(57)【要約】【課題】  異常検出によって電源リレーをオフした後、対象素子がショートしていないことを確認した上で、システムを作動復帰できる操舵システムの作動復帰方法を提供する。【解決手段】  作動復帰方法は、トランジスタをオンしてコイル後コンデンサと出力用コンデンサを充電するステップ（Ｓ１２）と、トランジスタをオフするステップ（Ｓ１３）と、コイル後電圧ＶＢ、昇圧電圧ＶＣが上昇することを確認するステップ（Ｓ１４）とを含む。また、電源リレーをオンして仮復帰するステップ（Ｓ１５）と、昇圧制御を実行するステップ（Ｓ１７）と、昇圧電圧ＶＣが上昇することを確認するステップ（Ｓ１８）とを含む。以上のステップにて、昇圧ＭＯＳ、降圧ＭＯＳのいずれもショートしていないと判定した場合、電源リレーのオン状態を確定することにより、操舵システムの作動を復帰する（Ｓ１９）。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ電圧を供給する昇圧用電源端子と、
電源リレーと、
入力端が前記昇圧用電源端子に前記電源リレーを介して直列に接続されるコイル、
一端が前記コイルの出力端に接続され、他端が接地される昇圧用スイッチング素子、
アノード端が前記コイルの出力端に前記スイッチング素子と並列に接続され、カソード端からアノード端への電流の逆流を防止する逆流防止用素子、
及び、一端が前記逆流防止素子のカソード端に接続され、他端が接地される出力用コンデンサを有する昇圧回路と、
前記昇圧用スイッチング素子の制御端子に接続され、前記昇圧用スイッチング素子をオン／オフすることにより昇圧制御を実行する昇圧回路制御手段と、
前記電源リレーをオン／オフすることにより、前記コイルの入力端へ前記バッテリ電圧を供給し、または供給を停止する電源リレー制御手段と、
前記コイルの入力端の電圧であるコイル前電圧と、前記コイルの出力端の電圧であるコイル後電圧と、前記出力用コンデンサの正極側の電圧である昇圧電圧とのうち少なくとも一つの電圧値を監視し、前記昇圧用スイッチング素子及び前記逆流防止用素子がショートしている可能性を検出する電圧モニタ手段と、
を備え、
入力される前記バッテリ電圧を昇圧して、ステアリングホイールの操舵を補助するための前記昇圧電圧を出力するとともに、
前記電圧モニタ手段が前記昇圧用スイッチング素子または前記逆流防止用素子の少なくとも一方がショートしている可能性を検出した場合、前記電源リレー制御手段が前記電源リレーをオフして操舵システムの作動を停止する操舵システムの昇圧制御装置であって、
前記昇圧回路に判定電圧を供給するチャージ用電源端子と、
前記コイルの出力端と前記チャージ用電源端子の間に接続されるチャージ用スイッチング素子と、
前記チャージ用スイッチング素子の制御端子に接続され、前記チャージ用スイッチング素子をオン／オフすることにより、前記コイルの出力端へ前記判定電圧を供給し、または供給を停止するチャージ回路制御手段と、
をさらに備え、
前記電源リレー制御手段が前記電源リレーをオフした後、
前記チャージ回路制御手段がチャージ用スイッチング素子をオン／オフして前記昇圧回路に前記判定電圧を供給し、または供給を停止する動作と、
前記昇圧回路制御手段または前記リレー制御手段による所定の動作とを通じて、
前記電圧モニタ手段が監視する前記コイル前電圧、前記コイル後電圧、前記昇圧電圧のうち少なくとも一つの電圧値に基づき、前記昇圧用スイッチング素子及び前記逆流防止用素子がショートしているか否かを判定し、
そのいずれもショートしていないと判定した場合、前記電源リレー制御手段が前記電源リレーをオンして操舵システムの作動を復帰することを特徴とする操舵システムの昇圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵システムの昇圧制御装置により実行される操舵システムの作動復帰方法であって、
操舵システムの作動を復帰するステップに先立って、
前記チャージ回路制御手段が前記チャージ用スイッチング素子をオンすることにより、前記判定電圧を供給して前記出力用コンデンサを充電するステップと、
前記チャージ回路制御手段が前記チャージ用スイッチング素子をオフするステップと、
前記電圧モニタ手段が、前記コイル後電圧または前記昇圧電圧が上昇することを確認することにより、前記昇圧用スイッチング素子がショートしているか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする操舵システムの作動復帰方法。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵システムの作動復帰方法において、
前記昇圧用スイッチング素子がショートしているか否かを判定するステップにて前記昇圧用スイッチング素子がショートしていないと判定した場合、
続いて、前記電源リレー制御手段が前記電源リレーをオンして仮復帰するステップと、
前記昇圧回路制御手段が前記昇圧制御を実行するステップと、
前記電圧モニタ手段が、前記昇圧電圧が上昇することを確認することにより、前記逆流防止用素子がショートしているか否かを判定するステップと、
前記逆流防止用素子がショートしていないと判定した場合、前記電源リレー制御手段が前記電源リレーのオン状態を確定することにより、操舵システムの作動を復帰するステップと、
をさらに含むことを特徴とする操舵システムの作動復帰方法。
【請求項４】
