(57)【要約】【課題】モータ駆動回路に異常が生じた際に、大型化およびコストアップを招くことなく操舵アシストを継続することが可能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。【解決手段】モータを駆動する電流の制御値を生成する中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、電流の制御値に基づくＰＷＭ信号からモータ２の駆動電流を生成する主モータ駆動回路１３および副モータ駆動回路１４と、主モータ駆動回路１３を構成する駆動素子のＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６を駆動するプリドライバＩＣ１２と、主モータ駆動回路１３の異常を検出する異常検出部１５と、モータ電流の経路を切り換える切換スイッチ１６を備えて構成する。異常検出部１５によって主モータ駆動回路１３の異常が検出されると、ＣＰＵ１１から直接副モータ駆動回路１４にＰＷＭ信号を送ると共に、切換スイッチ１６を切り換えて副モータ駆動回路１４とモータ２を接続し、副モータ駆動回路１４で生成した比較的小さなモータ電流でモータ２を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵アシスト力を付与するモータの駆動電流を制御する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
モータを駆動する電流の制御値を生成する制御手段と、
電源電圧と接地電位の間に接続された複数の駆動素子によってブリッジ回路を構成し、前記電流の制御値に基づいて前記モータの駆動電流を生成する第１のモータ駆動手段と、
電源電圧と接地電位の間に接続された複数の駆動素子によってブリッジ回路を構成し、前記電流の制御値に基づいて前記モータの駆動電流を生成する第２のモータ駆動手段と、
前記第１のモータ駆動手段の異常を検出する異常検出手段と、
前記モータに対して、前記第１のモータ駆動手段との接続、又は前記第２のモータ駆動手段との接続を切り換えるスイッチ手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記異常検出手段によって、前記第１のモータ駆動手段の異常が検出されない場合に、
前記モータと前記第１のモータ駆動手段を接続するよう前記スイッチ手段を制御し、
前記異常検出手段によって、前記第１のモータ駆動手段の異常が検出された場合に、
前記モータと前記第２のモータ駆動手段を接続するよう前記スイッチ手段を制御する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記第２のモータ駆動手段の前記駆動素子は、
電源電圧にソースが接続されたＰチャネルＭＯＳＦＥＴと、
接地電位にソースが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、
をカスケード接続して前記ブリッジ回路の対を構成し、そして
前記制御手段は、
前記第２のモータ駆動手段によって生成される前記モータの駆動電流を、前記第１のモータ駆動手段によって生成される前記モータの駆動電流より小さく制御する
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の制御装置。
【請求項３】
前記第１のモータ駆動手段の前記駆動素子は、
電源電圧にドレインが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、
接地電位にソースが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、
をカスケード接続して前記ブリッジ回路の対を構成し、そして
さらに
前記電流の制御値に基づいて、前記第１のモータ駆動手段の前記駆動素子を駆動するプリドライブ手段が備えられる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項４】
前記第１のモータ駆動手段は、金属基板上に実装され、
前記第２のモータ駆動手段は、樹脂基板上に実装される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって操舵ハンドルに操舵アシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に、モータ駆動回路に異常が発生した際に、操舵アシストを継続することができる電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等車両の操舵アシスト装置として、モータの回転力を利用した電動パワーステアリング装置が多く用いられている。この電動パワーステアリング装置は、モータが所望の回転トルクを発生するように、モータに供給する電流を制御する制御装置（以下、ＥＣＵとも言う。）を備え、このＥＣＵによって制御された電流で回転するモータのトルクを、減速機と、ギア又はベルト等の伝動機構を介して操舵ハンドルに直結するステアリングシャフトとラック軸に伝え、操舵ハンドルを付勢して操舵者の操舵を支援する。
【０００３】
ここで、この種の従来の電動パワーステアリング装置の一般的な構成について説明する。
図３は、従来の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。前述したような電動パワーステアリング装置は、ＥＣＵ６と、モータ７と、操舵トルクを検出するトルクセンサ８と、車両の走行速度を検出する車速センサ９と、から一般的に構成される。
