(57)【要約】【課題】コストを抑え、電源が異常又は電源配線が断線しても、継続してステアリングホイールの操舵を補助することができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】本発明の電動パワーステアリング装置１は、バッテリ２、３と、モータ６と、バッテリ接続部８０と、モータ駆動部８１とを備えている。バッテリ接続部８０は、バッテリ２、３が共に正常と判定した場合、バッテリ２、３を直列接続し、モータ駆動部８１に接続する。バッテリ２、３のいずれかが異常と判定した場合、正常なバッテリをモータ駆動部８１に接続する。そのため、電圧は低下するが、モータ６を駆動できる。従って、バッテリが異常又はバッテリ配線が断線しても、継続してステアリングホイールの操舵を補助できる。しかも、直列接続されたバッテリ２、３の電源のうち、正常なバッテリを用いるため、予備として同一のものを別途用意する必要がない。従って、コストを抑えることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電源と、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発生するモータと、前記複数の電源から電圧を供給され、前記モータを駆動するモータ駆動手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記複数の電源がそれぞれ正常か異常かを判定し、いずれかの電源が異常と判定した場合、正常な電源を前記モータ駆動手段に接続する電源接続手段を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記電源接続手段は、電圧に基づいて前記複数の電源がそれぞれ正常か異常かを判定することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記電源接続手段は、電圧が所定電圧未満のとき、電源が異常であると判定することを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記電源接続手段は、前記複数の電源の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出した電圧が前記所定電圧未満のとき、電源が異常であると判定する判定手段と、前記判定手段が、いずれかの電源が異常と判定した場合、正常な電源を前記モータ駆動手段に接続する接続手段とを有することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記接続手段は、リレー又はスイッチング素子であることを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記複数の電源は、２つのバッテリであり、前記電源接続手段は、前記２つのバッテリのうちいずれかのバッテリが異常と判定した場合、正常なバッテリを前記モータ駆動手段に接続することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載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、ステアリングホイールの操舵を補助する電動パワーステアリング装置、特に、直列接続された複数の電源を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、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発生するモータと、モータを駆動するモータ駆動装置とを備えている。モータ駆動装置には、バッテリが接続されている。モータ駆動装置は、バッテリから電圧を供給され、モータを駆動する。バッテリが上がったり、バッテリ配線が断線したりすると、供給される電圧が遮断されることなるため、モータが停止する。それに伴い、操舵の補助も停止する。そのため、ステアリングホイールの操舵が急に重くなり、運転者に不安感を与える可能性があった。
【０００３】
従来、一部に異常が発生しても、継続してモータを動作させることができる装置として、例えば特開２００６−５０７７９号公報に開示されているモータ駆動装置や、特開２００４−８０９３９号公報に開示されている電動パワーステアリング装置がある。
【０００４】
特開２００６−５０７７９号公報に開示されているモータ駆動装置は、高電圧のメインバッテリと、低電圧の補機バッテリとを備えている。補機バッテリが上がると、メインバッテリによって補機バッテリが充電される。そのため、モータを停止させることなく、継続して動作させることができる。
【０００５】