請求項２に記載の操舵システムの作動復帰方法において、
前記昇圧用スイッチング素子がショートしているか否かを判定するステップにて前記昇圧用スイッチング素子がショートしていないと判定した場合、
続いて、前記昇圧回路制御手段が前記昇圧用スイッチング素子をオンすることにより、前記出力用コンデンサを放電させるステップと、
前記電圧モニタ手段が前記コイル後電圧と前記昇圧電圧とを比較することにより、前記逆流防止用素子がショートしているか否かを判定するステップと、
前記逆流防止用素子がショートしていないと判定した場合、前記電源リレー制御手段が前記電源リレーをオンすることにより、操舵システムの作動を復帰するステップと、
をさらに含むことを特徴とする操舵システムの作動復帰方法。
【請求項５】
請求項２に記載の操舵システムの作動復帰方法において、
前記昇圧用スイッチング素子がショートしているか否かを判定するステップにて前記昇圧用スイッチング素子がショートしていないと判定した場合、
続いて、前記昇圧回路制御手段が前記昇圧用スイッチング素子をオンすることにより、前記出力用コンデンサを放電させるステップと、
前記電圧モニタ手段が前記昇圧電圧の低下速度を監視することにより、前記逆流防止用素子がショートしているか否かを判定するステップと、
前記逆流防止用素子がショートしていないと判定した場合、前記電源リレー制御手段が前記電源リレーをオンすることにより、操舵システムの作動を復帰するステップと、
をさらに含むことを特徴とする操舵システムの作動復帰方法。
【請求項６】
請求項３に記載の操舵システムの作動復帰方法において、
前記電源リレーをオンして仮復帰するステップに続いて、
前記電圧モニタ手段が前記コイル後電圧または前記昇圧電圧と、前記バッテリ電圧とを比較することにより、前記昇圧用電源端子がショートしているか否かを判定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の操舵システムの作動復帰方法。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載の操舵システムの作動復帰方法において、
前記チャージ用スイッチング素子をオンするステップに先立って、
前記電圧モニタ手段が前記コイル後電圧及び前記昇圧電圧の所定時間での変化量が一定値以下であることを確認するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の操舵システムの作動復帰方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイールの操舵を補助する操舵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２、３に参照されるように、従来、車両において操舵システムとして電動パワーステアリング装置が知られている。これらの電動パワーステアリング装置では、入力されるバッテリ電圧を昇圧してモータ駆動装置に供給する昇圧回路を備えている。特許文献２、３では、昇圧回路は、コイル、スイッチング素子、逆流防止用素子、コンデンサ、及び昇圧回路制御装置から構成されている。
特許文献１の昇圧回路も同様の構成である。ただし、素子または装置の名称は、コイルに対しインダクタ、スイッチング素子に対し昇圧用スイッチ、逆流防止用素子に対しダイオード、昇圧回路制御装置に対し昇降圧駆動回路である。
なお、スイッチング素子として具体的にはトランジスタ、例えばｎチャネル型のＭＯＳ電解効果トランジスタが用いられる。以下、ＭＯＳ電解効果トランジスタを単に「ＭＯＳ」と記す。
【０００３】
昇圧回路は、スイッチング素子がオンの時、コイルに誘起エネルギーが蓄積され、スイッチング素子がオフの時、逆流防止用素子の許容方向に電流が流れ、コンデンサを充電する。このオン／オフを繰り返すことにより、昇圧電圧が上昇する。
【０００４】
昇圧回路制御装置は、昇圧電圧をフィードバックして、昇圧電圧が目標値に達するように、スイッチング素子における下式のα値、いわゆるオンデューティ比を制御する。
α（％）＝オン時間／（オン時間＋オフ時間）  ・・・（式１）
【０００５】
また、逆流防止用素子であるダイオードに並列に降圧用スイッチを用いるのは次の理由による。スイッチング素子がオフの時、降圧用スイッチをオンすることにより、コイルからの電流は抵抗の大きいダイオードを通らずに、抵抗の小さい降圧用スイッチを通ってコンデンサを充電することができる。その方がダイオードの発熱が小さくなり、昇圧回路全体として発熱を抑制することができるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８８５６２１号公報
【特許文献２】特開２００３−３１９６９９号公報
【特許文献３】特開２００９−４０１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この昇圧回路に用いられるスイッチング素子がショート故障する場合がある。ここでは、スイッチング素子を、昇圧ＭＯＳ及び降圧ＭＯＳと称する。昇圧ＭＯＳ及び降圧ＭＯＳのショート故障とは、スイッチオフ時にドレイン、ソース間が短絡する故障である。