【０００４】
ＥＣＵ６は、トルクセンサ８と車速センサ９とによってそれぞれ検出された操舵トルクと車速とに基づいて、モータ７に供給する電流の制御値を生成するとともに、生成された電流の制御値に基づいて決定されるデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力する中央処理装置（以下、ＣＰＵとも言う。）６１と、このＰＷＭ信号を基にしてＭＯＳＦＥＴＱ６１〜Ｑ６６の各ゲートにパルス電圧を供給するプリドライバＩＣ６２と、モータ７に供給する電流を生成するモータ駆動回路６３と、から構成される。
【０００５】
そして、モータ駆動回路６３は、Ｈブリッジ回路を構成するＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ６１〜Ｑ６６からなり、プリドライバＩＣ６２からゲート毎に供給されるパルス電圧によって直列に接続された上下アームが交互にオン、オフを繰り返し、このとき流れるパルス電流によってモータ７を回転駆動する。
【０００６】
このように構成された電動パワーステアリング装置は、小型乗用車は言うに及ばず、普通自動車やトラック等の大型自動車にも搭載されている。これら大型自動車では、車両重量が大きいこともあって小型乗用車より大きな操舵アシスト力を必要とし、高出力のモータ及び大電力のモータ駆動回路６３が使用されてきている。
【０００７】
このため、例えば車両の運転中に、上述したモータ駆動回路６３に短絡や断線等の異常が発生すると、モータ７が停止してハンドル操作が急に重くなり、運転者に対して不安ないし危機感を与えてしまう嫌いがある。
【０００８】
この問題を解決するために、それぞれ２系統のモータ駆動回路とモータ巻線を備え、一方の系統のモータ駆動回路又はモータ巻線が破損した際に、他方の系統のモータ駆動回路又はモータ巻線に切り換えることによって操舵アシストを継続することができる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−４０１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の電動パワーステアリング装置では、それぞれ２系統のモータ駆動回路とモータ巻線を備えるために、通常の２倍の部品を必要とし、構成が複雑となって装置の大型化およびコストアップを招来するという問題があった。
【００１１】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ駆動回路に異常が生じた際に、大型化およびコストアップを招くことなく操舵アシストを継続することのできる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した本発明の目的は、下記の構成により達成される。
【００１３】
（１）  操舵アシスト力を付与するモータの駆動電流を制御する電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
モータを駆動する電流の制御値を生成する制御手段と、
電源電圧と接地電位の間に接続された複数の駆動素子によってブリッジ回路を構成し、前記電流の制御値に基づいて前記モータの駆動電流を生成する第１のモータ駆動手段と、
電源電圧と接地電位の間に接続された複数の駆動素子によってブリッジ回路を構成し、前記電流の制御値に基づいて前記モータの駆動電流を生成する第２のモータ駆動手段と、
前記第１のモータ駆動手段の異常を検出する異常検出手段と、
前記モータに対して、前記第１のモータ駆動手段との接続、又は前記第２のモータ駆動手段との接続を切り換えるスイッチ手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記異常検出手段によって、前記第１のモータ駆動手段の異常が検出されない場合に、
前記モータと前記第１のモータ駆動手段を接続するよう前記スイッチ手段を制御し、
前記異常検出手段によって、前記第１のモータ駆動手段の異常が検出された場合に、
前記モータと前記第２のモータ駆動手段を接続するよう前記スイッチ手段を制御する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
（２）  前記第２のモータ駆動手段の前記駆動素子は、
電源電圧にソースが接続されたＰチャネルＭＯＳＦＥＴと、
接地電位にソースが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、
をカスケード接続して前記ブリッジ回路の対を構成し、そして
前記制御手段は、
前記第２のモータ駆動手段によって生成される前記モータの駆動電流を、前記第１のモータ駆動手段によって生成される前記モータの駆動電流より小さく制御する
ことを特徴とする上記（１）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
（３）  前記第１のモータ駆動手段の前記駆動素子は、
電源電圧にドレインが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、
接地電位にソースが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、
をカスケード接続して前記ブリッジ回路の対を構成し、そして
さらに
前記電流の制御値に基づいて、前記第１のモータ駆動手段の前記駆動素子を駆動するプリドライブ手段が備えられる
