(57)【要約】【課題】  インバータ回路の作動異常時におけるリレー回路の破壊を確実に防止する車両の電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】  電子制御ユニット２１は、モータ駆動回路２５のインバータ回路部２５ａを構成する複数のスイッチング素子の作動に異常が発生した場合、インバータ回路部２５ａの複数のスイッチング素子を全て開状態に制御し、リレー回路部２５ｂに電流が流れないようにする。そして、電子制御ユニット２１は、リレー回路部２５ｂに電流が流れない状態にした後、リレー回路部２５ｂを構成する複数のリレーのうち、インバータ回路部２５ａにおける作動異常の発生したスイッチング素子とＥＰＳモータ１５とを接続するリレーを遮断状態に切り替える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操作に対してアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータを駆動させるために直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と同インバータ回路の下流側に設けられて前記電動モータへの通電を許容または遮断するリレー回路とを有するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路の作動を制御して前記アシスト力を前記モータに発生させる制御手段とを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、
前記インバータ回路の作動に異常が発生したとき、前記リレー回路に電流が流れない状態にした後に、前記リレー回路を遮断状態に切り替えることを特徴とする車両の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ハンドルの操作に対してアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータを駆動させるために直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と同インバータ回路の下流側に設けられて前記電動モータへの通電を許容または遮断するリレー回路とを有するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路の作動を制御して前記アシスト力を前記モータに発生させる制御手段とを備えた車両の電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に示す電動パワーステアリング装置は知られている。この従来の電動パワーステアリング装置は、ＭＯＳＦＥＴからなる電力変換部と、電力変換部と三相ブラシレスＤＣモータとの間に設けられるリレーとを備えており、ＭＯＳＦＥＴのいずれかが短絡故障したとき、短絡故障したＭＯＳＦＥＴと三相ブラシレスＤＣモータとの接続をリレーが遮断するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３５１５５号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置においては、電力変換部を構成するＭＯＳＦＥＴの作動に異常が発生した場合、リレーに流れる電力を遮断することなく、リレーを遮断状態に切り替える。この場合、遮断状態への切り替えに伴って、過大な電流が流れてリレーが破壊される可能性があるため、リレーの遮断容量を大きくする必要がある。そして、遮断容量を大きくすることにより、リレー自体が大型化したり制御装置が大型化する場合がある。
【０００５】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、インバータ回路の作動異常時におけるリレー回路の破壊を確実に防止する車両の電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操作に対してアシスト力を付与する電動モータと、この電動モータを駆動させるために直流電流を交流電流に変換するインバータ回路と同インバータ回路の下流側に設けられて前記電動モータへの通電を許容または遮断するリレー回路とを有するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路の作動を制御して前記アシスト力を前記モータに発生させる制御手段とを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記インバータ回路の作動に異常が発生したとき、前記リレー回路に電流が流れない状態にした後に、前記リレー回路を遮断状態に切り替えることにある。
【０００７】
この場合、前記制御手段は、例えば、前記インバータ回路の作動に異常が発生したとき、前記インバータ回路の作動を停止させて前記リレー回路に電流が流れない状態にした後に、前記リレー回路を遮断状態に切り替えるとよい。より具体的には、前記制御手段は、前記インバータ回路を構成する複数のスイッチング素子を開状態に制御して前記リレー回路に電流が流れない状態にした後に、前記リレー回路を遮断状態に切り替えるとよい。
【０００８】
これらによれば、制御手段は、モータ駆動回路のインバータ回路に作動異常（例えば、インバータ回路を構成するスイッチング素子のいずれかに短絡異常）が生じているときには、例えば、インバータ回路の作動を停止させてリレー回路に電流が流れない状態にしてから遮断状態に切り替える。これにより、遮断容量の小さなリレー回路を採用した場合であっても、リレー回路は遮断状態に切り替えられること伴って過大な電流による破壊を生じない。そして、遮断容量の小さなリレー回路を採用することができるため、例えば、リレー回路の体格をコンパクトに形成することができ、その結果、モータ駆動回路やこの回路の作動を制御する制御手段全体の体格をコンパクトに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１のモータ駆動回路の回路図である。
