(57)【要約】【課題】リレーの接点の接触不良を的確に捉える機能を備えた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】異物の存在によってリレーの接点に接触不良が生じると、接点が動作するときのバウンス時間が正常時より長くなることの知見に基づき、制御部により接点電圧（接点の負荷側の電圧）の変化を読み取ってバウンス時間を求め、このバウンス時間を所定値と比較して接点の正常・異常を判断するようにする。【選択図】図３
2009101946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、
前記モータに電力を供給する電路に介挿された接点を開閉可能なリレーと、
前記リレーを動作させるスイッチング素子と、
前記リレーの動作時における、前記接点の負荷側の電圧を検知することによって当該接点のバウンス時間を求め、これを所定値と比較して、異物による当該接点の異常の有無の判断を行う制御部と
を備えた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】
前記接点が異常であると判断した前記制御部は、前記リレーをオン・オフさせることにより異常解消を試みた後、再度、前記の判断を行う請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記接点が異常であると判断した前記制御部は、当該接点に電流を流すことにより異常解消を試みた後、再度、前記の判断を行う請求項１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、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関し、特にその電気回路の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに応じてモータにより操舵補助力を生じさせる装置である。このような電動パワーステアリング装置のモータ制御は、主としてＣＰＵや電子回路によって行われる。しかしながら、モータ制御に関わる何れかの部材に故障が発生した場合に、モータへの給電を確実に停止して安全を確保すべく、モータへの給電電路にリレーの接点が介挿されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
電動パワーステアリング装置が正常に動作している場合には、上記のリレーの接点は閉路され、かつ、良好な導通状態（低い接触抵抗）を維持していなければならない。しかし、接点の表面が酸化して絶縁性の皮膜ができたり（例えば特許文献２参照。）、接点の周囲に存在する塵埃やリレー自身の微細な摩耗粉等が接点の表面に付着すると、これらの「異物」によって接点の接触抵抗が増大し、導電性が低下する。導電性の低下はモータ制御に悪影響を与える。
【０００４】
そこで、このような異物の存在を電気的に検出するには、接点を閉路した状態で接点の電源側に所定の電圧を付与し、この電圧と、負荷側（モータ側）で実測した電圧とを比較して、その差が所定値以上である（或いは、接点の両側の電圧を測定し、これらを互いに比較して、その差が所定値以上である）、という事象を捉えればよい。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８２１６６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００６−２１１８２５号公報（段落［０００９］〜［００１０］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、接点の電源側に所定の電圧を付与しているにも関わらず、負荷側に電圧が出ないという状態は、その原因として、接点の接触不良の他、電圧を検知する回路の故障や、ハーネス等の配線の不良（断線等）もあり得る。すなわち、電圧の検知だけでは接点の接触不良とその他の原因との見分けがつかない。また、高い電圧を付与するとモータが動いてしまうため、付与できる電圧は低い電圧となり、その場合、電流はほとんど流れない。電流がほとんど流れないと電圧降下も小さくなるので、比較的軽微な接触不良は、電圧のみによってこれを捉えることは難しい。
【０００７】
