を供給すると（バッテリ電源１０６の正極側と負
極側を逆接続すると）、寄生ダイオードを介して短絡電
流が流れ、電力用電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ４の特
性が劣化することがある。そこで、バッテリ電源１０６
と駆動回路１１７との間に電源供給用リレー１１５の常
開接点１１５ｂを介設し、制御装置１０４に供給される
バッテリ電源１０６の極性が正常である場合に、電源供
給用リレー１１５を動作させるようにしている。

【０００９】なお、電源供給用リレー１１５の接点１１
５ｂの後段側（駆動回路１１７側）に電源安定化用コン
デンサ１１９を配置する回路構成は、特開平８−１１７
３２号公報の図３にも示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】供給用リレー１１５の
接点１１５ｂの後段側（駆動回路１１７側）に電源安定
化用コンデンサ１１９を配置する回路構成では、接点１
１５ｂがオン状態（閉状態）になった際に、電源安定化
用コンデンサ１１９が急速充電されることになり、この
電源安定化用コンデンサ１１９への突入電流（ラッシュ
カレント）によって接点１１５ｂが溶着したり損傷した
りする虞れがある。

【００１１】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、電源安定化用コンデンサへの突入電流
（ラッシュカレント）を抑制するようにした電動機駆動
装置および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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る電動機駆動回路は、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たことを特徴とする。

【００１３】この発明に係る電動パワーステアリング装
置は、バッテリと電源安定化用コンデンサとの間をリレ
ー回路を介することなく結線するバイパス回路を設ける
とともに、制御部はリレー回路を閉成する前にバイパス
回路を介して電源安定化用コンデンサに電荷をチャージ
するようにしたことを特徴とする。バイパス回路は少な
くとも抵抗を備えて構成される。

【００１４】この発明に係る電動機駆動回路は、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
路を備えたので、プリチャージ回路を介して電源安定化
用コンデンサを充電することができる。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）をなくすことが
できる。また、電源安定化用コンデンサがほぼ充電され
た状態で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）を小さな値に抑制することができる。

【００１５】この発明に係る電動パワーステアリング装
置は、バッテリと電源安定化用コンデンサとの間をリレ
ー回路を介することなく結線するバイパス回路を設けた
ので、このバイパス回路を介して電源安定化用コンデン
サを充電することができる。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）をなくすことができる。ま
た、電源安定化用コンデンサがほぼ充電された状態でリ
レー回路を閉成することで、突入電流（ラッシュカレン
ト）を小さな値に抑制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、電
動機駆動装置の具体例として電動パワーステアリング装
置について説明する。図１は電動パワーステアリング装
置の一例を示す模式構造図である。電動パワーステアリ
ング装置１は、ステアリング系に電動機１０を備え、電
動機１０から供給する動力を制御装置２０を用いて制御
することによって、運転者の操舵力を軽減している。

【００１７】ステアリングホイール（操向ハンドル）２
に一体的に設けられたステアリング軸３は、自在継ぎ手
４ａ，４ｂを有する連結軸４を介してラック＆ピニオン
機構５のピニオン６へ連結される。ラック軸７はピニオ
ン６と噛合するラック歯７ａを備える。ラック＆ピニオ
ン機構５は、ピニオン６の回動をラック７の軸方向への
往復運動へ変換する。ラック軸７の両端にタイロッド８
を介して転動輪としての左右の前輪９が連結される。ス
テアリングホイール２を操舵すると、ラック＆ピニオン
機構５ならびにタイロッド８を介して前輪（操向車輪）
９が揺動される。これにより車両の向きを変えることが
できる。

【００１８】操舵力を軽減するために、操舵補助トルク
（アシストトルク）を供給する電動機１０をラック軸７
と同軸的に配置し、ラック軸７にほぼ平行に設けられた
ボールねじ機構１１を介して電動機１０の回動出力を推
力に変換して、ラック軸７に作用させている。電動機１
０のロータには、駆動側ヘリカルギア１０ａが一体的に
設けられている。ボールねじ機構１１のねじ軸１１ａの
軸端に一体的に設けられたヘリカルギア１１ｂと駆動側
ヘリカルギア１０ａとを噛合させている。ボールねじ機
構１１のナット１１ｃはラック軸７に連結されている。

【００１９】ステアリングボックス（図示しない）に設
けられた操舵トルク検出器（操舵トルクセンサ）１２に
よってピニオン６に作用する手動操舵トルクを検出し、
検出した操舵トルクに応じた操舵トルク信号１２ａ（Ｔ
Ｓ）を制御装置２０へ供給している。制御装置２０は、
操舵トルク信号１２ａを主信号として電動機１０の運転
を行なって、電動機１０の出力パワー（操舵補助トル
ク）を制御する。