昇圧ＭＯＳがショートすればスイッチオフ時にコイルから大電流が流れ、昇圧ＭＯＳが発熱する可能性がある。また、降圧ＭＯＳがショートした場合は、降圧ＭＯＳ後の昇圧電圧が目標値まで上がらないため、フィードバック制御により、昇圧ＭＯＳの昇圧動作を促進しようとオンデューティ比の増加を繰り返す。その結果、昇圧ＭＯＳは限りなくオンデューティ比１００％、すなわち常時オンの状態に近づき、ショート時に匹敵する大電流が流れる可能性がある。
【０００８】
これを防止するため、システム作動中、異常検出対象となる素子が接続される所定の回路上の点の電圧を常に監視することにより、対象素子のショートの可能性を検出する方法が考えられる。すなわち、本来ならばオンしない箇所がオンすることにより、所定の回路上の点に保持されるべき電圧が低下するなどの因果関係があるのであれば、その点の電圧が低下した場合、「対象素子がショートしている可能性があり異常である」と判断することができる。対象素子のショートの可能性を検出した場合、「電源リレーをオフし、昇圧回路へのバッテリ電源の供給を即座に停止する」という処理を行うことにより、大電流の発生を未然に回避することができる。
【０００９】
そして、この処理はきわめて短時間、具体的には１００分の１秒のオーダーで行わなければならない。しかし一方、処理時間を短くすればするほど検出エラーが発生しやすくなる。すなわち、現実は対象素子がショートしていないにもかかわらず、別の「エラー要因」によって監視点の電圧が偶発的に低下した時に異常と判断して、電源リレーをオフする場合が発生する。
【００１０】
この「エラー要因」には、例えば昇圧用電源端子の「瞬断」がある。「瞬断」とは、端子の接触部が振動などにより瞬間的に離れる現象をいう。「瞬断」が起こってもシステムに実質的な影響はない。対象素子が現実にショートした場合は、的確に異常を検出し即座にシステムの作動を停止する必要がある一方で、「瞬断」のような実質的影響のないエラー要因によって誤って異常検出がなされ、頻繁にシステムの作動停止に至るのは問題である。
【００１１】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、エラー要因による異常検出によって電源リレーをオフした場合、対象素子がショートしていないことを確認した上で、システムを作動復帰できる操舵システムの昇圧制御装置を提供することにある。
また、その昇圧制御装置による操舵システムの作動復帰方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の操舵システムの昇圧制御装置は、前提として（ａ）〜（ｆ）の構成要素を含む。ここで、「：」以下は、その構成要素を説明する。
（ａ）昇圧用電源端子：バッテリ電圧を供給する。
（ｂ）電源リレー
（ｃ）昇圧回路：（ｃ−１）〜（ｃ−４）の素子から構成される。
（ｃ−１）コイル：入力端が昇圧用電源端子に電源リレーを介して直列に接続される。
（ｃ−２）昇圧用スイッチング素子：一端が前記コイルの出力端に接続され、他端が接地される。具体的には、昇圧ＭＯＳを使用しうる。
（ｃ−３）逆流防止用素子：アノード端が前記コイルの出力端に前記スイッチング素子と並列に接続され、カソード端からアノード端への電流の逆流を防止する。具体的には、寄生ダイオードを伴う降圧ＭＯＳを使用しうる。
（ｃ−４）出力用コンデンサ：一端が前記逆流防止素子のカソード端に接続され、他端が接地される。
【００１３】
（ｄ）昇圧回路制御手段：昇圧用スイッチング素子の制御端子に接続され、昇圧用スイッチング素子をオン／オフすることにより昇圧制御を実行する。
（ｅ）電源リレー制御手段：電源リレーをオン／オフすることにより、コイルの入力端へバッテリ電圧を供給し、または供給を停止する。
（ｆ）電圧モニタ手段：次の電圧のうち少なくとも一つの電圧値を監視し、昇圧用スイッチング素子及び逆流防止用素子がショートしている可能性を検出する。
（電圧Ａ）コイル前電圧：コイルの入力端の電圧。
（電圧Ｂ）コイル後電圧：コイルの出力端の電圧。
（電圧Ｃ）昇圧電圧：出力用コンデンサの正極側の電圧。
【００１４】
構成要素（ａ）〜（ｆ）を含む構成による作用は、（イ）、（ロ）である。
（イ）入力されるバッテリ電圧を昇圧して、ステアリングホイールの操舵を補助するための昇圧電圧を出力する。
（ロ）電圧モニタ手段が昇圧用スイッチング素子または逆流防止用素子の少なくとも一方がショートしている可能性を検出した場合、電源リレー制御手段が電源リレーをオフして操舵システムの作動を停止する。
【００１５】
請求項１に記載の操舵システムの昇圧制御装置は、さらに、（ｇ）〜（ｉ）の構成要素を含むことを特徴とする。
（ｇ）チャージ用電源端子：昇圧回路に判定電圧を供給する。
（ｈ）チャージ用スイッチング素子：コイルの出力端とチャージ用電源端子の間に接続される。具体的には、トランジスタを使用しうる。
（ｉ）チャージ回路制御手段：チャージ用スイッチング素子の制御端子に接続され、チャージ用スイッチング素子をオン／オフすることにより、コイルの出力端へ判定電圧を供給し、または供給を停止する。
【００１６】
構成要素（ａ）〜（ｉ）を含む構成による作用は、（ハ）、（ニ）である。
（ハ）電源リレー制御手段が前記電源リレーをオフした後、「チャージ回路制御手段がチャージ用スイッチング素子をオン／オフして昇圧回路に判定電圧を供給し、または供給を停止する動作」と、「昇圧回路制御手段またはリレー制御手段による所定の動作」とを通じて、電圧モニタ手段が監視するコイル前電圧、コイル後電圧、昇圧電圧のうち少なくとも一つの電圧値に基づき、昇圧用スイッチング素子及び逆流防止用素子がショートしているか否かを判定する。
