(57)【要約】【課題】バッテリの電圧に応じてリレーコイルに印加する電圧を変化させ、リレーの確実なオンとシステムの発熱低減とを可能にする。【解決手段】バッテリ１１からシステムへの電力供給をオン・オフするリレー１４の作動を制御するリレー駆動回路は、バッテリ１１の電圧を監視するマイクロコンピュータ１８と、リレーコイル１４ａに印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する電圧切替手段２２と、リレーコイル１４ａに印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する昇圧回路１５および降圧回路１６とを備える。バッテリ電圧が低すぎるときには昇圧回路１５でバッテリ電圧を昇圧してリレー１４を確実にオンすることができ、またバッテリ電圧が高すぎるときには降圧回路１６でバッテリ電圧を降圧してリレーコイル１４ａの消費電力の節減および発熱の抑制を図ることができる。【選択図】      図１
2005038656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（１１）からシステムへの電力供給をオン・オフするリレー（１４）の作動を制御するリレー駆動回路において、
リレー（１４）のオン・オフ状態を検出するオン・オフ状態検出手段（２１，２４）と、
リレー（１４）のオン・オフ指令を出力するリレー駆動指令出力手段（２０）と、
リレーコイル（１４ａ）に印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する励磁電圧昇降指令出力手段（１８，２２）と、
励磁電圧昇降指令出力手段（１８，２２）が出力した励磁電圧の昇圧・降圧指令に基づいて、リレーコイル（１４ａ）に印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する励磁電圧昇降手段（１５，１６）と、
を備え、
励磁電圧昇降指令出力手段（１８，２２）は、リレー駆動指令出力手段（２０）がリレー（１４）のオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段（２１，２４）がリレー（１４）のオフ状態を検出している場合には、励磁電圧の昇圧指令を出力することを特徴とするリレー駆動回路。
【請求項２】
バッテリ（１１）からシステムへの電力供給をオン・オフするリレー（１４）の作動を制御するリレー駆動回路において、
リレー（１４）のオン後のバッテリ（１１）の電圧を監視するバッテリ電圧監視手段（１８）と、
バッテリ電圧監視手段（１８）で監視したバッテリ（１１）の電圧に基づいて、リレーコイル（１４ａ）に印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する励磁電圧昇降指令出力手段（１８，２２）と、
励磁電圧昇降指令出力手段（１８，２２）が出力した励磁電圧の昇圧・降圧指令に基づいて、リレーコイル（１４ａ）に印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する励磁電圧昇降手段（１５，１６）と、
を備えたことを特徴とするリレー駆動回路。
【請求項３】
励磁電圧昇降指令出力手段（１８，２２）は、リレー（１４）がオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧の降圧指令を出力することを特徴とする、請求項２に記載のリレー駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリからシステムへの電力供給をオン・オフするリレーの作動を制御するリレー駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にリレーは作動電圧以上の電圧が印加されるとオフ状態からオン状態になり、一旦オンした後は印加電圧が作動電圧よりも低い保持電圧以上であればオン状態を保持し、印加電圧が保持電圧未満の復帰電圧まで低下するとオフする特性を有している。従って、リレーをオン状態に保持する保持電圧を作動電圧のままにすると、保持状態において必要以上の電圧が印加されることで無駄な電力が消費されたり、リレーコイルが発熱して周辺機器に悪影響を及ぼす問題がある。
【０００３】
下記特許文献１〜３には、リレーが一旦オンすると、その印加電圧を作動電圧から保持電圧まで低下させることで、上記問題の解決を図るものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２５５６２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−１４４１９６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１４４１９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリの電力でシステムを作動させる場合に、バッテリの放電状態や劣化状態により電圧が低下するとバッテリとシステム間に配置したリレーがオンしなくなり、システムが作動不能になる可能性がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリの電圧に応じてリレーコイルに印加する電圧を