(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパワー・ステアリング・シャフト又はパワー・ステアリング・ギヤを直接又は間接的に回転駆動する直流モータと、
チョッパ制御により前記直流モータに供給する電力の大きさを制御するモータ駆動回路と、
前記チョッパ制御に伴って発生するノイズの電源への伝播を低減し、かつ、前記直流モータを流れる直流電流を平滑化するフィルタ回路と、
前記モータに前記電力を供給する前記電源と前記フィルタ回路とを電気的に接続するリレースイッチと、
前記リレースイッチの開閉状態を制御する電子制御スイッチとを有するモータ制御装置において、
前記電子制御スイッチにより前記リレースイッチが開状態に制御されている時に、前記フィルタ回路のコンデンサに蓄積されている電荷を放電する放電手段と、
前記放電手段による前記放電実施後、前記電子制御スイッチにより前記リレースイッチが開状態に制御されている時に、前記リレースイッチを介する２点間の電位差を検出し、この電位差が所定の基準値に満たない場合に前記リレースイッチの短絡状態を検知するリレースイッチ短絡検知手段と、
前記リレースイッチ短絡検知手段により検知された前記リレースイッチの短絡状態を報知する短絡報知手段とを有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記放電手段は、前記供給電源のメインスイッチが閉じた後に動作することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記放電手段は、前記供給電源のメインスイッチが開いた後に動作することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記メインスイッチは、前記自動車のイグニッション・スイッチであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョッパ制御により供給電力を制御するモータ駆動回路と、チョッパ制御に伴って発生するノイズの電源への伝播を低減するフィルタ回路と、電源とフィルタ回路とを電気的に接続するリレースイッチとを有するモータ制御装置に関し、特に、上記のリレースイッチの短絡状態を検知する手段を有するモータ制御装置に関する。本発明は、例えば、自動車のパワー・ステアリング・シャフト又はパワー・ステアリング・ギヤを直接又は間接的に回転駆動する（アシスト・トルクを与える）直流モータのモータ制御装置に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来の電子制御装置（ＥＣＵ）９００を備えたモータ制御装置のハードウェア構成図を例示する。このモータ制御装置は、自動車のパワー・ステアリング・システムに搭載されるものである。パワー・ステアリング・システムの油圧式のギヤに対して油を供給する電動式ポンプＰは、分巻特性を有した永久磁石を用いたブラシ付きの直流モータＭによって駆動される。直流モータＭは、直流の電源１９０より、電力の供給を受けて駆動される。この直流の供給電力は、ＭＯＳＦＥＴにより構成される電子制御スイッチＳＷ１とＭＯＳＦＥＴ駆動回路１０２とからなるモータ駆動回路によりチョッパ制御される。
【０００３】
コイルＬとコンデンサＣ１，Ｃ２からなるフィルタ回路１１０は、モータを流れる直流電流に対する電流平滑化回路の役割を果たすと共に、チョッパ制御により発生するラジオノイズが電源１９０に伝播することを阻止又は緩和しており、このフィルタ回路１１０と電源１９０とは、リレースイッチ１８０により接続されている。このリレースイッチ１８０は、電子制御スイッチＳＷ１が何らかの原因により不当にＯＦＦ状態にならない場合の安全装置としても機能し、このような不測の場合、リレースイッチ１８０がＯＦＦ状態になり、電源１９０が不当な電力消費を回避できる。リレースイッチ１８０の開閉は、ＭＯＳＦＥＴにより構成される電子制御スイッチＳＷ２によって制御されており、電子制御スイッチＳＷ２がＯＮ状態のときは、リレースイッチ１８０もＯＮ状態になる。ＣＰＵ１０１は、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態になると、電子制御スイッチＳＷ２をＯＮ状態とする。これにより、リレースイッチ１８０もＯＮ状態になるため、モータＭのチョッパ制御による駆動が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