【図３】図１の電子制御ユニットによって実行される遮断制御プログラムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０を概略的に示している。
【００１１】
この電動パワーステアリング装置１０は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させるために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、ステアリングシャフト１２の上端に固定されており、ステアリングシャフト１２の下端は、転舵ギアユニットＵに接続されている。
【００１２】
転舵ギアユニットＵは、例えば、ラックアンドピニオン式を採用したギアユニットであり、ステアリングシャフト１２の下端に一体的に組み付けられたピニオンギア１３の回転がラックバー１４に伝達されるようになっている。また、転舵ギアユニットＵには、運転者によって操舵ハンドル１１に入力される操作力（より具体的には、操舵トルク）を軽減するための電動モータ１５（以下、この電動モータ１５をＥＰＳモータ１５という）が設けられている。ここで、ＥＰＳモータ１５は、例えば、三相ＤＣブラシレスモータであり、後述する電気制御装置２０によって駆動制御される。そして、ＥＰＳモータ１５が発生するアシスト力（より具体的には、アシストトルク）がラックバー１４に伝達されるようになっている。
【００１３】
この構成により、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に伴うステアリングシャフト１２の回転トルク（すなわち、操舵トルク）がピニオンギア１３を介してラックバー１４に伝達されるとともに、ＥＰＳモータ１５のアシストトルクがラックバー１４に伝達される。これにより、ラックバー１４は、ピニオンギア１３からの回転トルクおよびＥＰＳモータ１５のアシストトルクによって軸線方向に変位する。したがって、ラックバー１４の両端に接続された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、左右方向に転舵されるようになっている。
【００１４】
次に、上述したＥＰＳモータ１５の作動を制御する電気制御装置２０について、図１および図２を用いて説明する。
【００１５】
電気制御装置２０は、制御手段としての電子制御ユニット２１を備えている。電子制御ユニット２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものである。そして、電子制御ユニット２１は、後述するプログラムを含む各種プログラムを実行することにより、ＥＰＳモータ１５を駆動制御する。このため、電子制御ユニット２１の入力側には、操舵トルクセンサ２２、モータ回転角センサ２３および車速センサ２４が接続されている。操舵トルクセンサ２２は、ステアリングシャフト１２に組み付けられていて、運転者が操舵ハンドル１１を回動操作することによってステアリングシャフト１２に入力する操舵トルクＴを検出し、この検出した操舵トルクＴに応じた信号を電子制御ユニット２１に出力する。モータ回転角センサ２３は、ＥＰＳモータ１５に組み付けられていて、予め設定された基準回転位置からの回転角Θを検出し、この検出した回転角Θに応じた信号を電子制御ユニット２１に出力する。車速センサ２４は、車両の車速Ｓを検出し、この検出した車速Ｓに応じた信号を電子制御ユニット２１に出力する。
【００１６】
一方、電子制御ユニット２１の出力側には、ＥＰＳモータ１５を駆動制御するためのモータ駆動回路２５が接続されている。モータ駆動回路２５は、図１に示すように、インバータ回路部２５ａとリレー回路部２５ｂとから構成される。
【００１７】
インバータ回路部２５ａは、図２に具体的に示すように、バッテリＢからリレーＲ０を介して供給される直流電流を３相の交流電流に変換する３相インバータ回路を構成するものであり、スター結線（Ｙ結線）されたＥＰＳモータ１５の電磁コイルＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３にそれぞれ対応したスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２を有している。スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２は、それぞれ、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ３１がＨｉｇｈ側（高電位側）、スイッチング素子ＳＷ１２，ＳＷ２２，ＳＷ３２がＬｏｗ側（低電位側）に対応するとともにＥＰＳモータ１５の３つの相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応し、例えば、ＭＯＳＦＥＴにより構成される。また、インバータ回路部２５ａには、ＥＰＳモータ１５に流れる電流値を検出する電流センサが各相に設けられる。
【００１８】
リレー回路部２５ｂは、図２に示すように、ＥＰＳモータ１５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相（具体的には、電磁コイルＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３）にそれぞれ対応したリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を有している。リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ、インバータ回路部２５ａとＥＰＳモータ１５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相との間の通電を許容または遮断するメカリレーである。