（ニ）そのいずれもショートしていないと判定した場合、電源リレー制御手段が電源リレーをオンして操舵システムの作動を復帰する。
【００１７】
これにより、作用（ロ）において、「昇圧用スイッチング素子または逆流防止用素子の少なくとも一方がショートしている可能性がある」と判断したが、現実にはいずれの素子もショートしておらず、エラー要因による異常検出によって電源リレーをオフした場合、作用（ハ）において、そのいずれもショートしていないことを確認した上で、作用（ニ）において、操舵システムの作動を復帰することができるという効果を奏する。
【００１８】
請求項２〜７には、請求項１に記載の操舵システムの昇圧制御装置により実行される操舵システムの作動復帰方法が記載されている。以下、請求項ごとにそれらの発明特定事項となるステップを説明する。なお、説明の都合上、ステップの番号は、請求項２〜７を通して付してあるため、番号が飛んでいるところがある。また、（７）と（７Ｂ）、（８）と（８Ｂ）、（８Ｃ）は別のパターンの作動復帰方法において対応するステップである。
【００１９】
請求項２に記載の操舵システムの作動復帰方法では、操舵システムの作動を復帰するステップに先立って、下記（２）〜（４）のステップが実行される。
（２）チャージ回路制御手段がチャージ用スイッチング素子をオンすることにより、判定電圧を供給して出力用コンデンサを充電するステップ
（３）チャージ回路制御手段がチャージ用スイッチング素子をオフするステップ
（４）電圧モニタ手段が、コイル後電圧または昇圧電圧が上昇することを確認することにより、昇圧用スイッチング素子がショートしているか否かを判定するステップ
【００２０】
これにより、昇圧用スイッチング素子がショートしていないと判定した場合は、作動復帰のための第１の条件が成立したとみなすことができる。一方、昇圧用スイッチング素子がショートしていると判定した場合は、異常判定を確定し、操舵システムを停止することができる。
【００２１】
上記（４）のステップにて昇圧用スイッチング素子がショートしていないと判定した場合、続いて実行される３パターンの作動復帰方法が請求項３、４、５に記載されている。
請求項３に記載の操舵システムの作動復帰方法では、（４）のステップに続いて下記（５）〜（９）のステップを実行する。
（５）電源リレー制御手段が電源リレーをオンして仮復帰するステップ
（７）昇圧回路制御手段が昇圧制御を実行するステップ
（８）電圧モニタ手段が、昇圧電圧が上昇することを確認することにより、逆流防止用素子がショートしているか否かを判定するステップ
（９）逆流防止用素子がショートしていないと判定した場合、電源リレー制御手段が電源リレーのオン状態を確定することにより、操舵システムの作動を復帰するステップ
【００２２】
これにより、逆流防止用素子がショートしていないと判定した場合は、作動復帰のための第２の条件が成立したとみなし、作動復帰を実行することができる。一方、逆流防止用素子がショートしていると判定した場合は、異常判定を確定し、操舵システムを停止することができる。
【００２３】
請求項４に記載の操舵システムの作動復帰方法では、（４）のステップに続いて下記（７Ｂ）〜（９）のステップを実行する。
（７Ｂ）昇圧回路制御手段が昇圧用スイッチング素子をオンすることにより、出力用コンデンサを放電させるステップ
（８Ｂ）電圧モニタ手段がコイル後電圧と昇圧電圧とを比較することにより、逆流防止用素子がショートしているか否かを判定するステップ
（９）逆流防止用素子がショートしていないと判定した場合、電源リレー制御手段が電源リレーをオンすることにより、操舵システムの作動を復帰するステップ
これにより、請求項３に記載の方法よりも少ないステップ数で同様の効果を奏する。
【００２４】
請求項５に記載の操舵システムの作動復帰方法は、請求項４に記載の方法に対し、（８Ｂ）にかわって下記（８Ｃ）のステップを実行する。
（８Ｃ）電圧モニタ手段が昇圧電圧の低下速度を監視することにより、逆流防止用素子がショートしているか否かを判定するステップ
これによっても、請求項３、４に記載の方法と同様の効果を奏する。
【００２５】
請求項６に記載の操舵システムの作動復帰方法では、請求項３に記載の作動復帰方法において、（５）のステップに続いて、下記（６）のステップをさらに実行する。
（６）電圧モニタ手段がコイル後電圧または昇圧電圧と、バッテリ電圧とを比較することにより、昇圧用電源端子が断線しているか否かを判定するステップ
これにより、昇圧用電源端子が瞬断ではなく現実に断線していたため異常検出された場合に、その原因を特定できる。
【００２６】
請求項７に記載の操舵システムの作動復帰方法では、請求項２〜６に記載の作動復帰方法に共通して、（２）のチャージ用スイッチング素子をオンするステップに先立って、下記（１）のステップをさらに実行する。
（１）電圧モニタ手段がコイル後電圧及び昇圧電圧の所定時間での変化量が一定値以下であることを確認するステップ
【００２７】
上記（２）のステップで判定電圧を供給する時、電源リレーをオフした後のコイル後電圧、昇圧電圧が安定していることが望ましい。あるいは、電源リレーをオフした後、安定するのに十分な時間経過後に（２）のステップに移行する方法もあり得るが、余分な時間を要することになりかねない。そこで、この方法では、コイル後電圧及び昇圧電圧の所定時間での変化量が一定値以下であることを確認し、確認後すぐに（２）のステップに移行することにより、最小限の時間で処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の昇圧制御装置の構成図である。