【００２０】図２は制御装置の一具体例を示すブロック
構成図である。制御装置２０は、ＣＰＵ部２１と、ＣＰ
Ｕ動作監視回路（ＷＤＴ：ウォッチドックタイマ）２２
と、異常時出力停止回路２３と、ゲート駆動回路２４
と、駆動回路（ＦＥＴブリッジ回路）２５と、電流検出
器２６と、Ａ／Ｄ変換器２７と、異常記憶部２８と、定
電圧回路（ＲＥＧ）２９と、パワーオンリセット回路
（ＰＯＲ）３０と、電源供給用リレー３１と、電動機遮
断用リレー３２と、各リレー駆動回路３３，３４と、各
動作状態検出回路３５，３６，３７と、各電源供給用ダ
イオード３８，３９と、突入電流制限用抵抗４０と、電
源安定化用コンデンサ４１と、イグニッションスイッチ
操作状態検出回路３５の入力側に逆電圧が供給されるの
を防止する逆電圧阻止用ダイオード４２とからなる。符
号５０はバッテリ電源、符号５１はヒューズ、符号５２
はイグニッションスイッチ、符号４３は車速検出器、符
号１２は操舵トルク検出器である。

【００２１】電源供給用リレー３１と電源供給用リレー
駆動回路３３とで特許請求の範囲に記載したリレー回路
を構成している。電源供給用ダイオード３８と突入電流
制限用抵抗４０とで請求項１に記載したプリチャージ回
路、ならびに、請求項２に記載したバイパス回路を構成
している。電源安定化用コンデンサ４１は、駆動回路
（ＦＥＴブリッジ回路）２５の近傍に配置している。

【００２２】ＣＰＵ部２１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，入出力ポート，システムコントローラ等からなるマ
イクロコンピュータシステムを１チップに集積した１チ
ップマイクロコンピュータを用いて構成している。ＣＰ
Ｕ部２１は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに基づ
いて電動機１０を運転するための各種処理を繰り返し実
行するとともに、ＣＰＵ部２１が正常に動作しているこ
とを示す動作確認信号（パルス信号）２１ａを所定周期
毎に出力ポートＯ７から出力する。例えば、ＣＰＵ部２
１は、入力処理，演算処理，出力処理等の一連の処理を
行なった後に動作確認信号の出力処理を行なうことを繰
り返すことで、ＣＰＵ部２１が正常に動作している場合
には所定の周期で動作確認信号２１ａを出力するよう構
成している。本実施の形態では、ＣＰＵ部２１が正常に
動作している場合には、約１．５ミリ秒周期で動作確認
信号２１ａが出力される。

【００２３】ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２は、Ｃ
ＰＵ部２１の出力ポートＯ７から供給される動作確認信
号２１ａの周期を監視し、動作確認信号２１ａの周期が
予め設定した許容周期範囲を外れている場合は、ＣＰＵ
部２１の動作が異常であると判断して動作異常検出信号
２２ａを出力する。本実施の形態では、ＣＰＵ動作監視
回路（ＷＤＴ）２２は、動作確認信号２１ａの周期が２
ミリ秒を越えた場合、ならびに、動作確認信号２１ａの
周期が１ミリ秒未満となった場合に、ＣＰＵ部２１の動
作が異常であると判断して、Ｌレベルの動作異常検出信
号２２ａを出力する。なお、ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤ
Ｔ）２２は、パワーオンリセット信号３０ａの供給が停
止された時点から動作確認信号２１ａの周期監視動作を
開始するよう構成している。

【００２４】異常時出力停止回路２３は、ＣＰＵ動作監
視回路（ＷＤＴ）２２によってＣＰＵ部２１の動作異常
が検出された際に、その異常検出出力である動作異常検
出信号２２ａに基づいてＣＰＵ部２１から出力される各
種の制御信号が各制御対象へ供給されるのを阻止する。
ＣＰＵ暴走時には正常でない（所望しない）制御信号が
出力されることがあるが、異常時出力停止回路２３を設
けることで正常でない制御信号が各制御対象へ供給され
るのを防止することができる。本実施の形態では、ＣＰ
Ｕ部２１の各出力ポートＯ１〜Ｏ６から出力される各制
御信号に対応して２入力アンド回路（論理積回路）Ａ１
〜Ａ６をそれぞれ設け、各２入力アンド回路Ａ１〜Ａ６
の一方の入力端子に各制御信号をそれぞれ供給するとと
もに、各２入力アンド回路Ａ１〜Ａ６の他方の入力端子
に動作異常検出信号２２ａを供給することで、ＣＰＵ部
２１が正常動作状態にあるときはＣＰＵ部２１の各出力
ポートＯ１〜Ｏ６から出力される各制御信号が後段の各
回路部へ供給され、ＣＰＵ部２１の動作異常が検出され
た際には各アンド回路Ａ１〜Ａ６の出力がＬレベルにな
るようにして、各制御信号が後段の各回路部へ供給され
ないようにしている。なお、異常時出力停止回路２３
は、３ステートバッファ回路を用いて、ＣＰＵ部２１の
動作異常が検出された際には３ステートバッファ回路の
出力側を高インピーダンス状態にする構成としてもよ
い。

