(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の制御端子毎に２個のスイッチング素子を接続して構成される電動機駆動手段と、この電動機駆動手段により電動機を駆動させ、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、
前記電動機駆動手段に電源を供給する電源供給系ラインと、前記２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
電動機駆動手段に電源を供給する電源供給系ラインの内、電源ラインと、電動機の一方の制御端子に接続された２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能な第１のスイッチ手段と、同様に前記電源供給系ラインの内、グランドラインと、電動機の他方の制御端子に接続された別の２個のスイッチング素子同士との３接続点を同時に接続、遮断可能な第２のスイッチ手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
電動機の制御端子毎に２個のスイッチング素子を接続して構成される電動機駆動手段と、この電動機駆動手段により電動機を駆動させ、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、
前記電動機の制御端子と、２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
電動機の制御端子毎に２個のスイッチング素子を接続して構成される電動機駆動手段と、この電動機駆動手段により電動機を駆動させ、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、
前記電動機の各相コイル巻線同士の３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリングの電動機駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリングシステムでは、フェールセーフ又はイグニッションスイッチのオフにより制御を停止することがある。特にフェールセーフによる制動停止は、電動機によるステアリング回転運動を停止し、ドライバーによるマニュアル作動に切り換えることにより、車両の方向性を確保するものである。例えば、特許登録２８１９４７３号公報には電動機（モータ）のステアリング系に連結、非連結を制御するクラッチを有した装置が提案されている。電動機の制御中、不具合の検出によってこのクラッチを切ることにより、マニュアル操作に切り換えるものである。
【０００３】
また、特許登録２７１５４７３号公報には、電動機の駆動回路であるＨブリッジ回路の電源供給側にスイッチ手段（リレー）を介装しているものが提案されている。この装置も同様に不具合を検出すると、Ｈブリッジの各スイッチング素子をオフするのみでなく、リレーを遮断することにより、電動機の電源供給をカットするように作用し、マニュアル操作に切り換えるものである。以上の構成をまとめて図５に示した。図中１〜４はそれぞれ第１〜第４のスイッチング素子で、トランジスタ又はＦＥＴで構成されている。この１〜４は、電動機（モータ）５を駆動する駆動回路を示し、Ｈブリッジ回路を構成している。４０は電動機５及びＨブリッジ回路の電源８の供給、遮断が可能なスイッチ手段であり、リレーで構成されている。電子回路（図示せず）により、不具合を検出した場合、又はイグニッションスイッチ（図示せず）のオフを検出した場合、又は車速が所定値より高速になった場合等、Ｈブレッジの各スイッチング素子（１〜４）を非作動にするほか、リレー４０もオフし、電源供給を遮断する。この作用により、電動機の駆動を停止するものである。また、４１は電磁クラッチであり、電動機をステアリング系に連結するものである。電子回路によりシステムの不具合等を検出すると、この電磁クラッチ４１をオフすることにより、構造的に電動機の作用をステアリング系から切り離すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構成の従来装置では、フェールセーフを完璧なものにしようとすると、スイッチ手段（リレー）と電磁クラッチの両方を有しなければならないという問題点があった。つまり電気的対策とメカ的対策を必要とした。一方、電磁クラッチを省略したシステムでは、不具合が発生した場合スイッチ手段（リレー）をオフしても、図５に示したように各スイッチング素子（１〜４）にはダイオードが挿入されていて、電動機の誘導起電力による電流が流れることになる。この作用により、ドライバーがハンドル操作すると高負荷となるという問題も発生する。
【０００５】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、フェールセーフ機能を充実させ、かつ不具合発生時マニュアル操向操作に簡単に切り換えることが可能な電動式パワーステアリング装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機の制御端子毎に２個のスイッチング素子を接続して構成される電動機駆動手段と、この電動機駆動手段により電動機を駆動させ、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、前記電動機駆動手段に電源を供給する電源供給系ラインと、前記２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことを特徴とするである。