【図２】本発明の監視処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の作動復帰処理の第１実施例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の作動復帰処理の第２実施例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の作動復帰処理の第３実施例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】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を説明する。操舵システムは、操舵トルク信号と車速信号とに基づき、ステアリングホイールの操舵を補助するためのトルクをモータに発生させるシステムである。モータは例えば三相ブラシレスモータであり、モータ駆動装置７により駆動される。昇圧回路４は、入力されるバッテリ電圧ＶＩを昇圧し、昇圧電圧ＶＣをモータ駆動装置７に出力する。昇圧制御装置１は昇圧回路４を含み、一連の昇圧動作を制御する。
【００３０】
（昇圧制御装置）
図１は、本発明の実施形態の操舵システムの昇圧制御装置１の構成図である。図１において、「昇圧ＭＯＳ４３」、「降圧ＭＯＳ４５」、「トランジスタ５１」は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「昇圧用スイッチング素子」、「逆流防止用素子」、「チャージ用スイッチング素子」を具現したものである。また、「電源リレー制御部６３」、「昇圧回路制御部６４」、「チャージ回路制御部６５」、「電圧モニタ部６６」は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「電源リレー制御手段」、「昇圧回路制御手段」、「チャージ回路制御手段」、「電圧モニタ手段」を具現したものである。
【００３１】
バッテリ２は、車両が搭載しているバッテリであり、負極は接地されている。例えば直流１２Ｖのバッテリ電圧ＶＩを有する
昇圧用電源端子２１は、バッテリ２と電源リレー３との間のコネクタであり、例えばプラグをレセプタクルに差し込み、端子同士を接触させるタイプのものである。通常、端子は弾性力により押圧されて接触状態にあるが、振動などによって接触部が瞬間的に離れる可能性があり、この現象を瞬断という。本発明において、瞬断は、異常検出のエラー要因となりうる。
【００３２】
電源リレー３は、常閉状態で昇圧用電源端子２１とコイル４１の間に接続される。電源リレー制御部６３からの電気信号によりオン／オフし、オン時、コイル４１の入力端にバッテリ電圧ＶＩを供給し、オフ時、供給を停止する。
【００３３】
コイル４１は、エネルギーの蓄積、放出に伴って電圧を誘起する素子であり、入力端が電源リレー３を介して昇圧用電源端子２１に接続される。
ここで、コイル４１の入力端側の回路上の点をＡ点、出力端側の回路上の点をＢ点と示す。また、Ａ点、Ｂ点の電圧を、それぞれコイル前電圧ＶＡ、コイル後電圧ＶＢと示す。
コイル後コンデンサ４２は、ラジオノイズを除去するための素子であり、正極がＢ点に接続され、負極が接地される。
【００３４】
昇圧ＭＯＳ４３は、ドレインがＢ点に接続され、ソースが接地される。昇圧ＭＯＳ４３の寄生ダイオードは、ドレイン側がカソード端、ソース側がアノード端であり、Ｂ点からグランドへ電流が流れるのを防止する。
昇圧ＭＯＳ４３のゲートは昇圧回路制御部６４に接続され、昇圧回路制御部６４からの電気信号によって昇圧ＭＯＳ４３がオン／オフする。
【００３５】
降圧ＭＯＳ４５は、ドレインがＢ点に接続され、ソースは、出力用コンデンサ４７の正極に接続される。ここで、降圧ＭＯＳ４５のソース側であり、出力用コンデンサの正極側の回路上の点をＣ点、Ｃ点の電圧を昇圧電圧ＶＣと示す。Ｃ点は昇圧回路４の出力端であり、昇圧電圧ＶＣをモータ駆動装置７に出力する。
降圧ＭＯＳ４５の寄生ダイオードは、ドレイン側がアノード端、ソース側がカソード端であり、Ｃ点からＢ点への電流の逆流を防止する。
降圧ＭＯＳ４５のゲートは昇圧回路制御部６４に接続され、昇圧回路制御部６４からの電気信号によって降圧ＭＯＳ４５がオン／オフする。
なお、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５において、寄生ダイオードは、一般のダイオードを使用してもかまわない。
【００３６】
出力用コンデンサ４７は、昇圧電圧ＶＣを平滑するための素子であり、正極がＣ点に接続され、負極が接地される。
チャージ用電源端子５は昇圧回路４に判定電圧ＶＪを供給する。チャージ用電源端子５は、例えばイグニッション電源から接続することができる。
【００３７】
トランジスタ５１は、ドレインがＢ点に接続され、ソースがチャージ用電源端子５に接続される。トランジスタ５１の寄生ダイオードは、ドレイン側がアノード端、ソース側がカソード端であり、Ｂ点からチャージ用電源端子５側への電流の逆流を防止する。
トランジスタ５１のゲートはチャージ回路制御部６５に接続され、チャージ回路制御部６５からの電気信号によってトランジスタ５１がオン／オフする。