変化させ、リレーの確実なオンとシステムの発熱低減とを可能にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、バッテリからシステムへの電力供給をオン・オフするリレーの作動を制御するリレー駆動回路において、リレーのオン・オフ状態を検出するオン・オフ状態検出手段と、リレーのオン・オフ指令を出力するリレー駆動指令出力手段と、リレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する励磁電圧昇降指令出力手段と、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧・降圧指令に基づいて、リレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する励磁電圧昇降手段とを備え、励磁電圧昇降指令出力手段は、リレー駆動指令出力手段がリレーのオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段がリレーのオフ状態を検出している場合には、励磁電圧の昇圧指令を出力することを特徴とするリレー駆動回路が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、リレー駆動指令出力手段がリレーのオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段がリレーのオフ状態を検出している場合には、バッテリ電圧が低下してリレーをオンできないと判断し、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧指令に基づいて励磁電圧昇降手段がリレーコイルに印加する励磁電圧を昇圧するので、バッテリ電圧の低下時にもリレーを確実にオンすることができ、
また請求項２に記載された発明によれば、バッテリからシステムへの電力供給をオン・オフするリレーの作動を制御するリレー駆動回路において、リレーのオン後のバッテリの電圧を監視するバッテリ電圧監視手段と、バッテリ電圧監視手段で監視したバッテリの電圧に基づいて、リレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する励磁電圧昇降指令出力手段と、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧・降圧指令に基づいて、リレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する励磁電圧昇降手段とを備えたことを特徴とするリレー駆動回路が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、バッテリ電圧監視手段で監視したリレーのオン後のバッテリ電圧に基づいて、励磁電圧昇降指令出力手段がリレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力すると、励磁電圧昇降手段がリレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御するので、バッテリ電圧が低すぎるときには励磁電圧昇降手段でバッテリ電圧を昇圧してリレーをオン状態に保持することができ、またバッテリ電圧が高すぎるときには励磁電圧昇降手段でバッテリ電圧を降圧してリレーをオン状態に保持するための消費電力の節減および発熱の抑制を図ることができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、励磁電圧昇降指令出力手段は、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧の降圧指令を出力することを特徴とするリレー駆動回路が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧昇降指令出力手段が励磁電圧の降圧指令を出力するので、リレーが確実にオンする前に励磁電圧が低下してリレーの確実な作動が妨げられることがない。
【００１２】
尚、実施例の昇圧回路１５および降圧回路１６は本発明の励磁電圧昇降手段に対応し、実施例のマイクロコンピュータ１８は本発明の励磁電圧昇降指令出力手段およびバッテリ電圧監視手段に対応に対応し、実施例の駆動インターフェース２０は本発明のリレー駆動指令出力手段に対応し、実施例の差電圧検出手段２１は本発明のオン・オフ状態検出手段に対応し、実施例の電圧切替手段２２は本発明の励磁電圧昇降指令出力手段に対応し、実施例の電圧計２４は本発明のオン・オフ状態検出手段に対応する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図３は本発明の第１実施例を示すもので、図１は電動パワーステアリングシステムの制御系のブロック図、図２はバッテリ電圧と昇圧・降圧回路の作動との関係を示す図、図３は作用を説明するタイムチャートである。
【００１５】