【００２５】ゲート駆動回路２４は、ＣＰＵ部２１の各
出力ポートＯ３〜Ｏ６から出力され各アンド回路Ａ３〜
Ａ６を介して供給されるＰＷＭ信号に基づいて、駆動回
路（ＦＥＴブリッジ回路）２５を構成する電力用の各電
界効果トランジスタＱ１〜Ｑ４のそれぞれのゲートへゲ
ート電力を供給する。

【００２６】電流検出器２６は、駆動回路（ＦＥＴブリ
ッジ回路）２５を介して電動機１０へ供給される電流を
検出し、検出した電流に応じた電圧信号（電動機電流信
号）ＩＭを出力する。電流検出器２６は、電流検出用の
抵抗と、電流検出用の抵抗の両端に発生した電圧を増幅
する直流増幅器とで構成している。検出した電流に応じ
た電圧信号ＩＭはＡ／Ｄ変換器２７へ供給される。な
お、電流検出器２６は、ホール素子を備えた電流センサ
を利用して構成してもよい。

【００２７】Ａ／Ｄ変換器２７は、マルチプレクス入力
型のものを用いている。Ａ／Ｄ変換器２７の各入力端子
には、車速検出器４３から出力される車速に応じた電圧
信号（車速信号）ＶＳ、操舵トルク検出器１２から出力
される操舵トルクならびに操舵方向に応じた電圧信号
（操舵トルク信号）ＴＳ、および、電流検出器２６から
出力される電動機電流に応じた電圧信号（電動機電流信
号）ＩＭがそれぞれ供給される。ＣＰＵ部２１は、Ａ／
Ｄ変換器２７に対してＡ／Ｄ変換対象入力を指定する情
報を、ＣＰＵ部２１のバス入出力端子群ＢＩＯに接続さ
れたバス（アドレスバス，データバス，コントロールバ
ス）ＢＵＳを介して供給することで、指定した変換対象
入力のＡ／Ｄ変換を行なわせ、そのＡ／Ｄ変換結果をバ
スＢＵＳを介して取り込む。

【００２８】異常記憶部２８は、例えばＥＥＰＲＯＭや
フラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成している。
ＣＰＵ部２１は、制御装置２０に異常等が発生した場
合、その異常内容等を示す情報をバスＢＵＳを介して異
常記憶部２８へ格納する。また、ＣＰＵ部２１は、異常
記憶部２８に格納されている異常情報等をバスＢＵＳを
介して読み出し、読み出した異常情報等に基づいて制御
内容を変更したり、また、読み出した異常情報等を図示
しないシリアル通信ポートを介して他の装置へ伝送でき
るようにしている。

【００２９】定電圧回路（ＲＥＧ）２９は、各電源供給
用ダイオード３８，３９を介してバッテリ電源５０から
供給される直流電源に基づいて、安定化された回路用電
源ＶＣＣ（例えば５ボルト）を出力する。回路用電源Ｖ
ＣＣは、ＣＰＵ部２１，ＣＰＵ動作監視回路２２，異常
時出力停止回路２３，電流検出器２６，Ａ／Ｄ変換器２
７，異常記憶部２８，パワーオンリセット回路３０等の
各回路部へ供給される。

【００３０】パワーオンリセット回路（ＰＯＲ）３０
は、回路用電源ＶＣＣが供給された時点から所定時間の
間に亘ってパワーオンリセット信号３０ａを出力する。
パワーオンリセット信号３０ａは、ＣＰＵ部２１のリセ
ット入力端子ＲＳへ供給される。パワーオンリセット信
号３０ａによってＣＰＵ部２１のリセット（初期化）が
なされる。

【００３１】イグニッションスイッチ５２がオン状態に
操作されると、バッテリ電源５０からヒューズ５１，イ
グニッションスイッチ５２，一方の電源供給用ダイオー
ド３８を介して定電圧回路（ＲＥＧ）２９へバッテリ電
源５０が供給され、定電圧回路（ＲＥＧ）２９から回路
用電源ＶＣＣが出力される。パワーオンリセット信号３
０ａによってＣＰＵ部２１のリセットがなされた後に、
ＣＰＵ部２１の制御動作が開始される。ＣＰＵ部２１
は、以下に述べる初期状態設定処理ならびに初期の異常
検出処理を最初に行なう。

【００３２】イグニッションスイッチ５２がオン状態に
操作されると、逆電圧阻止用ダイオード４２を介してイ
グニッションスイッチ操作状態検出回路３５の入力端子
にバッテリ電源５０が供給される。イグニッションスイ
ッチ操作状態検出回路３５は、入力端子に所定電圧以上
の電圧が供給されると出力端子にＬレベルの信号を出力
し、入力端子に所定電圧以上の電圧が供給されていない
場合は出力端子にＨレベル（ＶＣＣ）の信号を出力す
る。イグニッションスイッチ操作状態検出回路３５の出
力は、ＣＰＵ部２１の入力ポートＩ３に供給される。こ
れにより、ＣＰＵ部２１のポート入力Ｉ３は、イグニッ
ションスイッチ５２がオンのときはＬレベルになり、イ
グニッションスイッチ５２がオフのときはＨレベルとな
る。ＣＰＵ部２１は、ポート入力Ｉ３の論理レベルをチ
ェックすることで、イグニッションスイッチ５２の操作
状態（オンまたはオフ）を検出する。