なお、チャージ用スイッチング素子として、トランジスタ以外のスイッチを使用してもかまわない。
【００３８】
電圧モニタ部６６は、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点に接続されて、コイル前電圧ＶＡ、コイル後電圧ＶＢ、昇圧電圧ＶＣを監視する。
マイコン６は、電源リレー制御部６３、昇圧回路制御部６４、チャージ回路制御部６５、電圧モニタ部６６を含み、各部を統括して制御する。
【００３９】
（基本動作）
次に、昇圧制御装置１の基本動作を説明する。まず、正常時の昇圧制御を説明する。トランジスタ５１はオフの状態である。
昇圧制御は、コイル４１、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５、出力用コンデンサ４７、及び昇圧回路制御部６４、電圧モニタ部６６によって実行される。
昇圧回路制御部６４は、昇圧ＭＯＳ４３及び降圧ＭＯＳ４５にスイッチング信号を送る。このスイッチング信号は、オンデューティ比αを指定するＰＷＭ信号である。ここで、昇圧ＭＯＳ４３に与えられるＰＷＭ信号と反転したＰＷＭ信号が降圧ＭＯＳ４５に与えられる。よって、昇圧ＭＯＳ４３がオンの時、降圧ＭＯＳ４５はオフし、昇圧ＭＯＳ４３がオフの時、降圧ＭＯＳ４５はオンする。
【００４０】
昇圧ＭＯＳ４３がオン、降圧ＭＯＳ４５がオフの時、バッテリ２からコイル４１に電流が流れ、エネルギーが蓄積される。その後、昇圧ＭＯＳ４３がオフし、降圧ＭＯＳ４５がオンすると、コイル４１に誘起された電圧が、バッテリ電圧ＶＩに重畳される。そして、コイル４１は、蓄積されたエネルギーを放出しながら出力用コンデンサ４７を充電する。
【００４１】
この動作が繰り返され、昇圧電圧ＶＣが上昇する。ここで、電圧モニタ部６６が監視するコイル前電圧ＶＡと昇圧電圧ＶＣに基づき、昇圧電圧ＶＣが目標値に到達するように、マイコン６が適正なオンデューティ比αを算出する。例えばコイル前電圧ＶＡはバッテリ電圧ＶＩ相当の約１２Ｖであり、昇圧電圧ＶＣの目標値が約３６Ｖであるとすると、監視した昇圧電圧ＶＣが３６Ｖに近ければオンデューティ比αを小さくして昇圧動作を抑制し、３６Ｖにかなり不足していればオンデューティ比αを大きくして昇圧動作を促進する。
【００４２】
（監視処理）
続いて、図２を参照し、昇圧制御装置１にて実行される監視処理を説明する。昇圧ＭＯＳ４３または降圧ＭＯＳ４５のショート故障を防止するため、操舵システムの作動中、電圧モニタ部６６はコイル前電圧ＶＡ、コイル後電圧ＶＢ、昇圧電圧ＶＣを常に監視している。なお、以下、「操舵システム」を単に「システム」と記す。
【００４３】
まず、昇圧ＭＯＳ４３のソースとドレインがショートした場合を仮定する。この場合、コイル４１に誘起されたＢ点のコイル後電圧ＶＢがドレインからソースを通ってグランドに流れる。すなわち地絡するため、昇圧ＭＯＳ４３に大電流が流れる。そして、コイル前電圧ＶＡ、コイル後電圧ＶＢが低下すると考えられる。
【００４４】
また、降圧ＭＯＳ４５のソースとドレインがショートした場合を仮定する。この場合、昇圧電圧ＶＣがＣ点からＢ点へ逆流するため、昇圧電圧ＶＣが上がらない。昇圧電圧ＶＣが上がらないと、上述のように、マイコン６が、昇圧ＭＯＳ４３のオンデューティ比αの増加を繰り返す。その結果、昇圧ＭＯＳ４３は限りなくオンデューティ比１００％、すなわち常時オンの状態に近づき、ショート時に匹敵する大電流が流れる。
また、降圧ＭＯＳ４５がショートすると、昇圧電圧ＶＣが低下すると考えられる。
【００４５】
このように、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５の少なくとも一方がショートした場合、昇圧ＭＯＳ４３に大電流が流れ、発熱する可能性がある。そこで、図２に示す監視処理によって、これを防止する必要がある。
【００４６】
以下、記号Ｓは「ステップ」を示す。図２のＳ０１では、コイル前電圧ＶＡまたはコイル後電圧ＶＢが低下したか否かを判断する。ＹＥＳの場合、「昇圧ＭＯＳ４３がショートしている可能性がある」という異常検出がされ、Ｓ１０へ移行する。
Ｓ０２では、昇圧電圧ＶＣが低下したか否かを判断する。ＹＥＳの場合、「降圧ＭＯＳ４５がショートしている可能性がある」という異常検出がされ、Ｓ１０へ移行する。なお、Ｓ０１とＳ０２は逆の順でもよく、同時に行われてもかまわない。
【００４７】
Ｓ１０では、「昇圧ＭＯＳ４３または降圧ＭＯＳ４５の少なくとも一方がショートしている可能性がある」という異常検出がされた結果、電源リレー制御部６３が電源リレー３をオフする。
一方、Ｓ０１、Ｓ０２の判断がいずれもＮＯの場合、すなわち昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５のいずれにも異常検出がされなかった場合は、システム作動を継続する。
【００４８】
ところで、コイル前電圧ＶＡ、コイル後電圧ＶＢ、昇圧電圧ＶＣは、昇圧ＭＯＳ４３または降圧ＭＯＳ４５がショートした場合以外の要因によっても低下する場合がある。例えば昇圧用電源端子２１が偶発的に瞬断した場合にも、瞬間的に各電圧が低下し、異常検出とみなされて電源リレー３がオフされる。しかし、瞬断による実質的な影響はないため、この異常検出は、「エラー要因」による誤った異常検出と言える。
【００４９】