このように、従来の電動パワーステアリング装置では、リレーの接点の接触不良を的確に発見することが困難である。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、リレーの接点の接触不良を的確に捉える機能を備えた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】
【０００８】
本発明は、モータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、前記モータに電力を供給する電路に介挿された接点を開閉可能なリレーと、前記リレーを動作させるスイッチング素子と、前記リレーの動作時における、前記接点の負荷側の電圧を検知することによって当該接点のバウンス時間を求め、これを所定値と比較して、異物による当該接点の異常の有無の判断を行う制御部とを備えたものである。
上記のような電動パワーステアリング装置において、異物の存在によって接点の接触不良が生じると、バウンス時間が、正常時より長くなる。そこで、バウンス時間を所定値と比較して、接点の異常の有無の判断を行うことができる。
【０００９】
また、上記電動パワーステアリング装置において、接点が異常であると判断した制御部は、リレーをオン・オフさせることにより異常解消を試みた後、再度、判断を行うようにしてもよい。
この場合、接点の異物が物理的な衝撃により除去される可能性がある。このような異物除去処理を異常判定処理の一環として実行し、異常解消を試みることにより、一過性で、かつ、軽度の異常を自動的に解消することができる。
【００１０】
また、上記電動パワーステアリング装置において、接点が異常であると判断した制御部は、当該接点に電流を流すことにより異常解消を試みた後、再度、判断を行うようにしてもよい。
この場合、電流が接点に流れることにより生じる熱で異物が除去される可能性がある。このような異物除去処理を異常判定処理の一環として実行し、異常解消を試みることにより、一過性で、かつ、軽度の異常を自動的に解消することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、異物の存在によって接点の接触不良が生じるとバウンス時間が、正常時より長くなることに基づき、バウンス時間を所定値と比較して、接点の異常の有無の判断を行うことができる。これにより、リレーの接点の接触不良を的確に捉えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の電気回路を示すブロック図である。図において、ＣＰＵを含んで構成される制御部１は、トルクセンサ２から入力される操舵トルクの信号及び車速センサ３から入力される車速信号に基づいて、モータ４の駆動信号を算出する。また、制御部１は、この駆動信号にパルス幅変調（ＰＷＭ）を施し、その出力信号を駆動回路５に与える。駆動回路５は３相インバータを構成するものであり、制御部１からの出力信号を制御信号として、バッテリ７の直流電圧から３相交流の駆動電圧を生成する。
【００１３】
モータ４は、３相ブラシレスモータであり、駆動回路５から供給される駆動電圧により駆動される。モータ４は、図示しない減速機を介して操舵軸１３に接続されており、操舵軸１３に操舵補助力を付与する。モータ４には回転角センサ８が設けられており、ロータ（図示せず。）の回転角の信号が制御部１に送られる。駆動回路５とモータ４とを接続する電路Ｕ，Ｖ，Ｗのうち、電路Ｕ及びＶの途中にはリレー９の接点９ｃが介挿されている。接点９ｃとモータ４とを接続する電路Ｕ，Ｖの電圧は、接点９ｃの負荷側の電圧（以下、接点電圧という。）として制御部１に入力される。
なお、接点９ｃを電路Ｕ，Ｖに介挿するのは一例に過ぎず、Ｕ，Ｖ，Ｗ３相のうち、いずれか２相に介挿することができる。また、３相全部に介挿しても構わない。
【００１４】
また、電路Ｖ及びＷには電流センサ１０が設けられ、電流検出回路６は電流センサ１０の出力に基づいて電路Ｖ及びＷの電流及び演算により電路Ｕの電流を検出し、その検出出力を制御部１に送る。制御部１は、これらの電流と、回転角センサ８によって検出された回転角とを用いて、座標変換したｄ軸電流及びｑ軸電流を求める。そして、これらの電流がフィードバックされ、駆動信号に応じた駆動電流が流れるよう、制御が行われる。制御部１にはイグニッションキー１１のオン・オフ信号が入力される。制御部１は、スイッチング素子の一例としてのトランジスタ１２のベースに、電圧を付与することができる。トランジスタ１２はリレーコイル９ｓと直列に接続され、この直列体にバッテリ７の電圧が付与される。
【００１５】