【００３３】ＣＰＵ部２１は、イグニッションスイッチ
５２がオン状態であることを検出した時点から予め設定
したプリチャージ時間が経過した時点で、出力ポートＯ
１からＨレベルの電源供給用リレー駆動信号２１ｂを出
力する。イグニッションスイッチ５２がオン状態に操作
されると、一方の電源供給用ダイオード３８および突入
電流制限用抵抗４０を介して電源安定化用コンデンサ４
１への充電がなされる。プリチャージ時間は、完全に放
電状態にある電源安定化用コンデンサ４１がほぼ充電状
態になるまでの時間を設定している。これにより、電源
安定化用コンデンサ４１がほぼ充電状態になった後に、
電源供給用リレー駆動信号２１ｂが出力される。

【００３４】電源供給用リレー駆動信号２１ｂは、２入
力アンド回路Ａ１を介して電源供給用リレー駆動回路３
３へ供給される。電源供給用リレー駆動回路３３は、そ
の入力端子がＨレベルになると電源供給用リレー駆動回
路３３内の出力トランジスタ（図示せず）がオン状態と
なるよう構成している。したがって、電源供給用リレー
駆動信号２１ｂに基づいて電源供給用リレー３１の励磁
巻線３１ａに励磁電流が供給され、電源供給用リレー３
１の接点３１ｂがオン状態となる。電源安定化用コンデ
ンサ４１がほぼ充電状態になった後に、電源供給用リレ
ー３１の接点３１ｂをオン状態にするので、電源供給用
リレー３１の接点３１ｂを介して電源安定化用コンデン
サ４１を充電する電流を小さな値に抑制することができ
る。なお、完全に放電状態にある電源安定化用コンデン
サ４１がほぼ充電状態になるまでの時間が数１００ミリ
秒〜数秒になるように突入電流制限用抵抗４０の抵抗値
を設定している。

【００３５】また、一方の電源供給用ダイオード３８を
介して電源供給用リレー３１の励磁巻線３１ａに励磁電
流を供給する構成としているので、バッテリ電源５０の
極性を誤って逆に接続した場合でも、電源供給用リレー
駆動回路３３の出力側に逆電圧が供給されることがな
い。同様に、電源安定化用コンデンサ４１に逆電圧が供
給されることがない。

【００３６】電源供給用リレー３１の接点３１ｂがオン
状態になると、バッテリ電源５０がゲート駆動回路２
４，Ｈ型ブリッジ回路２５へ供給されるとともに、他方
の電源供給用ダイオード３９を介して定電圧回路２９へ
供給される。他方の電源供給用ダイオード３９を介して
定電圧回路２９へバッテリ電源５０を供給する構成にす
ることで、イグニッションスイッチ５２がオフ状態に操
作されても、電源供給用リレー３１の接点３１ｂがオン
状態に駆動されている間は、定電圧回路２９を介して各
回路部へ回路用電源ＶＣＣを供給して、各回路部が動作
できるようにしている。

【００３７】また、電源供給用リレー３１がオン状態に
駆動されると、電源供給用ダイオード３８および電源供
給用リレー３１の接点３１ｃを介してバッテリ電源５０
が電源供給用リレー動作状態検出回路３６の入力端子へ
供給される。電源供給用リレー動作状態検出回路３６
は、入力端子に所定電圧以上の電圧が供給されると出力
端子にＬレベルの信号を出力し、入力端子に所定電圧以
上の電圧が供給されていない場合は出力端子にＨレベル
（ＶＣＣ）の信号を出力する。電源供給用リレー動作状
態検出回路３６の出力は、ＣＰＵ部２１の入力ポートＩ
２へ供給される。これにより、ＣＰＵ部２１のポート入
力Ｉ２は、電源供給用リレー３１が動作状態にあるとき
にはＬレベルになり、電源供給用リレー３１が非動作状
態にあるときにはＨレベルとなる。ＣＰＵ部２１は、ポ
ート入力Ｉ２の論理レベルをチェックすることで、電源
供給用リレー３１の動作／非動作状態を検出する。ＣＰ
Ｕ部２１は、出力ポートＯ１からＨレベルの電源供給用
リレー駆動信号２１ｂを出力しているにもかかわらず、
電源供給用リレー３１が動作状態にあることを検出でき
ない場合には、電源供給用リレー３１の駆動に異常があ
ることを示す異常情報を異常記憶部２８に記憶させる。

【００３８】ＣＰＵ部２１は、電源供給用リレー３１が
動作状態であることを検出すると、出力ポートＯ３を所
定時間に亘ってＨレベルにする。このＨレベルの出力は
２入力アンド回路Ａ３を介してゲート駆動回路２４へ供
給され、ゲート駆動回路２４から上側アームを構成する
一方の電界効果トランジスタＱ１のゲートにゲート電力
が供給される。ＣＰＵ部２１は、出力ポートＯ３からＨ
レベルの信号を出力している状態で、Ａ／Ｄ変換器２７
を介して電流検出器２５の検出電流値を読み込む。ＣＰ
Ｕ部２１は、読み込んだ電流値がゼロでない場合（また
は所定値を越えている場合）は、下側アームを構成する
一方の電界効果トランジスタＱ３に短絡障害等が生じて
いるものと判断し、電界効果トランジスタＱ３が故障で
ある旨の情報を異常記憶部２８へ書き込む。