また、特開２００４−８０９３９号公報に開示されている電動パワーステアリング装置は、同一の２つのモータドライブ回路を備えている。つまり、２重化による冗長性を備えている。そのため、一方のモータドライブ回路が故障しても、他方のモータドライブ回路でモータを制御することができる。従って、操舵の補助を停止させることなく、継続させることができる。
【特許文献１】特開２００６−５０７７９号公報
【特許文献２】特開２００４−８０９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述したモータ駆動装置では、メインバッテリが故障した場合、補機バッテリを充電することができない。そのため、この条件においては、モータを動作させることができない。
【０００７】
また、前述した電動パワーステアリング装置の構成に倣い、バッテリを２重化した場合、本来必要とされるバッテリ以外に、予備として同一のバッテリを別途用意しなければならない。そのため、コストを抑えることが困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コストを抑え、電源が異常又は電源配線が断線しても、継続してステアリングホイールの操舵を補助することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、直列接続された複数の電源のいずれかで異常が発生した場合、正常な電源をモータ駆動手段に接続することで、コストを抑え、電源が異常又は電源配線が断線しても、継続してステアリングホイールの操舵を補助できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置は、直列接続された複数の電源と、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発生するモータと、複数の電源から電圧を供給され、モータを駆動するモータ駆動手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、複数の電源がそれぞれ正常か異常かを判定し、いずれかの電源が異常と判定した場合、正常な電源をモータ駆動手段に接続する電源接続手段を有することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、モータ駆動手段は、直列接続された複数の電源から電圧を供給され、モータを駆動する。複数の電源のうちいずれかの電源で異常が発生すると、電源接続手段によって接続が切替えられ、正常な電源から電圧が供給される。そのため、電圧は低下することとなるが、モータ駆動手段によってモータを駆動することができる。従って、電源が異常又は電源配線が断線しても、継続してステアリングホイールの操舵を補助することができる。しかも、本来必要とされる直列接続された複数の電源のうち、正常な電源を用いるため、２重化したときのように、予備として同一のものを別途用意する必要がない。従って、コストを抑えることができる。
【００１２】
請求項２に記載の電動パワーステアリング装置は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、電源接続手段は、電圧に基づいて複数の電源がそれぞれ正常か異常かを判定することを特徴とする。この構成によれば、電源が正常か異常かを確実に判定することができる。しかも、電源配線も含め判定することができる。
【００１３】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置は、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、電源接続手段は、電圧が所定電圧未満のとき、電源が異常であると判定することを特徴とする。この構成によれば、電源が正常か異常かをより確実に判定することができる。
【００１４】
請求項４に記載の電動パワーステアリング装置は、請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、電源接続手段は、複数の電源の電圧をそれぞれ検出する電圧検出手段と、電圧検出手段の検出した電圧が所定電圧未満のとき、電源が異常であると判定する判定手段と、判定手段が、いずれかの電源が異常と判定した場合、正常な電源をモータ駆動手段に接続する接続手段とを有することを特徴とする。この構成によれば、電圧検出手段によって、複数の電源の電圧を検出することができる。また、判定手段によって、電源が正常か異常かを判定することができる。さらに、接続手段によって、正常な電源をモータ駆動手段に接続することができる。そのため、正常な電源をモータ駆動手段にさらに確実に接続することができる。
【００１５】
請求項５に記載の電動パワーステアリング装置は、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、接続手段は、リレー又はスイッチング素子であることを特徴とする。この構成によれば、正常な電源をモータ駆動手段により確実に接続することができる。