リレースイッチ１８０の電気接点は、金属容着などの原因により、短絡を起こす場合がある。このような場合には、リレースイッチ１８０は、上記の安全装置としての機能を果たさなくなる恐れがあった。そこで、リレースイッチ１８０を介する２点間の電位差を計測することにより、リレースイッチ１８０の電気接点が短絡を起こしているか否かを判断する手段が考えられる。例えば、図６の従来のモータ制御装置の点Ｂにおける電位ＶBと点Ｃにおける電位ＶCとの電位差ΔＶ（＝ＶB−ＶC）を電子制御スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態の時に測定する手段である。この手段によれば、この電位差ΔＶがある基準値以上の大きさであれば、リレースイッチ１８０は正常であると判断できる。
【０００５】
しかしながら、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態になり、リレースイッチ１８０がＯＮ状態になると、フィルタ回路１１０のコンデンサＣ１，Ｃ２に電荷が蓄積され、リレースイッチ１８０がＯＦＦ状態であっても、ＶC≒ＶBとなる場合が生じ得るため、従来のＥＣＵ９００において上記のような短絡検知手段を用いては、リレースイッチ１８０の電気接点が接触していないにも係わらず、リレースイッチ１８０の短絡状態が誤検出されてしまう恐れがあった。このため、このような短絡状態の検知は、従来、実際には行われていなかった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、上記のリレースイッチの短絡検知が容易なモータ制御装置を提供することであり、特に、例えば、自動車のパワーステアリング・システムに適用可能なリレースイッチの短絡検知手段を有するモータ制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段は、自動車のパワー・ステアリング・シャフト又はパワー・ステアリング・ギヤを直接又は間接的に回転駆動する直流モータと、チョッパ制御により前記直流モータに供給する電力の大きさを制御するモータ駆動回路と、チョッパ制御に伴って発生するノイズの電源への伝播を低減し、かつ、前記直流モータを流れる直流電流を平滑化するフィルタ回路と、モータに電力を供給する電源とフィルタ回路とを電気的に接続するリレースイッチと、このリレースイッチの開閉状態を制御する電子制御スイッチとを有するモータ制御装置において、電子制御スイッチによりリレースイッチが開状態に制御されている時に、フィルタ回路のコンデンサに蓄積されている電荷を放電する放電手段と、この放電手段による放電実施後、電子制御スイッチによりリレースイッチが開状態に制御されている時に、リレースイッチを介する２点間の電位差を検出し、この電位差が所定の基準値に満たない場合に前記リレースイッチの短絡状態を検知するリレースイッチ短絡検知手段と、リレースイッチ短絡検知手段により検知されたリレースイッチの短絡状態を報知する短絡報知手段とを備えることである。
【０００８】
また、第２の手段は、上記の第１の手段において、上記の放電手段を供給電源のメインスイッチが閉じた後に動作させることである。
【０００９】
また、第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、上記の放電手段を供給電源のメインスイッチが開いた後に動作させることである。
【００１０】
また、第４の手段は、上記の第１乃至第３のいずれか１つの手段において、上記のメインスイッチを自動車のイグニッション・スイッチとすることである。以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１１】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、モータ制御装置において、電子制御スイッチによりモータ電源のリレースイッチが開状態に制御されている時に、フィルタ回路のコンデンサに蓄積されている電荷が放電されるため、このリレースイッチが短絡していなければ、この放電後には、フィルタ回路のコンデンサには電荷の蓄積が無くなる。したがって、引き続き電子制御スイッチによりリレースイッチが開状態に制御されている時に、リレースイッチを介する２点間の電位差を検出すれば、この値より、リレースイッチの短絡状態が判定可能となり、短絡状態の誤検出も無くなる。また、検知されたリレースイッチの短絡状態をユーザに報知する短絡報知手段により、ユーザは、容易にリレースイッチの短絡を認知することができる。尚、この短絡報知手段には、例えば、パイロット・ランプやブザーやアラームなどの任意の報知装置を用いることができる。