監視処理はきわめて短時間、具体的には１００分の１秒のオーダーで行わなければならない。しかし一方、処理時間を短くすればするほど、このような「エラー要因」による検出エラーが発生しやすくなる。検出エラーによって、頻繁にシステムの作動停止に至るのは問題である。
【００５０】
そこで、本発明の昇圧制御装置１は、監視処理の異常検出によって電源リレー３がオフした場合、現実に昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５のいずれがショートしているか否かを判定し、いずれもショートしていない場合には、電源リレー３をオンして、システム作動を復帰することができる。その方法を以下に説明する。
【００５１】
（作動復帰処理の第１実施例）
図３は、昇圧制御装置１にて実行される作動復帰処理の第１実施例を示すフローチャートである。
Ｓ１１では、図２に示す監視処理のＳ１０で電源リレー３をオフ後、電圧モニタ部６６がコイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣの変化を監視し、安定するのを待つ。具体的には所定時間での変化量が一定値以下の場合はＳ１２に移行し、所定時間での変化量が一定値を超える場合は、一定値以下になるまでＳ１１を繰り返す。
Ｓ１１は、Ｓ１２の前に、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣが安定していることが望ましいので実行される。あるいは、Ｓ１０後、安定するのに十分な時間経過後にＳ１２に移行する方法もあり得るが、余分な時間を要することになりかねない。Ｓ１１にてコイル後電圧ＶＢ、昇圧電圧ＶＣの所定時間での変化量が一定値以下であることを確認し、確認後すぐにＳ１２に移行することにより、最小限の時間で処理を実行することができる。
なお、以下のステップにおいては、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣを監視するのは電圧モニタ部６６であることの説明を省略する。
【００５２】
Ｓ１２では、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣが安定した後、チャージ回路制御部６５がトランジスタ５１をオンする。すると、チャージ用電源端子５からトランジスタ５１を経由してＢ点へ電流が流れ、微少の電圧降下を無視すれば、ほぼ判定電圧ＶＪが印加される。それによりコイル後コンデンサ４２が充電される。さらにＢ点から降圧ＭＯＳ４５の寄生ダイオードを経由してＣ点へ電流が流れ、出力用コンデンサ４７が充電される。
【００５３】
Ｓ１３では、その後、チャージ回路制御部６５がトランジスタ５１をオフする。よって、チャージ用電源端子５からの電流の供給が停止される。ここで昇圧ＭＯＳ４３がショートしていなければ、Ｂ点のコイル後電圧ＶＢは維持される。しかし昇圧ＭＯＳ４３がショートしていれば、Ｂ点からグランドへ電流が流れ、コイル後電圧ＶＢは低下する。
【００５４】
Ｓ１４では、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣとを監視し、上昇するか否かを判断する。ＹＥＳの場合、昇圧ＭＯＳ４３はショートしていないと判定し、Ｓ１５へ移行する。ＮＯの場合、昇圧ＭＯＳ４３はショートしていると判定し、Ｓ２０でシステム停止する。
なお、Ｓ１４では、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣとが「判定電圧ＶＪ近くの値」まで上昇するか否かを判断することもできる。
【００５５】
Ｓ１５では、電源リレー制御部６３が電源リレー３をオンする。すなわち、少なくとも昇圧ＭＯＳ４３はショートしていないという前提で仮復帰する。ここで昇圧用電源端子２１が断線していなければ、昇圧用電源端子２１から電源リレー３、コイル４を経由してＢ点へ電流が流れ、微少の電圧降下を無視すれば、ほぼバッテリ電圧ＶＩが印加される。ここで、バッテリ電圧ＶＩが判定電圧ＶＪ以上であれば、コイル後電圧ＶＢは、判定電圧ＶＪ近くの値からバッテリ電圧ＶＩ近くの値まで上昇するはずである。また、Ｂ点から降圧ＭＯＳ４５を経由してＣ点へ電流が流れ、昇圧電圧ＶＣもバッテリ電圧ＶＩ近くまで上昇するはずである。
一方、昇圧用電源端子２１が瞬断でなく現実に断線していれば、Ｂ点へ電流が流れず、コイル後電圧ＶＢは変化しない。また、Ｃ点へ電流が流れず、昇圧電圧ＶＣも変化しない。
【００５６】
Ｓ１６では、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣとを監視し、バッテリ電圧ＶＩと比較する。そして、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣとがバッテリ電圧ＶＩ近くまで上昇するか否かを判断する。ＹＥＳの場合、昇圧用電源端子２１は断線していないと判定し、Ｓ１７へ移行する。ＮＯの場合、昇圧用電源端子２１は断線していると判定し、Ｓ２０でシステム停止する。なお、「バッテリ電圧ＶＩ近くの値」の判定基準は設計的または実験的に任意に設定することができる。
【００５７】
Ｓ１７では、少なくとも昇圧ＭＯＳ４３はショートしておらず、かつ、昇圧用電源端子２１は断線していないという前提で昇圧回路制御部６４が昇圧制御を開始する。これにより、昇圧ＭＯＳ４３と降圧ＭＯＳ４５とが交互にオン／オフ動作を繰り返し、昇圧電圧ＶＣを発生する。ここで降圧ＭＯＳ４５がショートしていなければ、昇圧電圧ＶＣはコイル後電圧ＶＢ以上にまで上昇する。しかし降圧ＭＯＳ４５がショートしていれば、降圧ＭＯＳ４５のオフ時にＣ点からＢ点へ電流が逆流し、昇圧電圧ＶＣはコイル後電圧ＶＢ以上には上昇しない。