【００１６】
請求項６に記載の電動パワーステアリング装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置において、複数の電源は、２つのバッテリであり、電源接続手段は、２つのバッテリのうちいずれかのバッテリが異常と判定した場合、正常なバッテリをモータ駆動手段に接続することを特徴とする。この構成によれば、直列接続された２つのバッテリを有する電動パワーステアリング装置において、コストを抑え、バッテリが異常又はバッテリ配線が断線しても、継続してステアリングホイールの操舵を補助することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１８】
まず、図１及び図２を参照して電動パワーステアリング装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態における電動パワーステアリング装置の構成図である。図２は、電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、バッテリ２、３（電源）と、トルクセンサ４と、車速センサ５と、モータ６と、減速装置７と、制御装置８とから構成されている。ステアリングホイール９は、ステアリングシャフト１０の一端部に固定されている。ステアリングシャフト１０の他端部には、ピニオンギア（図略）が形成されている。ピニオンギアは、ステアリングギアボックス１１内に収容されるラック１２と噛合している。ラック１２の両端部には、タイロッド１３及びナックルアーム１４を介して、タイヤ１５の装着された車輪１６が回転可能に固定されている。
【００２０】
バッテリ２、３は、制御装置８を作動させるとともに、モータ６を駆動させるための
電圧を供給する、例えば出力電圧が１２Ｖの直流電源である。バッテリ２、３は、バッテリ配線２０、２１、３０、３１を介して、それぞれ制御装置８に接続されている。バッテリ２、３は、正常な場合、制御装置８内で直列接続され、２４Ｖを出力する直流電源として用いられる。
【００２１】
トルクセンサ４は、ステアリングホイール９の操舵トルクを検出するセンサである。トルクセンサ４は、ステアリングシャフト１０に設置されている。
【００２２】
車速センサ５は、車両の速度を検出するセンサである。車速センサ５は、車輪１６の近傍に設置されている。
【００２３】
モータ６は、ステアリングホイール９の操舵を補助するトルクを発生する装置である。具体的には三相交流モータである。減速装置７は、モータ６の回転を減速し、発生したトルクをステアリングシャフト１０に伝達する装置である。モータ６は、トルクセンサ４よりも反ステアリングホイール９側の設置された減速装置７を介して、ステアリングシャフト１０に噛合されている。
【００２４】
制御装置８は、トルクセンサ４及び車速センサ５の出力に基づいてモータ６を制御する装置である。図２に示すように、制御装置８は、バッテリ接続部８０（電源接続手段）と、モータ駆動部８１（モータ駆動手段）とから構成されている。
【００２５】
バッテリ接続部８０は、バッテリ２、３がそれぞれ正常か異常かを判定し、判定結果に基づいてバッテリ２、３の接続の仕方を切替え、モータ駆動部８１に接続する回路ブロックである。具体的には、バッテリ２、３が共に正常と判定した場合、バッテリ２、３を直列接続し、モータ駆動部８１に接続する。これに対し、バッテリ２、３のいずれかが異常と判定した場合、正常なバッテリをモータ駆動部８１に接続する。ここで、バッテリ接続部８０は、バッテリ２、３の出力電圧に基づいてバッテリ２、３がそれぞれ正常か異常かを判定する。具体的には、出力電圧が所定電圧未満のとき、バッテリが異常であると判定する。バッテリ接続部８０は、電圧検出部８００、８０１（電圧検出手段）と、判定部８０２（判定手段）と、接続部８０３、８０４（接続手段）とから構成されている。
【００２６】
電圧検出部８００、８０１は、バッテリ２、３の出力電圧をそれぞれ検出する回路ブロックである。電圧検出部８００、８０１は、バッテリ２、３の出力電圧に応じた信号を出力する。電圧検出部８００は、バッテリ配線２０、２１を介してバッテリ２に接続されている。また、電圧検出部８０１は、バッテリ配線３、３１を介してバッテリ３に接続されている。さらに、電圧検出部８００、８０１の信号出力端子は、判定部８０２にそれぞれ接続されている。
【００２７】