【００１９】
このように構成されるモータ駆動回路２５においては、電子制御ユニット２１からの信号により、インバータ回路部２５ａがオン・オフ制御されるとともにリレー回路部２５ｂが切替制御される。これにより、電子制御ユニット２１が、例えば、リレー回路部２５ｂを構成するリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を通電を許容する状態に切り替え、インバータ回路部２５ａのスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のパルス幅を制御（ＰＷＭ制御）することにより、バッテリＢからＥＰＳモータ１５に対して３相の駆動電流を供給するようになっている。一方、電子制御ユニット２１が、リレー回路部２５ｂを構成するリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３のうちのいずれかのリレーを通電を遮断する状態に切り替えることにより、遮断する状態に切り替えられたリレー以外のリレーを介してバッテリＢからＥＰＳモータ１５に対して駆動電流を供給するようになっている。さらに、電子制御ユニット２１が、インバータ回路部２５ａのスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２を全てオフ（開状態）に制御することにより、リレー回路部２５ｂのリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の切替状態にかかわらず、バッテリＢからＥＰＳモータ１５に対して駆動電流を供給しないようになっている。
【００２０】
次に、上記のように構成した電動パワーステアリング装置１０の作動について説明する。ＥＰＳモータ１５を作動させてアシストトルクを付与することができる状態においては、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ）は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して適切なアシストトルクを付与するために図示しない所定のプログラムを実行する。これにより、電子制御ユニット２１は、モータ駆動回路２５を介して３相の交流電流を供給することにより、ＥＰＳモータ１５を駆動させて適切なアシストトルクを付与することができ、操舵ハンドル１１の回動操作に必要な操舵トルクＴを低減することができる。
【００２１】
具体的に説明すると、電子制御ユニット２１は、操舵トルクセンサ２２によって検出された操舵トルクＴを入力するとともに、車速センサ２３によって検出された車速Ｓを入力する。そして、電子制御ユニット２１は、入力した操舵トルクＴと車速Ｓとに基づいて、予め設定されているアシストトルクを決定する。ここで、アシストトルクは、その大きさが、例えば、検出車速Ｓが小さくなる（低速になる）に伴って大きくなり、検出車速Ｓが大きくなる（高速になる）に伴って小さくなるように設定されている。
【００２２】
そして、電子制御ユニット２１は、アシストトルクを決定すると、この決定したアシストトルクに対応してＥＰＳモータ１５を駆動させるための駆動電流を決定し、モータ駆動回路２５、より詳しくは、インバータ回路部２５ａおよびリレー回路部２５ｂを駆動制御して決定した駆動電流をＥＰＳモータ１５に供給する。このとき、電子制御ユニット２１は、インバータ回路部２５ａに各相に対応して設けられた電流センサによって検出された電流値およびモータ回転角センサ２２によって検出された回転角Θを入力し、フィードバック制御によってＥＰＳモータ１５を適切に駆動させる。これにより、ＥＰＳモータ１５は、電子制御ユニット２１によって決定されたアシストトルクをラックバー１４に伝達する。
【００２３】
ところで、電子制御ユニット２１は、モータ駆動回路２５を介してＥＰＳモータ１５を駆動させるときに、インバータ回路部２５ａに各相に対応して設けられた電流センサによって検出された電流値を入力する。そして、電子制御ユニット２１は、入力した各相の電流値の変化に基づいて、インバータ回路部２５ａを構成するスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のいずれかに、例えば、短絡異常が生じているときには、リレー回路部２５ｂを構成するリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３のうち短絡異常を生じているスイッチング素子を含む相に設けられたリレーを遮断状態に切り替える。この場合、電子制御ユニット２１は、図３に示す遮断制御プログラムを実行することにより、該当するリレーを遮断状態に切り替える。以下、この遮断制御プログラムを具体的に説明する。
【００２４】
電子制御ユニット２１は、図３に示す遮断制御プログラムをステップＳ１０にて、所定に短い時間間隔により繰り返し実行する。そして、電子制御ユニット２１は、ステップＳ１１にて、インバータ回路部２５ａを構成するスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のいずれかに作動異常（例えば、短絡異常）が生じているか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット２１は、インバータ回路部２５ａに各相に対応して設けられた電流センサから入力した各相の検出電流値が、例えば、ＰＷＭ制御を実行しているにもかかわらず変化しないときには、スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のいずれかに短絡異常が生じている。この場合、電子制御ユニット２１は、ステップＳ１１にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２に進む。一方、入力した各相の検出電流値がＰＷＭ制御に応じて変化しているときには、スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のいずれにも短絡異常が生じていないため、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１１を繰り返し実行する。