【０００７】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機駆動手段に電源を供給する電源供給系ラインの内、電源ラインと、電動機の一方の制御端子に接続された２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能な第１のスイッチ手段と、同様に前記電源供給系ラインの内、グランドラインと、電動機の他方の制御端子に接続された別の２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能な第２のスイッチ手段とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機の制御端子毎に２個のスイッチング素子を接続して構成される電動機駆動手段と、この電動機駆動手段により電動機を駆動させ、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、前記電動機の制御端子と、２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことを特徴とするものである。
【０００９】
さらにまた、この発明に係る電動式パワーステアリング装置では、電動機の制御端子毎に２個のスイッチング素子を接続して構成される電動機駆動手段と、この電動機駆動手段により電動機を駆動させ、車両のステアリングを制御する電動式パワーステアリング装置において、前記電動機の各相コイル巻線同士の３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１は、電動機駆動回路をＨブリッジ回路で構成した電動式パワーステアリング装置のコンピュータユニットを示している。１〜４はトランジスタ又はＦＥＴによるスイッチング素子であり、駆動モードは１と４、２と３が組となって行われる。５は電動機（モータ）で、車両のステアリング系に連結され（図示せず）、モータの回転によりステアリングを操向させるものである。６、７はスイッチ手段であり、リレーで構成されている。リレー６は電源８の電源ラインと第１及び第２のスイッチング素子１、２との３接続点を同時に接続、遮断できるものである。一方、リレー７は、グランドラインと第３及び第４のスイッチング素子３、４との３接続点を同時に接続、遮断できるものである。９は電子回路であり、Ｈブリッジ回路、リレー６、７を制御する回路である。
【００１１】
次に図１のように構成された電動機駆動手段の動作を説明する。電子回路９は、ドライバーの操作するステアリングの例えばトルク、又はハンドル角を検出するセンサ類からの信号を受け、この入力信号に見合ったトルクを発生するようにモータ５を駆動する制御量を演算し、スイッチング素子１〜４を駆動する制御信号を出力する。スイッチング素子の駆動によりモータに電流が流れて回転し、ドライバーの操向の補助、又はハンドルを自動的に回転させることができる。また通常状態では、電子回路９の制御信号は、リレー６、７を接続するように出力する。ここでスイッチング素子１及び４をオンすると、モータ５は一方向に回転する。逆にスイッチング素子２及び３をオンするとモータ５は逆回転する。各スイッチング素子１〜４にはダイオードがそれぞれ並列に接続、又は内蔵されている。このダイオードは、いわゆるフライホイールダイオードで、スイッチング素子がオンからオフに切り替わったとき、モータのコイルに誘起される逆起電力を吸収するものである。
【００１２】
また、電子回路９はシステムの不具合を検出する機能を有している。例えば、モータ５の電流を検出したり、センサ類の故障・断線を検出したり、演算した目標制御量と実制御量との偏差を検出したりすることにより、システムの不具合を検出することが可能である。この不具合検出機能により、スイッチング素子をオフするのみならず、スイッチ手段６、７を遮断する信号を電子回路９は出力する。例えばスイッチング素子の１個（例えばスイッチング素子１）がオン故障し、次にスイッチング素子３をオンする信号を出力すると大電流が流れ、スイッチング素子、電子回路網、又は配線が破壊される可能性がある。しかし、スイッチ手段の６又は７の一方を遮断することにより、これを回避できる。
【００１３】
次に図２を用いて、スイッチング素子をオフした場合のＨブリッジの電流の流れを説明する。ステアリングがドライバーの意志と反対の方向に操向したり、負荷が大きくなって、ドライバーが操向させるために過大な力を必要とするような状況を回避することもできる。例えば第１及び第４のスイッチング素子１、４をオンし、電流が１２のように流れていたとする。ここで第４のスイッチング素子がオン故障したとすると、従来のリレー４０をオフしたとしても電流は、ダイオードにより破線１３のように電流は流れる回路を有している。そのため、ドライバーが１２方向にハンドルを回そうとすると過大な力が必要となり、車両走行に支障を及ぼすことになる。また、ドライバーが逆方向にハンドルを回すと通常のマニュアル操向が可能で、正逆回転で負荷が大きく変化するという不具合が発生することになる。一方第１のスイッチング素子１がオン故障すると、電流は破線１４のように流れ、同様な不具合が発生する。
【００１４】
以上のように従来のリレーではフェールセーフ上問題があり、例えば電磁クラッチによるメカ的に遮断する機構が必要となる。しかし、本発明では、電源系ラインとスイッチング素子の両方を同時に遮断できるスイッチ手段を用いることにより、前述のような電流が流れる回路が存在しなくなり、操向の負荷となる電流が発生せず、車両走行中の安全性を確保できる効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