図１は、車載の１２Ｖのバッテリ１１を電源とする電動パワーステアリングシステムにおいて、ドライバーのステアリング操作をアシストする電気モータ１２の駆動を制御する制御系を示すものである。電気モータ１２をＰＷＭ制御するためのＨブリッジ回路１３とバッテリ１１との間には常開型のリレー１４が配置される。Ｈブリッジ回路１３およびリレー１４を制御する電子制御ユニットＵは、バッテリ１１の電圧を昇圧あるいは降圧する昇圧回路１５および降圧回路１６と、昇圧回路１５および降圧回路１６で昇圧あるいは降圧した電圧を所定範囲の電圧（例えば、５Ｖ〜３．３Ｖ）に調圧するレギュレータ１７と、レギュレータ１７から電源の供給を受けて作動するマイクロコンピュータ１８と、マイクロコンピュータ１８に接続されてＨブリッジ回路１３の作動を制御する駆動インターフェース１９と、マイクロコンピュータ１８に接続されてリレー１４の作動を制御する駆動インターフェース２０とを備える。
【００１６】
リレー１４のバッテリ１１側の電圧とＨブリッジ回路１３側の電圧との差電圧を検出する差電圧検出手段２１には電圧切替手段２２が接続されており、電圧切替手段２２により昇圧回路１５および降圧回路１６の作動が制御される。バッテリ１１と電子制御ユニットＵとの間にはイグニッションスイッチ２３が配置されており、イグニッションスイッチ２３をオンすると電子制御ユニットＵが作動を開始する。リレー１４とＨブリッジ回路１３との間に電圧計２４が配置されており、マイクロコンピュータ１８は電圧計２４からの信号に基づいて電圧切替手段２２の作動を制御する。
【００１７】
ところで、リレー１４をオンするにはリレーコイル１４ａに例えば１２Ｖ以上の作動電圧を印加する必要があり、リレー１４が一旦オンすると、そのオン状態を保持するためにリレーコイル１４ａに例えば７Ｖの保持電圧を印加する必要がある。一方、バッテリ１１の定格電圧は１２Ｖであるが、その電圧は放電状態や劣化状態により変動するため、電圧が低下した状態ではリレー１４をオンできなくなる可能性がある。またリレー１４が一旦オンすると、そのオン状態を保持するためにリレーコイル１４ａに印加する保持電圧は７Ｖで済むため、リレー１４のオン中に例えば１２Ｖの電圧を継続的に印加すると、電力の浪費につながるだけでなく、リレーコイル１４ａの発熱量が増加して周辺機器に悪影響を及ぼす可能性がある。更に、リレー１４がオンした後にリレーコイル１４ａに印加される電圧が保持電圧である７Ｖ未満になると、リレー１４はオン状態を保持できなくなる。
【００１８】
また前述したように、マイクロコンピュータ１８は５Ｖ〜３．３Ｖで作動するため、バッテリ１１の１２Ｖの電圧をレギュレータ１７で５Ｖ〜３．３Ｖに降圧すると、同様に電力の浪費やレギュレータ１７の発熱量の増加という問題が発生する。
【００１９】
かかる問題を解決するために、電子制御ユニットＵでは以下のような制御が行われる。即ち、イグニッションスイッチ２３をオンするとバッテリ１１が電子制御ユニットＵに接続されてマイクロコンピュータ１８が作動し、マイクロコンピュータ１８は駆動インターフェース２０を介してリレー１４にオン指令信号を出力する。このときバッテリ１１の電圧がリレー１４の作動電圧である１２Ｖ以上であれば、リレー１４がオンして差電圧検出手段２１の両端子間の差電圧が０Ｖになることでリレー１４にオンしたことが確認される。
【００２０】
一方、リレー１４にオン指令が出力されたにも関わらずに差電圧検出手段２１の両端子間の差電圧が０Ｖにならない場合には、マイクロコンピュータ１８はバッテリ電圧の低下によりリレー１４がオン不能であると判断し、電圧切替手段２２および昇圧回路１５を介してリレー１４に供給される電圧を１２Ｖに昇圧することで、リレー１４を支障なく作動させることができる。このように、バッテリ電圧が１２Ｖ未満のときに昇圧回路１５を作動させてリレー１４に印加する電圧を１２Ｖに昇圧するので、バッテリ電圧の低下によりリレー１４がオン不能になる事態を回避することができる。
【００２１】
また昇圧回路１５により１２Ｖに昇圧した電圧はレギュレータ１７で５Ｖ〜３．３Ｖに調圧されてマイクロコンピュータ１８に印加される。尚、図３に示すように、イグニッションスイッチ２３をオンしてからマイクロコンピュータ１８が実質的に機能するまでイニシャルセット時間が必要なため、イグニッションスイッチ２３のオンからリレー１４のオンまでにＴ１のタイムラグがある。
【００２２】
以上のようにしてリレー１４がオンすると、差電圧検出手段２１により検出される電圧が０になることで、リレー１４がオンしたことが検出される。するとマイクロコンピュータ１８は、電圧計２４で検出した電圧がリレー１４の保持電圧である７Ｖを超えている場合に、図３に示すように、所定時間の経過後に電圧切替手段２２を介して降圧回路１６を作動させ、バッテリ電圧を例えば７Ｖに降圧してリレー１４およびレギュレータ１７に印加する。リレー１４は一旦オンすると７Ｖの保持電圧でオン状態を保持することができるため、前記降圧により支障を来すことはない。またレギュレータ１７がマイクロコンピュータ１８に印加する電圧は７Ｖよりも低い５Ｖ〜３．３Ｖであるため、前記降圧により支障を来すことはない。
【００２３】
図３に示すように、リレー１４がオンしてから所定時間Ｔ２が経過すると、降圧回路１６がバッテリ電圧を７Ｖに降圧する。これは、リレー１４が確実にオンする時間を確保してからバッテリ電圧を降圧するためである。
【００２４】
しかして、リレー１４のオン後に降圧回路１６でバッテリ電圧を７Ｖに降圧するので、電力消費量を節減するとともに、リレーコイル１４ａおよびレギュレータ１７の発熱量を最小限に抑えて周辺機器への影響を低減することができる。
【００２５】