【００１２】
図１に、リレースイッチ短絡検知処理の一般的手順を示すゼネラルフローチャートを示す。リレースイッチ短絡検知処理は、リレースイッチの開閉状態を制御する電子制御スイッチがＯＦＦ状態のときに、モータ制御装置のＣＰＵにより実行する。本リレースイッチ短絡検知処理では、まず最初に、ステップ２２０により、フィルタ回路のコンデンサに蓄積された電荷の放電処理を行う。この放電処理には、放電に必要な他の電子制御スイッチの開閉処理や放電時間待ち処理等を含む。ただし、フィルタ回路のコンデンサに蓄積された電荷の放電に電子制御スイッチの開閉操作を必要としない場合には、この放電処理は、放電時間待ちの処理だけでよい。
【００１３】
次に、ステップ２４０により、リレースイッチを介する２点間の電位差を検出する。ステップ２６０では、検出した電位差を基に、リレースイッチの短絡状態を判定し、短絡が検知された場合には、ステップ２８０の短絡の報知処理を行う。以上のリレースイッチ短絡検知処理をリレースイッチの開閉状態を制御する電子制御スイッチがＯＦＦ状態のときに実行すれば、リレースイッチ短絡検知及び短絡の報知を行うことができる。
【００１４】
尚、本リレースイッチ短絡検知処理は、上記の実行条件下で、図１に示す順序で実行すれば、何れのタイミングで行っても、リレースイッチ短絡検知及び短絡の報知を行うことができる。即ち、上記のリレースイッチ短絡検知処理は、次の何れの時期に行っても良い。ただし、下記（時期２）にて本リレースイッチ短絡検知処理を実施するためには、ＥＣＵに電源１９０以外にバックアップ・バッテリーが必要となる。
（時期１）モータ電源のメインスイッチ（イグニッション・スイッチ）がＯＮ状態に切り替わった後。
（時期２）モータ電源のメインスイッチ（イグニッション・スイッチ）がＯＦＦ状態に切り替わった後。
（時期３）リレースイッチ短絡検知処理の前半は、モータ電源のメインスイッチがＯＦＦ状態に切り替わった後、処理の後半は、モータ電源のメインスイッチがＯＮ状態に切り替わった後。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
（第１実施例）
図２に、本発明による電子制御装置（ＥＣＵ）１００を備えたモータ制御装置のハードウェア構成図を示す。このモータ制御装置は、自動車のパワー・ステアリング・システムに搭載されるものであり、ＥＣＵ１００は、従来のＥＣＵ９００（図６）と類似のものである。即ち、チョッパ制御に関しては、ＥＣＵ１００は、以下の通り従来のＥＣＵ９００と全く同等の制御を行う。
【００１６】
パワー・ステアリング・システムの油圧式のギヤに対して油を供給する電動式ポンプＰは、分巻特性を有した永久磁石を用いたブラシ付きの直流モータＭによって駆動される。直流モータＭは、バッテリー等の直流の電源１９０より、電力の供給を受けて駆動される。この直流の供給電力は、ＭＯＳＦＥＴにより構成される電子制御スイッチＳＷ１とＭＯＳＦＥＴ駆動回路１０２とからなるモータ駆動回路によりチョッパ制御される。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３，ＲＯＭ１０４を記憶装置として使用し、図略の車速計より入力した車両速度ｕに応じたモータに対する指令電圧Ｖnの演算を行い、求めた指令電圧ＶnをＭＯＳＦＥＴ駆動回路１０２に出力する。
【００１７】
しかしながら、本電子制御装置（ＥＣＵ）１００（図２）は、ハードウェア構成上、以下の点がＥＣＵ９００とは異なっている。即ち、ＥＣＵ１００には、Ａ／Ｄ変換器１０５と、帰還抵抗器を有するアナログ増幅器より成る電圧検知器１０６が図示する様に配置され、電圧検知器１０６は、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態で且つ電子制御スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態の時に、点Ｃと点Ｂの電位差ΔＶ（＝ＶB−ＶC）をＡ／Ｄ変換器１０５に出力する。ＣＰＵ１０１は、電位差ΔＶの値をＡ／Ｄ変換器１０５を介して入力する。