判定部８０２は、電圧検出部８００、８０１の検出した出力電圧に基づいてバッテリ２、３がそれぞれ正常か異常かを判定し、判定結果に基づいて接続部８０３、８０４を制御するための信号を出力する回路ブロックである。具体的には、電圧検出部８００、８０１の検出した出力電圧が所定電圧以上のとき、バッテリ２、３及びバッテリ配線２０、２１、３０、３１が共に正常であると判定する。この場合、バッテリ２、３を直列接続し、モータ駆動部８１に接続するよう、接続部８０３、８０４を制御する信号を出力する。これに対し、電圧検出部８００、８０１の検出した出力電圧のいずれかが所定電圧未満のとき、バッテリ２、３又はバッテリ配線２０、２１、３０、３１のいずれかが異常であると判定する。この場合、バッテリ２、３のうち、正常なバッテリをモータ駆動部８１に接続するよう、接続部８０３、８０４を制御する信号を出力する。判定部８０２の信号入力端子は、電圧検出部８００、８０１の信号出力端子にそれぞれ接続されている。また、信号出力端子は、接続部８０３、８０４にそれぞれ接続されている。
【００２８】
接続部８０３、８０４は、判定部８０２の判定結果に基づいてバッテリ２、３の接続の仕方を切替え、モータ駆動部８１に接続する回路ブロックである。具体的には、リレーである。接続部８０３、８０４は、例えば、スイッチング素子によって構成されていてもよい。接続部８０３は、接点８０３ａと、端子８０３ｂ〜８０３ｄとから構成されている。接点８０３ａの一端は、端子８０３ｂに接続されている。端子８０３ｂは、モータ駆動部８１の正極電源入力端子に接続されている。端子８０３ｃは、バッテリ配線２０を介してバッテリ２の正極端子に、端子８０３ｄは、バッテリ配線２１を介してバッテリ２の負極端子にそれぞれ接続されている。接続部８０４は、接点８０４ａと、端子８０４ｂ〜８０４ｄとから構成されている。接点８０４ａ一端は、端子８０４ｂに接続されている。端子８０４ｂは、モータ駆動部８１の負極電源入力端子に接続されている。端子８０４ｃは、バッテリ配線３０を介してバッテリ３の正極端子に接続されるとともに、接続部８０３の端子８０３ｄに接続されている。端子８０４ｄは、バッテリ配線３１を介してバッテリ３の負極端子に接続されている。
【００２９】
モータ駆動部８１は、バッテリ接続部８０を介してバッテリ２、３から電圧を供給され、モータ６を駆動するブロックである。具体的には、図１におけるトルクセンサ２及び車速センサ３の出力に基づいて、ステアリングホイール９の操舵を補助するためのトルクを発生するようにモータ６を制御する。モータ駆動部８１の正極電源入力端子は接続部８０３の端子８０３ｂに、負極電源入力端子は接続部８０４の端子８０４ｂにそれぞれ接続されている。また、三相交流出力端子は、モータ配線を介してモータ６にそれぞれ接続されている。
【００３０】
次に、図１〜図４を参照して電動パワーステアリング装置の動作について説明する。ここで、図３は、一方のバッテリが正常であるときの電動パワーステアリング装置のブロック図である。図４は、他方のバッテリが正常であるときの電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【００３１】
図２において、制御装置８に電圧が供給されると、バッテリ接続部８０は作動を開始する。電圧検出部８００、８０１は、バッテリ２、３の出力電圧を検出し、信号を出力する。判定部８０２は、電圧検出部８００、８０１の検出した出力電圧に基づいて、バッテリ２、３がそれぞれ正常か異常かを判定する。電圧検出部８００、８０１の検出した出力電圧が所定電圧以上のとき、判定部８０２は、バッテリ２、３及びバッテリ配線２０、２１、３０、３１が共に正常であると判定する。そして、バッテリ２、３を直列接続し、モータ駆動部８１に接続するよう、接続部８０３、８０４に対応する信号を出力する。接続部８０３は、判定部８０２からの信号に基づいて、接点８０３ａの他端を端子８０３ｃに接触させる。また、接続部８０４は、接点８０４ａの他端を端子８０４ｄに接触させる。これにより、バッテリ２、３が直列接続され、２４Ｖの直流電圧がモータ駆動部８１に供給される。モータ駆動部８１は、図１におけるトルクセンサ２及び車速センサ３の出力に基づいて、ステアリングホイール９の操舵を補助するためのトルクを発生するようにモータ６を制御する。これにより、ステアリングホイール９の操舵が適切に補助され、操舵時の負荷が軽減される。
【００３２】
ここで、バッテリ２が上がったり、バッテリ配線２０、２１が断線したりすると、出力電圧が低下することとなる。電圧検出部８００の検出した出力電圧が所定電圧未満になると、判定部８０２は、バッテリ２が異常であると判定する。バッテリ３は正常であるため、判定部８０２は、正常なバッテリ３をモータ駆動部８１に接続するよう、接続部８０３、８０４に対応する信号を出力する。図３に示すように、接続部８０３は、判定部８０２からの信号に基づいて接点８０３ａの他端を端子８０３ｄに接触させる。また、接続部８０４は、接点８０４ａの他端を端子８０４ｄに接触させる。これにより、バッテリ３がモータ駆動部８１に接続され、１２Ｖの直流電圧が供給される。ここで、供給される電圧が１／２に低下するため、モータ６の発生するトルクも減少することとなるが、継続してステアリングホイール９の操舵を補助することができる。