【００３９】次に、ＣＰＵ部２１は、出力ポートＯ４か
らＨレベルの信号を出力することで、上側アームを構成
する他方の電界効果トランジスタＱ２のゲートにゲート
電力を供給させ、その状態で電流検出器２５の検出電流
値を読み込むことで、下側アームを構成する他方の電界
効果トランジスタＱ４に短絡障害が生じていないか否か
をチェックする。また、ＣＰＵ部２１は、出力ポートＯ
５からＨレベルの信号を出力することで、下側アームを
構成する一方の電界効果トランジスタＱ３のゲートにゲ
ート電力を供給させ、その状態で電流検出器２５の検出
電流値を読み込むことで、上側アームを構成する一方の
電界効果トランジスタＱ１に短絡障害が生じていないか
否かをチェックする。さらに、ＣＰＵ部２１は、出力ポ
ートＯ６からＨレベルの信号を出力することで、下側ア
ームを構成する他方の電界効果トランジスタＱ４のゲー
トにゲート電力を供給させ、その状態で電流検出器２５
の検出電流値を読み込むことで、上側アームを構成する
他方の電界効果トランジスタＱ１に短絡障害が生じてい
ないか否かをチェックする。

【００４０】ＣＰＵ部２１の出力ポートＯ３からＨレベ
ルの信号を出力することで、上側アームを構成する一方
の電界効果トランジスタＱ１のゲートにゲート電力を供
給している状態では、電界効果トランジスタＱ１がオン
状態に制御される。この状態では、電源供給用リレー３
１の接点３１ｂを介して供給されているバッテリ電源４
０が、電界効果トランジスタＱ１ならびに電動機遮断用
リレー３２の接点３２ｂの常閉側を介して電動機遮断用
リレー動作状態検出回路３７の入力端子へ供給される。
電動機遮断用リレー３２が動作状態になると、接点３２
の常閉側は開放状態（オフ状態）となるため、電動機遮
断用リレー動作状態検出回路３７の入力端子にバッテリ
電源４０からの電圧が供給されない。

【００４１】電動機遮断用リレー動作状態検出回路３７
は、入力端子に所定電圧以上の電圧が供給されると出力
端子にＬレベルの信号を出力し、入力端子に所定電圧以
上の電圧が供給されていない場合は出力端子にＨレベル
（ＶＣＣ）の信号を出力する。電動機遮断用リレー動作
状態検出回路３７の出力は、ＣＰＵ部２１の入力ポート
Ｉ１へ供給される。これにより、ＣＰＵ部２１のポート
入力Ｉ１は、電動機遮断用リレー３２が非動作状態にあ
るときにはＬレベルになり、電動機遮断用リレー３２が
動作状態にあるときにはＨレベルとなる。ＣＰＵ部２１
は、ポート入力Ｉ１の論理レベルをチェックすること
で、電動機遮断用リレー３１の非動作／動作状態を検出
する。

【００４２】ＣＰＵ部２１は、駆動回路（ＦＥＴブリッ
ジ回路）２５を構成する各電界効果トランジスタＱ１〜
Ｑ４の異常チェックを終了すると、ＣＰＵ部２１の出力
ポートＯ２からＨレベルの信号を出力し、ポート入力Ｉ
１の論理レベルに基づいて電動機遮断用リレー３２が非
動作状態（Ｌレベル）にあることを確認した後に、出力
ポートＯ２にＨレベルの電動機遮断用リレー駆動信号２
１ｃを出力する。なお、ＣＰＵ部２１は、電動機遮断用
リレー駆動信号２１ｃを出力していない状態で、電動機
遮断用リレー３２が動作状態であること検出した場合に
は、電動機遮断用リレー３２の動作が異常であることを
示す異常情報を異常記憶部２８へ書き込む。

【００４３】電動機遮断用リレー駆動信号２１ｃは、２
入力アンド回路Ａ２を介して電動機遮断用リレー駆動回
路３４へ供給される。電動機遮断用リレー駆動回路３４
は、その入力端子がＨレベルになると電動機遮断用リレ
ー駆動回路３４内の出力トランジスタ（図示せず）がオ
ン状態となるよう構成している。したがって、電動機遮
断用リレー駆動信号２１ｃに基づいて電動機遮断用リレ
ー３２の励磁巻線３２ａに励磁電流が供給され、その接
点３２ｂは常閉側が開状態に、常開側が閉状態に切り替
わる。これにより、駆動回路（ＦＥＴブリッジ回路）２
５を介して電動機１０へ電流を供給できる状態となる。