【００５８】
Ｓ１８では、昇圧電圧ＶＣを監視し、設定した目標値まで上昇するか否かを判断する。ＹＥＳの場合、降圧ＭＯＳ４５はショートしていないと判定し、Ｓ１９へ移行する。ＮＯの場合、降圧ＭＯＳ４５はショートしていると判定し、Ｓ２０でシステム停止する。
【００５９】
Ｓ１９では、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５はいずれもショートしておらず、かつ、昇圧用電源端子２１は断線していないと判定した結果、電源リレー制御部６３が電源リレー３のオン状態を確定し、復帰処理を終了する。
以上のように、本実施例の復帰処理によれば、昇圧用電源端子２１の瞬断などのエラー要因によって異常検出された場合に、現実には昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５がショートしていないことを確認した上で、システムの作動を復帰できる。
【００６０】
（作動復帰処理の第２実施例）
図４は、昇圧制御装置１にて実行される作動復帰処理の第２実施例を示すフローチャートである。Ｓ１１からＳ１４までは第１実施例と同じである。
【００６１】
Ｓ１７Ｂでは、電源リレー３をオフのまま、昇圧回路制御部６４が昇圧ＭＯＳ４３をオンする。すると、コイル後コンデンサ４２に蓄えられた電荷がＢ点から昇圧ＭＯＳ４３を経由してグランドに放電されるため、コイル後電圧ＶＢは低下する。ここで、降圧ＭＯＳ４５がショートしていなければ、Ｃ点の昇圧電圧ＶＣは維持される。しかし降圧ＭＯＳ４５がショートしていれば、降圧ＭＯＳ４５のオフ時にＣ点からＢ点へ電流が逆流し、昇圧電圧ＶＣがコイル後電圧ＶＢと同程度まで低下する。
【００６２】
Ｓ１８Ｂでは、コイル後電圧ＶＢと昇圧電圧ＶＣとを比較し、昇圧電圧ＶＣがコイル後電圧ＶＢに比べ十分に高い、すなわち、
ＶＢ＜＜ＶＣ  ・・・（式２）
であるか否かを判断する。ＹＥＳの場合、降圧ＭＯＳ４５はショートしていないと判定し、Ｓ１９へ移行する。ＮＯの場合、降圧ＭＯＳ４５はショートしていると判定し、Ｓ２０でシステム停止する。なお、「十分に高い」の判定基準は設計的または実験的に任意に設定することができる。
【００６３】
Ｓ１９では、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５のいずれもショートしていないと判定した結果、電源リレー制御部６３が電源リレー３をオンし、復帰処理を終了する。
以上のように、本実施例の復帰処理により、第１実施例よりも少ないステップ数で、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５がショートしていないことを確認した上で、システムの作動を復帰できる。
【００６４】
（作動復帰処理の第３実施例）
図５は、昇圧制御装置１にて実行される作動復帰処理の第３実施例を示すフローチャートである。Ｓ１１からＳ１４までは第１実施例と同じであり、Ｓ１７Ｂは第２実施例と同じである。
【００６５】
上述のように、Ｓ１７Ｂにて、降圧ＭＯＳ４５がショートしていれば、降圧ＭＯＳ４５のオフ時にＣ点からＢ点へ電流が逆流し、昇圧電圧ＶＣがコイル後電圧ＶＢと同程度まで低下するので、その低下速度を監視することもできる。
Ｓ１８Ｃでは、昇圧電圧ＶＣの低下速度を監視し、遅いか否かを判断する。ＹＥＳ、すなわち低下速度が遅い場合は、降圧ＭＯＳ４５はショートしていないと判定し、Ｓ１９へ移行する。ＮＯ、すなわち低下速度が速い場合は、降圧ＭＯＳ４５はショートしていると判定し、Ｓ２０でシステム停止する。なお、「遅い」、「速い」の判定基準は設計的または実験的に任意に設定することができる。
【００６６】
Ｓ１９では、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５のいずれもショートしていないと判定した結果、電源リレー制御部６３が電源リレーをオンし、復帰処理を終了する。
以上のように、本実施例の復帰処理によっても、昇圧ＭＯＳ４３、降圧ＭＯＳ４５がショートしていないことを確認した上で、システムの作動を復帰できる。
【００６７】
以上、本発明はこのような実施形態、実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１：昇圧制御装置、２：バッテリ、２１：昇圧用電源端子、３：電源リレー、４：昇圧回路、４１：コイル、４２：コイル後コンデンサ、４３：昇圧ＭＯＳ（昇圧用スイッチング素子）、４５：降圧ＭＯＳ（逆流防止用素子）、４７：出力用コンデンサ、５：チャージ用電源端子、５１：トランジスタ（チャージ用スイッチング素子）、６：マイコン、６３：電源リレー制御部（電源リレー制御手段）、６４：昇圧回路制御部（昇圧回路制御手段）、６５：チャージ回路制御部（チャージ回路制御手段）、６６：電圧モニタ部（電圧モニタ手段）、７：モータ駆動装置、ＶＡ：コイル前電圧、ＶＢ：コイル後電圧、ＶＣ：昇圧電圧、ＶＩ：バッテリ電圧、ＶＪ：判定電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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