【００３３】
逆に、バッテリ３が上がったり、バッテリ配線３０、３１が断線したりすると、バッテリ３の出力電圧が低下することとなる。電圧検出部８０１の検出した出力電圧が所定電圧未満になると、判定部８０２は、バッテリ３が異常であると判定する。バッテリ２は正常であるため、判定部８０２は、正常なバッテリ２をモータ駆動部８１に接続するよう、接続部８０３、８０４に対応する信号を出力する。図４に示すように、接続部８０３は、判定部８０２からの信号に基づいて接点８０３ａの他端を端子８０３ｃに接触させる。また、接続部８０４は、接点８０４ａの他端を端子８０４ｃに接触させる。これにより、バッテリ２がモータ駆動部８１に接続され、１２Ｖの直流電圧が供給される。ここで、供給される電圧が１／２に低下するため、モータ６の発生するトルクも減少することとなるが、継続してステアリングホイール９の操舵を補助することができる。
【００３４】
最後に、効果について説明する。第１実施形態によれば、モータ駆動部８１は、正常時、直列接続されたバッテリ２、３から２４Ｖの直流電圧を供給され、モータ６を駆動する。バッテリ２、３のうちいずれかで異常が発生すると、バッテリ接続部８１によって接続が切替えられ、正常なバッテリから電圧が供給される。そのため、電圧は１２Ｖに低下することとなるが、モータ駆動部８１によってモータ６を駆動することができる。従って、バッテリ２、３が異常又はバッテリ配線２０、２１、３０、３１が断線しても、継続してステアリングホイール９の操舵を補助することができる。しかも、本来必要とされる直列接続されたバッテリ２、３のうち、正常なバッテリを用いるため、２重化したときのように、予備として同一のものを別途用意する必要がない。従って、コストを抑えることができる。
【００３５】
また、第１実施形態によれば、バッテリ接続部８０は、バッテリ２、３の出力電圧に基づいてバッテリ２、３がそれぞれ正常か異常かを判定する。具体的には、出力電圧が所定電圧未満のとき、バッテリが異常であると判定する。そのため、バッテリ２、３が正常か異常かを確実に判定することができる。しかも、バッテリ配線２０、２１、３０、３１も含め判定することができる。
【００３６】
さらに、第１実施形態によれば、電圧検出部８００、８０１によって、バッテリ２、３の出力電圧を検出することができる。また、判定部８０２によって、バッテリ２、３が正常か異常かを判定することができる。さらに、接続部８０３、８０４によって、正常なバッテリをモータ駆動部８１に接続することができる。そのため、正常なバッテリをモータ駆動部８１により確実に接続することができる。
【００３７】
加えて、第１実施形態によれば、接続部８０３、８０４は、リレーによって構成されている。そのため、正常なバッテリをモータ駆動部８１に確実に接続することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、２つのバッテリ２、３を用いた例を挙げているが、これに限られるものではない。３以上のバッテリを用いていてもよい。正常時には直列接続し、いずれかのバッテリで異常が発生した場合、正常なバッテリを直列接続してモータ駆動部に接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態における電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【図３】一方のバッテリが正常であるときの電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【図４】他方のバッテリが正常であるときの電動パワーステアリング装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・電動パワーステアリング装置、２、３・・・バッテリ（電源）、４・・・トルクセンサ、５・・・車速センサ、６・・・モータ、７・・・減速装置、８・・・制御装置、８０・・・バッテリ接続部（電源接続手段）、８００、８０１・・・電圧検出部（電圧検出手段）、８０２・・・判定部（判定手段）、８０３、８０４・・・接続部（接続手段）、８０３ａ、８０４ａ・・・接点、８０３ｂ〜８０３ｄ、８０４ｂ〜８０４ｄ・・・端子、８１・・・モータ駆動部（モータ駆動手段）、９・・・ステアリングホイール、１０・・・ステアリングシャフト、１１・・・ステアリングギアボックス、１２・・・ラック、１３・・・タイロッド、１４・・・ナックルアーム、１５・・・タイヤ、１６・・・車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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