【００４４】ＣＰＵ部２１は、出力ポートＯ２から電動
機遮断用リレー駆動信号２１ｃを出力したことによっ
て、電動機遮断用リレー３２が動作状態になったことを
検出すると、次に述べる操舵力アシスト処理を開始す
る。なお、ＣＰＵ部２１は、電動機遮断用リレー駆動信
号２１ｃを出力したにもかかわらず、電動機遮断用リレ
ー３２が非動作状態であることを検出した場合には、電
動機遮断用リレー３２の動作が異常であることを示す異
常情報を異常記憶部２８へ書き込む。

【００４５】ＣＰＵ部２１は、上述した初期状態設定処
理ならびに初期の異常検出処理が完了すると、操舵力ア
シスト処理を開始する。ＣＰＵ部２１は、Ａ／Ｄ変換器
２７を介して操舵トルク信号ＴＳに対応した操舵トルク
データを取り込むとともに、Ａ／Ｄ変換器２７を介して
車速信号ＶＳに対応した車速データを取り込む。ＣＰＵ
部２１は、ＣＰＵ部２１内に設けた操舵トルク−電動機
電流変換テーブルを参照して操舵トルクに対応した目標
電動機電流を求めるとともに、目標電動機電流を車速に
応じて補正して補正電動機電流を演算する。ＣＰＵ部２
１は、Ａ／Ｄ変換器２７を介して電動機電流信号ＩＭに
対応した電動機電流データを取り込み、補正電動機電流
と電動機１０に実際に供給されている電動機電流との偏
差を求め、求めた偏差に基づいてＰＷＭ信号のデューテ
ィを設定し、偏差に対応したデューティのＰＷＭ信号を
生成して、生成したＰＷＭ信号を各出力ポートＯ３〜Ｏ
６から出力する。

【００４６】各出力ポートＯ３〜Ｏ６から出力されたＰ
ＷＭ信号は、各２入力アンド回路Ａ３〜Ａ６を介してゲ
ート駆動回路２４へ供給され、ゲート駆動回路２４から
各電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ４のゲートへゲート電
力が供給される。これにより、駆動回路（ＦＥＴブリッ
ジ回路）２５を介して電動機１０へ供給される電流がス
イッチング制御され、電動機１０のＰＷＭ運転がなされ
る。

【００４７】ＣＰＵ部２１は、入力ポートＩ３がＨレベ
ルに変化したことに基づいてイグニッションスイッチ５
２がオフ状態に操作されたことを検出すると、電動機１
０に供給する電流を徐々に低減させるフェードアウト処
理を行なう。電動機１０から操舵補助トルクを供給して
いる状態で、その操舵補助トルクを急激にゼロに変化さ
せると、操舵感が急激に変化したり、路面からの反力に
よってステアリングホイール２が回動されたりすること
がある。そこで、電動機１０から操舵補助トルクを供給
している状態（電動機１０へ電流を供給している状態）
でイグニッションスイッチ５２がオフ状態に操作された
場合には、電動機１０に供給する電流を徐々に低減させ
ることで、操舵感が急激に変化したりすること解消する
ようにしている。

【００４８】ＣＰＵ部２１は、上述のフェードアウト処
理を行なった後に、ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２
が正常に動作することを確認するためのＣＰＵ動作監視
回路の動作テスト処理を行なう。ＣＰＵ部２１は、出力
ポートＯ７から所定周期（例えば１．５ミリ秒）毎に出
力していた動作確認信号２１ａの出力を停止する。また
は、ＣＰＵ部２１は、出力ポートＯ７から出力する動作
確認信号２１ａの周期を、許容周期範囲の上限値（例え
ば２ミリ秒）よりも長くする。例えば、一連の処理を繰
り返すたびに毎回出力していた動作確認信号２１ａを１
回おきに出力することで、所定周期の２倍（例えば３ミ
リ秒）で動作確認信号２１ａを出力するようにしてもよ
い。

【００４９】ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２は、先
に動作確認信号２１ａが供給された時点から許容周期範
囲の上限値（例えば２ミリ秒）を越えても次の動作確認
信号２１ａが供給されない場合は、Ｌレベルの動作異常
検出信号２２ａを出力する。このＬレベルの動作異常検
出信号２２ａによって、異常時出力停止回路２３はＣＰ
Ｕ部２１から供給されている各リレー駆動信号２１ａ，
２１ｂが各リレー駆動回路３３，３４へ供給されるのを
阻止するので、各リレー３１，，３２は共に非動作状態
となる。電源供給用リレー３１が非動作状態に復帰する
ことによって、制御装置２０に対する電源供給が遮断さ
れる。

【００５０】ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２が正常
に動作しておらず、動作確認信号２１ａが所定時間以上
供給されない状態となっても、動作異常検出信号２２ａ
が出力されない場合、制御装置２０に対して電源供給が
継続される。そこで、ＣＰＵ部２１は、動作確認信号２
１ａの出力を停止した時点または正常でない動作確認信
号（テスト信号）を出力した時点から予め設定した時間
（例えば数１０ミリ秒〜数１００ミリ秒）を経過して
も、電源供給用リレー３１が動作状態にあることを検出
した場合には、ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２の動
作が異常である旨の異常情報を異常記憶部２８へ書き込
んだ後に、電動機供給用リレー駆動信号２１ｂの出力を
停止させる。これにより、電動機供給用リレー３１が復
旧し、制御装置２０に対する電源供給が停止される。