次に実施の形態２ついて図３（ａ）を用いて説明する。スイッチ手段１０、１１は、モータ５の制御端子とスイッチング素子との間に介装されているものである。この構成により、モータと各スイッチング素子を遮断できるので、各スイッチング素子のオン故障、モータのコイルのショート、モータの電源との天絡、グランドとの地絡も回避できるように作用する。これにより、フェールセーフ機能を簡単に実現できる効果がある。
【００１６】
また、実施の形態１及び２ではスイッチ手段を３接点の特殊な形式なリレーを利用しているように記載しているが、単に２回路同時オン、オフ制御タイプのリレー（１０ａ、１１ａ）を利用してもよい。２回路の内各１個の接点を短絡しモータ端子に接続し、残りの各１個の接点をそれぞれスイッチング素子に接続する。この接続方法を図３（ｂ）に示す。このタイプのリレーであっても同様な効果を得ることができると共に、特殊なリレーを用いる必要がない。
【００１７】
実施の形態３．
次に実施の形態３について図４を用いて説明する。電動機２１が例えばブラシレスモータの場合を考えると、電動機駆動回路はスイッチング素子が２×３＝６個の構成となる。モータの各コイルにそれぞれ電源供給用ソーストランジスタ１５，１７，１９とグランド引き込み用シンクトランジスタ１６，１８，２０が接続されている。図４（ａ）は、モータの各コイルと各スイッチング素子との３接続点間にスイッチ手段２２，２３，２４が介装されている。これらスイッチ手段は、３接点同時接続、遮断タイプのリレーであり、電子回路（図示せず）により不具合を検出した場合、これらリレーにより電流回路を切断することが可能になる。従ってドライバーがシステムの不具合発生後、ハンドルを回転させても誘導起電力の発生はなく、正逆回転で負荷の変化はない。また、スイッチング素子のオン故障、モータコイルのショート、天絡、地絡の不具合にも対応可能である。
【００１８】
図４（ｂ）は、モータコイル同士の接続点にスイッチ手段２５を介装した装置である。この場合も電流回路は切断されているため、誘導起電力の発生はない。ただし、スイッチング素子のオン故障を考慮すると、電源ライン又はグランドラインにスイッチ手段を介装し、フェールセーフを確保する必要がある。なお、図４（ａ）と比較し、スイッチ手段は２個ですむというメリットがある。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の電動式パワーステアリング装置は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機駆動手段に電源を供給する電源供給系ラインと、２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことにより、スイッチング素子他電子回路部分を保護でき、フェールセーフを簡単に実現できる効果がある。
【００２１】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機駆動手段に電源を供給する電源供給系ラインの内、電源ラインと、２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能な第１のスイッチ手段と、同様に電源供給系ラインの内、グランドラインと、別の２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能な第２のスイッチ手段とを介装したことにより、スイッチング素子他電子回路部分、及び電動機を保護でき、さらには電動機の誘導起電力を流す回路が遮断できるので、ステアリングの操向負荷変化の発生を防止できる効果がある。
【００２２】
また、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機の制御端子と、２個のスイッチング素子同士との少なくとも３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことにより、スイッチング素子他電子回路部分、及び電動機を保護でき、さらには電動機の誘導起電力を流す回路が遮断できるので、ステアリングの操向負荷変化の発生を防止できる効果がある。
【００２３】
さらにまた、この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動機の各相コイル巻線同士の３接続点を同時に接続、遮断可能なスイッチ手段を介装したことにより、電動機の誘導起電力を流す回路が遮断できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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内電動機駆動回路を示す回路図である。
【図２】  従来装置による電流の流れを示した回路図である。
【図３】  実施の形態２による電動機駆動回路を示す回路図である。
【図４】  実施の形態３による電動機駆動回路を示す回路図である。
【図５】  従来装置による電動機駆動回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１〜４  スイッチング素子、５  モータ（電動機）、６，７  スイッチ手段、１５〜２０  スイッチング素子、２１  電動機、２２〜２５  スイッチ手段。
【図１】
0003642240.tif 000002
【図２】
0003642240.tif 000003
【図３】
0003642240.tif 000004
【図４】
0003642240.tif 000005
【図５】
0003642240.tif 000006