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
（４）  前記第１のモータ駆動手段は、金属基板上に実装され、
前記第２のモータ駆動手段は、樹脂基板上に実装される
ことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
【００１４】
上記（１）の構成によれば、モータを駆動している第１のモータ駆動手段に異常が発生した際に、スイッチ手段により第２のモータ駆動手段に切り換えて、該第２のモータ駆動手段によってモータを駆動するようにしたので、装置の大型化およびコストアップを招くことなく操舵アシストを継続することができる。
また、上記（２）の構成によれば、第２のモータ駆動手段の駆動素子をＰチャネルＭＯＳＦＥＴとＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路の対から構成し、また第２のモータ駆動手段によって生成されるモータの駆動電流を、第１のモータ駆動手段によって生成される駆動電流より小さくなるよう制御したので、駆動素子に大電力用のものを使用しなくて済み、ゲートを駆動するためにプリドライブ手段を必要とせず、制御手段によって直接駆動することが可能となり、装置の大型化およびコストアップを回避できる。
さらに、上記（３）の構成によれば、第１のモータ駆動手段の駆動素子をプリドライブ手段によって駆動するので、モータに供給する電流を大きくすることができ、電動パワーステアリング装置の操舵アシスト力を向上させることが可能となる。
そして、上記（４）の構成によれば、第１のモータ駆動手段を金属基板上に実装することにより、駆動素子を効果的に放熱することができるとともに、第２のモータ駆動手段を樹脂基板上に実装することで装置の大型化およびコストアップを回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータ駆動回路に異常が生じた際に、大型化およびコストアップを招くことなく操舵アシストを継続することが可能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図１は本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置（ＥＣＵ）の概略構成を示すブロック図であり、図２は本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係るＥＣＵ１は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、プリドライバＩＣ１２と、主モータ駆動回路（第１のモータ駆動手段）１３と、副モータ駆動回路（第２のモータ駆動手段）１４と、異常検出部１５と、切換スイッチ１６と、を備えて構成される。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、マイクロコンピュータと、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから構成されるコンピュータシステムであり、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、トルクセンサ３で検出した操舵トルクおよび車速センサ４で検出した車両の走行速度などに基づいて、モータ２に供給する電流の制御目標値である電流指令値を生成し、そしてこの電流指令値に基づいて決定されるデューティ指令値に基づいて、主モータ駆動回路１３の後述するＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６と、副モータ駆動回路１４の後述するＭＯＳＦＥＴＱ４１〜Ｑ４６と、をそれぞれオン、オフするためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力する。
【００１９】
プリドライバＩＣ１２は、ＣＰＵ１１から出力されるＰＷＭ信号に基づいて、主モータ駆動回路１３を構成するＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６のゲートを駆動するためのパルス電圧を生成する電子回路であり、このプリドライバＩＣを設けることで、主モータ駆動回路１３を介してモータ２に供給する電流を大きくすることができる。
【００２０】
そして、主モータ駆動回路１３は、モータ２の３相コイルをそれぞれ駆動する３つのインバータからなるブリッジ回路によって構成されている。これらのインバータは、それぞれ、電源電圧にドレインが接続された大電流、高耐圧のＮチャネルＭＯＳＦＥＴＱ３１、Ｑ３３、Ｑ３５と、接地電位にソースが接続された大電流、高耐圧のＮチャネルＭＯＳＦＥＴＱ３２、Ｑ３４、Ｑ３６をカスケード接続して構成され、プリドライバＩＣ１２から、例えば、上アームのＭＯＳＦＥＴのゲートに正相のパルス電圧が入力される間に、下アームのＭＯＳＦＥＴのゲートに逆相のパルス電圧が入力され、上下アームのＭＯＳＦＥＴが相補動作して交互にオン、オフ動作を繰り返すことにより、カスケード接続の中点から所望のパルス幅を有する電流を出力し、切換スイッチ１６を介してモータ２の３相コイルに供給する。
【００２１】
なお、ＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６は、スイッチング動作に伴って発生する熱を効果的に放散するために、例えば、金属基板に実装し、その金属基板をアルミ合金等からなる放熱器に取り付けるのが好ましい。
【００２２】