【００５１】ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２は、動
作確認信号２１ａの周期が予め設定した許容周期範囲
（１〜２ミリ秒）を越えている場合（２ミリ秒を超
過）、ならびに、許容周期範囲よりも短い場合（１ミリ
秒未満）に動作異常検出信号２２ａを出力する。このた
め、それぞれの条件でＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２
２の動作テストを行なう必要がある。

【００５２】そこで、ＣＰＵ部２１は、ＣＰＵ動作監視
回路の動作テストを行なった際にテスト条件を異常記憶
部２８へ書き込んでおき、次回の動作テストに先立って
異常記憶部２８に記憶されている前回のテスト条件を読
み出し、前回のテスト条件と異なるテスト条件を設定す
るようにしている。すなわち、動作確認信号２１ａの周
期が許容周期範囲よりも長くなった場合の異常検出機能
のチェックと、動作確認信号２１ａの周期が許容周期範
囲よりも短くなった場合の異常検出機能のチェックと
を、電動パワーステアリング装置１が使用されるたびに
交互に行なうようにしている。

【００５３】動作確認信号２１ａの周期が許容周期範囲
よりも短くなった場合の異常検出機能をチェックする場
合、ＣＰＵ部２１は、１ミリ秒よりも短い周期でテスト
用の動作確認信号（テスト信号）を継続して出力させ
る。そして、ＣＰＵ部２１は、１ミリ秒よりも短い周期
の動作確認信号（テスト信号）を出力させた時点から予
め設定した時間（ＣＰＵ動作監視回路２２によってＣＰ
Ｕの動作異常が検出されるまでの時間とリレーが復旧す
るまでの遅延時間とを考慮して設定した時間、例えば数
１０ミリ秒〜数１００ミリ秒）を経過しても、電源供給
用リレー３１が動作状態にあることを検出した場合に
は、ＣＰＵ動作監視回路（ＷＤＴ）２２の動作が異常で
ある旨の異常情報を異常記憶部２８へ書き込んだ後に、
電動機供給用リレー駆動信号２１ｂの出力を停止させ
る。これにより、電源供給用リレー３１が復旧し、制御
装置２０に対する電源供給が停止される。

【００５４】なお、本実施の形態では、ＣＰＵ動作監視
回路２２へ許容周期範囲外のテスト信号を供給する監視
動作テスト手段をＣＰＵ部２１によって構成する例を示
したが、例えばＣＰＵ動作監視回路２２内にテスト信号
を発生させるテスト信号発生回路を設け、イグニッショ
ンスイッチ４２がオン状態からオフ状態になった際にテ
スト信号発生回路を起動してテスト信号を発生させて、
テスト信号をＣＰＵ動作監視回路２２へ供給する構成と
してもよい。なお、この場合は、ＣＰＵ部２１側から出
力される動作確認信号２１ａがＣＰＵ動作監視回路２２
へ供給されるのを阻止する回路構成をとる。

【００５５】ＣＰＵ部２１は、次に動作状態となったと
きに異常記憶部２８に格納されている異常情報を読み出
すことで、各種の異常内容を図示しない表示装置や警報
装置を介して運転者等へ表示させる。また、ＣＰＵ部２
１は、異常内容によっては電動パワーステアリング装置
１の機能を全て停止させることができる。

【００５６】以上説明したように図２に示す制御装置２
０は、イグニッションスイッチ５２がオン状態に操作さ
れると、電源供給用ダイオード３８および突入電流制限
用抵抗４０とからなるプリチャージ回路を介して電源安
定化用コンデンサ４１を充電した後に、電源供給用リレ
ー３１を動作させる構成であるから、電源供給用リレー
３１の接点３１ｂを介して電源安定化用コンデンサ４１
への充電電流が流れることがない。よって、電源安定化
用コンデンサ４１への充電電流（ラッシュカレント）に
よって電源供給用リレー３１の接点３１ｂが溶着したり
接点が損傷することを防止できる。プリチャージ回路が
ない場合には接点の電流容量が大きい大型のリレーを使
用することとなり制御装置２０が大型になるが、プリチ
ャージ回路を設けることで接点の電流容量が小さいリレ
ーを使用することができ、制御装置２０を小形にするこ
とができる。