次に、上記リレー９の動作と、それを契機として行われる接点の異常判定処理について説明する。図２の（ａ）は、リレーコイル９ｓの励磁と、接点電圧の変化とを示す波形図である。イグニッションキー１１がオフからオンに操作されると、そのオン信号を受けた制御部１は、トランジスタ１２にベース電圧を与えて、ターンオンさせる。これにより、リレーコイル９ｓが励磁される（時刻Ｔ０）。励磁から動作時間の経過後、電磁吸着により接点９ｃが閉路する（時刻Ｔ１）。
【００１６】
但し、接点９ｃの最初の閉路から安定的閉路までの間には必ずチャタリング（バウンス）が生じ、接点９ｃは接離を繰り返す。接点９ｃの電源側に電圧が付与されていれば、接点９ｃの閉路により負荷側には接点電圧が生じるので、接点９ｃの接離を図示のような接点電圧として捉えることができる。ここで、本発明者は、実験により、最初に接点電圧が生じる時刻Ｔ１から、接点電圧が安定して生じる時刻Ｔ２までの時間、すなわちバウンス時間が、異物の有無で変化することを見出した。すなわち、異物があるときのバウンス時間は、接触状態が安定しないため、異物の無いときのバウンス時間より明らかに長くなる。そこで、異物がないときの平均的なバウンス時間に若干の測定誤差やばらつきを考慮したバウンス時間の上限値（例えば１０ｍｓｅｃ）を定め、バウンス時間がこの上限値を超えるときは、接触状態が不安定であり、異物が存在している可能性がある、と判定することにした。
【００１７】
一方、図２の（ｂ）は、リレーコイル９ｓの消磁（励磁オフ）と、接点電圧の変化とを示す波形図である。イグニッションキー１１がオンからオフに操作されると、そのオフ信号を受けた制御部１は、オン状態のトランジスタ１２をターンオフさせる。これにより、リレーコイル９ｓが消磁される（時刻Ｔ０）。消磁から動作時間の経過後、電磁吸着状態からの釈放により接点９ｃが開路する（時刻Ｔ１）。
【００１８】
この場合も同様に、接点９ｃの最初の開路から安定的開路までの間には必ずチャタリング（バウンス）が生じ、接点９ｃは接離を繰り返す。そして、最初に接点電圧が０になる時刻Ｔ１から接点電圧が０で安定する時刻Ｔ２までの時間すなわちバウンス時間が、異物の有無で変化する。そこで、励磁の場合と同様に、バウンス時間の上限値を定め、バウンス時間がこの上限値を超えるときは、接触状態が不安定であり、異物が存在している可能性がある、と判定することにした。
【００１９】
一方、上記のようなリレーコイル９ｓの励磁又は消磁と同時に、制御部１は図３，図４に示す異常判定処理を開始する。
《励磁の場合》
まず、励磁の場合には、制御部１は図３のステップＳ１からＳ２へ進み、時刻Ｔ０を記憶する。さらに、制御部１は、駆動回路５を介して接点９ｃの電源側の２電路（Ｕ，Ｖ）に所定の電圧（バッテリ電圧）を付与し、その状態で、接点電圧を読み取る処理を行う（ステップＳ３）。ここで、付与した電圧に基づく接点電圧が検知されるのを待ち（ステップＳ３，Ｓ４の繰り返し）、検知されたらその時刻Ｔ１を記憶する（ステップＳ５）。なお、時刻Ｔ０からＴ１までの経過時間が、図２の（ａ）における動作時間となる。
【００２０】
次に制御部１は、接点電圧を読み取る処理を、接点９ｃがチャタリングしている状態を脱してその接点電圧が安定するまで繰り返す（ステップＳ６，Ｓ７の繰り返し）。そして、接点電圧が一定時間以上連続して現れることにより接点電圧の安定を検知すると、制御部１は、その時刻Ｔ２を記憶する（ステップＳ８）。制御部１は、バウンス時間（Ｔ２−Ｔ１）が所定値（前述の上限値）を超えているか否かの判定を行い（ステップＳ９）、超えない場合には正常と判定して（ステップＳ１０）、異常判定処理を終える。一方、バウンス時間が所定値を超えている場合、制御部１は、異物除去処理をまだ実行していないことを条件として（ステップＳ１１）、異物除去処理を実行する（ステップＳ１３）。
【００２１】
異物除去処理とは、例えば、制御部１がリレー９をオン（励磁）・オフ（消磁）させることである。この場合のリレー９は、当該処理をする前にオン状態にあるため、一旦オフにして再びオンにするという動作を少なくとも１回行わせる。これにより、接点９ｃの異物が物理的な衝撃により除去される可能性がある。
また、他の異物除去処理としては、制御部１が駆動回路５を介して接点９ｃに電流を流すようにしてもよい。この場合、電流が接点９ｃに流れることにより生じる熱で異物が除去される可能性がある。
このように、異常判定処理の一環として異物除去処理を実行し、異常解消を試みることにより、一過性で、かつ、軽度の異常を自動的に解消することができる。
【００２２】