【００１８】
本モータ制御装置（図２）において、前記リレースイッチ短絡検知処理（図１）をより具体的に実施するためのアルゴリズムを図３に示す。図３は、本実施例における短絡検知ルーチン１のフローチャートである。本ルーチン１は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１により、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態に切り替わった直後に実行されるものである。即ち、本ルーチン１では、前記（時期１）を採用している。
【００１９】
本ルーチン１では、まず最初に、ステップ３１０により電子制御スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にする（以下単に、ＳＷ２をＯＦＦするなどと言う）。本ステップは、ステップ３２０以下の短絡検知処理がＳＷ２がＯＦＦ状態の基で実行されることを保証するためのものであるので、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態に切り替わった直後にこの状態が保証されていれば、無くとも良い。
【００２０】
次に、ステップ３２０〜ステップ３４０においては、図１のステップ２２０に相当する放電処理を行う。即ち、ステップ３２０では、モータ駆動回路のＳＷ１をＯＮする。これにより、フィルタ回路１１０のコンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積されていた電荷がＳＷ１を通って放電される。ステップ３３０では、この放電に必要な所定の時間を待つための処理を行う。例えば、タイマを使ってタイマ割り込み待ちをしたり、所定回数のループ処理を行うなどの方法により、この放電完了待ちを行うことができる。以上の処理により、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄積されていた電荷は、リレースイッチ１８０が短絡を起こしていない限り、十分に放電（アース）される。ステップ３４０では、ＳＷ１をＯＦＦする。
【００２１】
次に、ステップ３５０においては、図１のステップ２４０に相当する電位差の検知を行う。即ち、ステップ３５０では、点Ｃと点Ｂの電位差ΔＶ（＝ＶB−ＶC）をＡ／Ｄ変換器１０５を介して入力する。ステップ３６０では、図１のステップ２６０に相当する短絡の判定を行う。即ち、本ステップでは、所定の電圧εと上記の電位差ΔＶとの大小関係を判定し、ΔＶ＞εなる場合にはステップ３８０へ、そうでない場合にはステップ３７０へ処理を移す。例えば、電源電圧ＶBが１２〔Ｖ〕程度の場合には、εは６〔Ｖ〕程度でよい。εの値をＶBに近づけ過ぎると上記の放電時間を十分に長くしなければならなくなり、逆にεの値を小さくし過ぎるとリレースイッチ１８０の短絡が検知できなくなる恐れが生じる。
【００２２】
ステップ３７０では、図１のステップ２８０に相当する短絡の報知を行う。即ち、本ステップでは、運転席の図略のフロント・パネルの報知ランプを点燈するとともにモータを停止させる等の異常処理を行う。一方、ステップ３８０以下では、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態に切り替わった直後の従来処理を実行する。即ち、ステップ３８０では、ＳＷ２をＯＮする。これにより、リレースイッチ１８０がＯＮ状態となり、モータＭに対する電力の供給が可能となる。ステップ３９０では、チョッパ制御によりモータＭを駆動する。
【００２３】
以上のように、リレースイッチ短絡検知処理を実行すれば、リレースイッチ短絡検知及び短絡の報知を行うことができる。
【００２４】
（第２実施例）
本実施例も、上記の第１実施例と同様にＥＣＵ１００を有する図２のモータ制御装置において実施するものである。上記の第１実施例では、前記（時期１）において、リレースイッチ短絡検知処理を短絡検知ルーチン１により実行したが、本実施例では、このリレースイッチ短絡検知処理を前記（時期３）において、図４、５に示す短絡検知ルーチン２，３により実行する。
【００２５】