【００５７】図３は制御装置の他の構成例を示すブロッ
ク構成図である。図３に示す制御装置６０は、電源安定
化用コンデンサ４１の両端電圧を各分圧抵抗６１，６２
で分圧した分圧電圧ＶＣをＡ／Ｄ変換器２７へ供給する
とともに、ＣＰＵ部２１は、Ａ／Ｄ変換器２７を介して
分圧電圧ＶＣを検出することで電源安定化用コンデンサ
４１の充電状態を監視するようにしたものである。突入
電流制限用抵抗４０を介して電源安定化用コンデンサ４
１を充電すると、電源安定化用コンデンサ４１の両端電
圧は指数関数的にバッテリ電源電圧に向って上昇する。
そこで、ＣＰＵ部２１は、単位時間当りの分圧電圧ＶＣ
の変化量を求め、その変化量が予め設定した値以下にな
ったことに基づいて電源安定化用コンデンサ４１がほぼ
充電状態になった判断し、電源供給用リレー駆動信号２
１ｂを出力して電源供給用リレー３１を動作させる。単
位時間当りの分圧電圧ＶＣの変化量を求め、その変化量
が予め設定した値以下になったことに基づいて電源安定
化用コンデンサ４１がほぼ充電状態になった判断する構
成であるから、バッテリ電源５０の電源電圧に拘わらず
充電完了を的確に判断することができる。

【００５８】図４は制御装置のさらに他の構成例を示す
ブロック構成図である。図４に示す制御装置６０は、逆
電圧阻止用ダイオード４２のカソード側に各分圧抵抗７
１，７２からなる分圧回路を設け、バッテリ電源５０の
電源電圧を各分圧抵抗７１，７２で分圧した分圧電圧Ｖ
ＢをＡ／Ｄ変換器２７へ供給するとともに、ＣＰＵ部２
１は、Ａ／Ｄ変換器２７を介して電源安定化用コンデン
サ４１の両端電圧に係る分圧電圧ＶＣとバッテリ電源電
圧に係る分圧電圧ＶＢとをそれぞれ検出し、電源安定化
用コンデンサ４１の両端電圧に係る分圧電圧ＶＣがバッ
テリ電源電圧に係る分圧電圧ＶＢの例えば９０パーセン
トに達した時点で電源安定化用コンデンサ４１がほぼ充
電状態になった判断し、電源供給用リレー駆動信号２１
ｂを出力して電源供給用リレー３１を動作させるように
したものである。なお、図４に示した制御装置６０は、
プリチャージ用ダイオード７３ならびに突入電流制限用
抵抗４０を介して電源安定化用コンデンサ４１をプリチ
ャージするようにしている。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る電動
機駆動回路は、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たので、プリチャージ回
路を介して電源安定化用コンデンサを充電することがで
きる。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）をなくすことができる。また、電源安定化用コン
デンサがほぼ充電された状態で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）を小さな値に抑制
することができる。よって、リレーの接点の溶着や損傷
を防止することができる。

【００６０】この発明に係る電動パワーステアリング装
置は、バッテリと電源安定化用コンデンサとの間をリレ
ー回路を介することなく結線するバイパス回路を設けた
ので、このバイパス回路を介して電源安定化用コンデン
サを充電することができる。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）をなくすことができる。ま
た、電源安定化用コンデンサがほぼ充電された状態でリ
レー回路を閉成することで、突入電流（ラッシュカレン
ト）を小さな値に抑制することができる。よって、リレ
ーの接点の溶着や損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動パワーステアリング装置の一例を示す模式
構造図

【図２】制御装置の一具体例を示すブロック構成図

【図３】制御装置の他の構成例をブロック構成図

【図４】制御装置のさらに他の構成例を示すブロック構
成図

【図５】従来の電動パワーステアリング装置のブロック
構成図

【符号の説明】

１…電動パワーステアリング装置、１０…電動機、２
０，６０，７０…制御装置、２１…ＣＰＵ部、２５…駆
動回路（ＦＥＴブリッジ回路）、３１…電源供給用リレ
ー、３８…電源供給用ダイオード、４０…突入電流制限
用抵抗、４１…電源安定化用コンデンサ、５０…バッテ
リ電源、５２…イグニッションスイッチ、７３…プリチ
ャージ用ダイオード。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年４月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 電動機駆動装置および電動パワーステ
アリング装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機、前記電動機を駆動する駆動回
   路、前記駆動回路の両端に接続された電源安定化用コン
   デンサ、電源と前記駆動回路との間に設けられたリレー
   回路を備えた電動機駆動装置において、 前記リレー回路を閉成する前に前記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たこ
   とを特徴とする電動機駆動回路。
2. 【請求項２】 ステアリング系に補助トルクを付加する
   電動機と、前記電動機を駆動するＦＥＴブリッジ回路
   と、前記ＦＥＴブリッジ回路の両端に接続された電源安
   定化用コンデンサと、車載のバッテリと前記ＦＥＴブリ
   ッジ回路との間に設けられたリレー回路と、前記ＦＥＴ
   ブリッジ回路を制御する制御部とからなる電動パワース
   テアリング装置において、 前記バッテリと前記電源安定化用コンデンサとの間を前
   記リレー回路を介することなく結線するバイパス回路を
   設けるとともに、前記制御部は前記リレー回路を閉成す
   る前に前記バイパス回路を介して前記電源安定化用コン
   デンサに電荷をチャージするようにしたことを特徴とす
   る電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記バイパス回路に抵抗を設けたことを
   特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装
   置。