【００２５】
ステップＳ１２においては、電子制御ユニット２１は、バッテリＢからＥＰＳモータ１５への駆動電流の供給およびＥＰＳモータ１５からバッテリＢに向けて流れる逆起電力（電流）を一旦停止するために、インバータ回路部２５ａを構成するスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２の全てをオフ（開状態）に制御する。これにより、リレー回路部２５ｂに流れる電流が一旦遮断される。そして、電子制御ユニット２１は、スイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２の全てを一旦オフ（開状態）に制御する、言い換えれば、ＥＰＳモータ１５によるアシストトルクの付与を一旦停止すると、ステップＳ１３に進む。
【００２６】
ステップＳ１３においては、電子制御ユニット２１は、リレー回路部２５ｂを構成するリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３のうち、前記ステップＳ１１の判定処理によって短絡異常の生じたスイッチング素子を含む相に組み込まれたリレーを遮断状態に切り替える。すなわち、ステップＳ１３においては、リレー回路部２５ｂに電流が流れていない状態で、該当するリレーが遮断制御される。そして、電子制御ユニット２１は、短絡異常の生じたスイッチング素子を含む相に組み込まれたリレーを遮断状態に切り替えると、前記ステップＳ１２にて一旦オフ（開状態）に制御したスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２をふたたびＰＷＭ制御によりオン・オフ制御し、ステップＳ１４にてこのプログラムの実行を一旦終了する。
【００２７】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、インバータ回路部２５ａを構成するスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２のいずれかに作動異常が生じているときには、リレー回路部２５ｂを構成するリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３に電流が流れない状態にしてから遮断制御がなされる。これにより、遮断容量の小さなリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を採用した場合であっても、リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は遮断制御に伴って過大な電流による破壊を生じない。そして、遮断容量の小さなリレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を採用することができるため、例えば、リレー回路部２５ｂの体格をコンパクトに形成することができ、その結果、モータ駆動回路２５やこの回路２５が接続される電子制御ユニット２１全体の体格をコンパクトに形成することができる。
【００２８】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００２９】
例えば、上記実施形態においては、遮断制御プログラムのステップＳ１２において、電子制御ユニット２１は、インバータ回路部２５ａを構成するスイッチング素子ＳＷ１１、ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２の全てを一旦オフ（開状態）に制御するように実施した。この場合、電子制御ユニット２１が、インバータ回路部２５ａに設けられたリレーＲ０を一旦遮断状態に切替制御して、バッテリＢからの電流を遮断するように実施することも可能である。この場合であっても、短絡異常の生じたスイッチング素子を含む相に組み込まれたリレーを遮断状態に切り替えるときには、リレー回路部２５ｂに電流が流れない状態にすることができるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００３０】
また、上記実施形態においては、ＥＰＳモータ１５を転舵ギアユニットＵに設けて、ＥＰＳモータ１５がラックバー１４にアシストトルクを伝達するラックアシストタイプを採用して実施した。この場合、例えば、ＥＰＳモータ１５がピニオンギア１３（ピニオンシャフト）にアシストトルクを伝達するピニオンアシストタイプやＥＰＳモータ１５がステアリングシャフト１２にアシストトルクを伝達するコラムアシストタイプを採用して実施可能であることはいうまでもない。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３１】
ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、１０…電動パワーステアリング装置、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオンギア、１４…ラックバー、１５…ＥＰＳモータ、２０…電気制御装置、２１…電子制御ユニット、２２…操舵トルクセンサ、２３…モータ回転角センサ、２４…車速センサ、２５…モータ駆動回路、２５ａ…インバータ回路部、２５ｂ…リレー回路部、Ｕ…転舵ギアユニット
【図１】
2011162100.tif 000003
【図２】
2011162100.tif 000004
【図３】
2011162100.tif 000005