図４に、本実施例の短絡検知ルーチン２のフローチャートを示す。本ルーチン２は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１により、イグニッション・スイッチＩＧがＯＦＦ状態に切り替わった直後に実行されるものである。本ルーチンでは、ステップ３１０〜３４０までの一連の処理を第１実施例の短絡検知ルーチン１と全く同様に実行する。
【００２６】
図５に、本実施例の短絡検知ルーチン３のフローチャートを示す。本ルーチン３は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１０１により、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態に切り替わった直後に実行されるものである。本ルーチンでは、ステップ３５０〜３９０までの一連の処理を第１実施例の短絡検知ルーチン１と全く同様に実行する。以上のように、リレースイッチ短絡検知処理を実行すれば、第１実施例の短絡検知ルーチン１と同様にリレースイッチ短絡検知及び短絡の報知を行うことができる。
【００２７】
尚、ＥＣＵ１００を有する図２のモータ制御装置においては、イグニッション・スイッチＩＧがＯＦＦ状態の時には、電圧検知器１０６の正端子に点Ｂの電位ＶBを入力することができない。従って、本モータ制御装置においては、イグニッション・スイッチＩＧがＯＮ状態の時にしかステップ３５０を実行することができず、よって、前記（時期２）を採用することはできない。以下、前記（時期１），（時期２），（時期３）の何れのタイミングによっても、リレースイッチ短絡検知処理を実行することができるモータ制御装置について説明する。（ただし、前述のように（時期２）にてリレースイッチ短絡検知処理を実施するためには、ＥＣＵにバックアップ・バッテリーが必要となる。）
【００２８】
また、第１、第２実施例のモータ制御装置（図２）においては、電圧検知器１０６の正端子は、イグニッション・スイッチＩＧを通して点Ｂに接続されていたが、電圧検知器１０６の正端子は、イグニッション・スイッチＩＧを経由せずに直接点Ｂに接続しても良い。このように電圧検知器１０６の正端子を接続すれば、バックアップ・バッテリーの導入により、（時期１）、（時期２）、（時期３）の何れのタイミングにおいても上記のリレースイッチ短絡検知処理を実施することが可能となる。
【００２９】
また、前記ＥＣＵ１００，ＥＣＵ２００のＡ／Ｄ変換器１０５と電圧検知器１０６は、電位ＶB，ＶCを入力するコンパレータに置き換えても良い。この場合にも、このコンパレータの比較基準値として前記電圧εを用い、かつ、前記ステップ３６０の短絡判定処理を適当に書き換えれば、所望のリレースイッチ短絡検知処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リレースイッチ短絡検知処理の一般的手順を示すゼネラルフローチャート。
【図２】本発明によるＥＣＵ１００を備えたモータ制御装置のハードウェア構成図。
【図３】本発明による短絡検知ルーチン１のフローチャート。
【図４】本発明による短絡検知ルーチン２のフローチャート。
【図５】本発明による短絡検知ルーチン３のフローチャート。
【図６】従来のＥＣＵ９００を備えたモータ制御装置のハードウェア構成図。
【符号の説明】
１０６ … アナログ増幅器
１１０ … フィルタ回路（電流平滑化回路）
１２０ … 放電回路
１８０ … リレースイッチ
１９０ … 直流電源
ＩＧ … イグニッション・スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ … 電子制御スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｃ１，Ｃ２ … コンデンサ
Ｌ … コイル
Ｍ … 直流モータ
Ｐ … 電動式油圧ポンプ
Ｒｊ … 抵抗器（ｊは自然数）
ＴＲ … 放電用トランジスタ
ＶB … 電源電圧
【図１】
0003572973.tif 000002
【図２】
0003572973.tif 000003
【図３】
0003572973.tif 000004
【図４】
0003572973.tif 000005
【図５】
0003572973.tif 000006
【図６】
0003572973.tif 000007