逆に、電圧計２４で検出した電圧がリレー１４の保持電圧である７Ｖ未満に低下しそうになると、マイクロコンピュータ１８は電圧切替手段２２を介して昇圧回路１５を作動させ、バッテリ電圧を例えば７Ｖに昇圧してリレー１４がオフするのを防止する。
【００２６】
次に、図４に基づいて本発明の第２実施例を説明する。第２実施例において、第１実施例の構成要素に対応する構成要素に第１実施例と同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する。
【００２７】
第２実施例は第１実施例の差電圧検出手段２１および電圧切替手段２２を備えておらず、その機能をマイクロコンピュータ１８に受け持たせたものである。従って、昇圧回路１５および降圧回路１６は直接マイクロコンピュータ１８からの指令により作動する。
【００２８】
イグニッションスイッチ２３をオンするとバッテリ１１が電子制御ユニットＵに接続されてマイクロコンピュータ１８が作動し、マイクロコンピュータ１８から駆動インターフェース２０を介してリレー１４にオン指令が出力される。このときバッテリ１１の電圧がリレー１４の作動電圧である１２Ｖ以上であれば、リレー１４がオンしてＨブリッジ回路１３に電流が流れ、その電圧を電圧計２４が検出することでリレー１４がオンしたことが確認される。
【００２９】
一方、リレー１４にオン指令が出力されたにも関わらずに電圧計２４が電圧を検出しない場合には、マイクロコンピュータ１８はバッテリ電圧の低下によりリレー１４がオン不能であると判断し、昇圧回路１５を介してバッテリ電圧を１２Ｖに昇圧することで、リレー１４を支障なく作動させることができる。
【００３０】
リレー１４がオンすると、マイクロコンピュータ１８は所定時間Ｔ２の経過後に降圧回路１６を作動させ、バッテリ電圧をリレー１４の保持電圧である７Ｖに降圧あるいは昇圧してリレー１４およびレギュレータ１７に印加する。これにより、リレー１４の消費電力を節減するとともに、リレーコイル１４ａおよびレギュレータ１７の発熱量を最小限に抑えて周辺機器への影響を低減することができ、またバッテリ電圧の低下によりリレーがオフするのを未然に防止することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３２】
例えば、実施例では電動パワーステアリングシステムの制御系について説明したが、本発明は他の任意のシステムに対して適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、リレー駆動指令出力手段がリレーのオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段がリレーのオフ状態を検出している場合には、バッテリ電圧が低下してリレーをオンできないと判断し、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧指令に基づいて励磁電圧昇降手段がリレーコイルに印加する励磁電圧を昇圧するので、バッテリ電圧の低下時にもリレーを確実にオンすることができ、
また請求項２に記載された発明によれば、バッテリ電圧監視手段で監視したリレーのオン後のバッテリ電圧に基づいて、励磁電圧昇降指令出力手段がリレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力すると、励磁電圧昇降手段がリレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御するので、バッテリ電圧が低すぎるときには励磁電圧昇降手段でバッテリ電圧を昇圧してリレーをオン状態に保持することができ、またバッテリ電圧が高すぎるときには励磁電圧昇降手段でバッテリ電圧を降圧してリレーをオン状態に保持するための消費電力の節減および発熱の抑制を図ることができる。
【００３４】
また請求項３に記載された発明によれば、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧昇降指令出力手段が励磁電圧の降圧指令を出力するので、リレーが確実にオンする前に励磁電圧が低下してリレーの確実な作動が妨げられることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る電動パワーステアリングシステムの制御系のブロック図
【図２】バッテリ電圧と昇圧・降圧回路の作動との関係を示す図
【図３】作用を説明するタイムチャート
【図４】第２実施例に係る電動パワーステアリングシステムの制御系のブロック図
【符号の説明】
１１        バッテリ
１４        リレー
１４ａ      リレーコイル
１５        昇圧回路（励磁電圧昇降手段）
１６        降圧回路（励磁電圧昇降手段）
１８        マイクロコンピュータ（励磁電圧昇降指令出力手段、バッテリ電圧監視手段）
２０        駆動インターフェース（リレー駆動指令出力手段）
２１        差電圧検出手段（オン・オフ状態検出手段）
２２        電圧切替手段（励磁電圧昇降指令出力手段）
２４        電圧計（オン・オフ状態検出手段）
【図１】
2005038656.tif 000003
【図２】
2005038656.tif 000004
【図３】
2005038656.tif 000005
【図４】
2005038656.tif 000006