異物除去処理後の制御部１は、リレーコイル９ｓを元通り励磁して（ステップＳ１４）、ステップＳ２〜Ｓ９の処理に戻る。そして、バウンス時間が所定値以下となれば正常と判定して（ステップＳ９，Ｓ１０）、異常判定処理を終える。一方、制御部１は、ステップＳ９においてやはりバウンス時間が所定値を超えている場合、既に異物除去処理を実行しているので今度は異常と判定し（ステップＳ１１からＳ１２）、異常判定処理を終える。なお、この場合には、点検修理が必要となる。
【００２３】
《消磁の場合》
一方、消磁の場合には、制御部１は図３のステップＳ１から図４のステップＳ２２へ進み、時刻Ｔ０を記憶する。さらに、制御部１は、接点電圧を読み取る処理を行い（ステップＳ２３）、接点電圧が０になるのを待ち（ステップＳ２３，Ｓ２４の繰り返し）、０になったらその時刻Ｔ１を記憶する（ステップＳ２５）。なお、時刻Ｔ０からＴ１までの経過時間が、図２の（ｂ）における動作時間となる。
【００２４】
次に制御部１は、接点電圧を読み取る処理を、接点９ｃがチャタリングしている状態を脱してその接点電圧が０で安定するまで繰り返す（ステップＳ２６，Ｓ２７の繰り返し）。そして、接点電圧が一定時間以上連続して０になることにより接点電圧が０で安定したことを検知すると、制御部１は、その時刻Ｔ２を記憶する（ステップＳ２８）。制御部１は、バウンス時間（Ｔ２−Ｔ１）が所定値（前述の上限値）を超えているか否かの判定を行い（ステップＳ２９）、超えない場合には正常と判定して（ステップＳ３０）、異常判定処理を終える。一方、バウンス時間が所定値を超えている場合、制御部１は、異物除去処理をまだ実行していないことを条件として（ステップＳ３１）、異物除去処理を実行する（ステップＳ３３）。
【００２５】
異物除去処理とは、前述のように、制御部１がリレーをオン（励磁）・オフ（消磁）させることである。この場合のリレーは、当該処理をする前にオフ状態にあるため、一旦オンにして再びオフにするという動作を少なくとも１回行わせる。これにより、接点９ｃの異物が物理的な衝撃により除去される可能性がある。
また、他の異物除去処理としては、制御部１が駆動回路５を介して接点９ｃに電流を流すようにしてもよい。この場合、電流が接点９ｃに流れることにより生じる熱で異物が除去される可能性がある。
このように、異常判定処理の一環として異物除去処理を実行し、異常解消を試みることにより、一過性で、かつ、軽度の異常を自動的に解消することができる。
【００２６】
異物除去処理後の制御部１は、リレーコイル９ｓを元通り消磁して（ステップＳ３４）、ステップＳ２２〜Ｓ２９の処理に戻る。そして、バウンス時間が所定値以下となれば正常と判定して（ステップＳ２９，Ｓ３０）、異常判定処理を終える。一方、制御部１は、ステップＳ２９においてやはりバウンス時間が所定値を超えている場合、既に異物除去処理を実行しているので今度は異常と判定し（ステップＳ３１からＳ３２）、異常判定処理を終える。なお、この場合には、点検修理が必要となる。
【００２７】
図５は、本発明の第２実施形態による電動パワーステアリング装置の電気回路を示すブロック図である。第１実施形態との違いは、リレー９の接点９ｃを、駆動回路５とモータ４とを接続する電路ではなく、駆動回路５の電源側（電源を供給する電路）に介挿し、接点の負荷側の電圧を制御部１に取り込むようにした点である。その他は、第１実施形態と同様である。この場合も、接点９ｃの負荷側の電圧変化に基づいて開閉時のバウンス時間を制御部１で求め、これを所定値と比較することにより、接点が正常か否かを、第１実施形態と同様に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による電動パワーステアリング装置の電気回路を示すブロック図である。
【図２】リレーコイルの励磁又は消磁と接点電圧の変化とを示す波形図である。
【図３】異常判定処理のフローチャート（１／２）である。
【図４】異常判定処理のフローチャート（２／２）である。
【図５】本発明の第２実施形態による電動パワーステアリング装置の電気回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    制御部
４    モータ
９    リレー
９ｃ  接点
１２    トランジスタ（スイッチング素子）
【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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