また、副モータ駆動回路１４は、モータ２の３相コイルをそれぞれ駆動する３つのインバータからなるブリッジ回路によって構成される。これらのインバータは、それぞれ、電源電圧にソースが接続されたＰチャネルＭＯＳＦＥＴとＱ４１、Ｑ４３、Ｑ４５と、接地電位にソースが接続されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴＱ４２、Ｑ４４、Ｑ４６をカスケード接続して構成されている。
そして、副モータ駆動回路１４は、異常検出部１５によって主モータ駆動回路１３の異常が検出された際に、ＣＰＵ１１から、例えば、上アームのＭＯＳＦＥＴのゲートに正相のパルス電圧が入力される間に、下アームのＭＯＳＦＥＴのゲートに逆相のパルス電圧が入力され、上下アームのＭＯＳＦＥＴが相補動作して交互にオン、オフ動作を繰り返すことにより、ケード接続の中点から所望のパルス幅を有する電流を出力し、切換スイッチ１５を介してモータ２の３相コイルに供給する。
【００２３】
ここで、副モータ駆動回路１４を構成するＭＯＳＦＥＴＱ４１〜４６は、主モータ駆動回路１３のＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６に比較して小型であり、かつ、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴとＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路の対から構成されてゲート電圧及び最大ドレイン電流が小さいＭＯＳＦＥＴとされる。
このため、駆動にプリドライバＩＣ１２を介することなく、ＣＰＵ１１によって直接駆動することが可能である。また、スイッチング動作に伴って発生する熱も比較的少なくなるので、前述したようなアルミ合金などの放熱器が不要となり、ガラスエポキシ樹脂等の基板上に実装することができる。このため、小型化およびコストの低減が可能となる。
【００２４】
異常検出部１５は、主モータ駆動回路１３の異常、例えば、ＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６が設計段階で予め見積もられた仕様を超える周囲温度、過負荷又は過電圧等によるショート、或いはオープンすること、また、ハーネスが断線すること等によってモータ２に電流を供給することができなくなったことを検出するものであり、ＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６がオンした時の電流を検出する電流モニタや、ＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６のオン時におけるドレイン・ソース間の電圧を検出する電圧モニタ等から構成され、その検出結果はＣＰＵ１１に送信される。
【００２５】
切換スイッチ１６は、主モータ駆動回路１３が正常に動作している間は、主モータ駆動回路１３とモータ２を接続し、異常検出部１５によって主モータ駆動回路１３の異常が検出されると、ＣＰＵ１１により接点を切り換え制御されて、副モータ駆動回路１４とモータ２を接続するものであり、例えば、パワーリレーなどから構成される。
【００２６】
次に、このように構成された本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置について、図２を参照しながら、その動作を説明する。
【００２７】
図２に示すように、まず、運転者の操作によって不図示のイグニションスイッチがオンされ、ＥＣＵ１に電源電圧が供給されて車両が走行状態になると、プリドライバＩＣ１２から出力されるＰＷＭ信号に基づいてモータ駆動回路１３のＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６がオン、オフし、モータ２に電流を供給して回転トルクを発生させ、操舵ハンドルにアシスト力を付与する（即ち、ステップＳ１０１）。
【００２８】
このモータ２の駆動中は、異常検出部１５によって主モータ駆動回路１３が常時監視されており、ＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６のショートやオープン、またはハーネスの断線等の異常が検出されたか否かが判定される（即ち、ステップＳ１０２）。
【００２９】
そして、ステップＳ１０２の手順における判定の結果、異常が検出されない場合は、ステップＳ１０２に戻って主モータ駆動回路１３における異常の監視が継続される（即ち、ステップＳ１０２のＮＯ）。
【００３０】
一方、ステップＳ１０２の手順で、主モータ駆動回路１３の異常が検出されたと判定された場合は、ＣＰＵ１１によって切換スイッチ１６が動作され、接点を切り換えて副モータ駆動回路１４とモータ２が接続される（即ち、ステップＳ１０３）。
【００３１】
そしてステップＳ１０３の後、ＣＰＵ１１から副モータ駆動回路１４にＰＷＭ信号が送信され、副モータ駆動回路１４はこれに基づいて主モータ駆動回路１３に比較してより少ないモータ電流を生成し、切換スイッチ１６を介してモータ２を回転駆動する（即ち、ステップＳ１０４）。
【００３２】
以上説明したように、このような本発明に係る実施形態の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、中央処理装置（ＣＰＵ）１１と、プリドライバＩＣ１２と、主モータ駆動回路１３と、副モータ駆動回路１４と、異常検出部１５と、切換スイッチ１６を備え、異常検出部１５によって主モータ駆動回路１３の異常が検出された際に、ＣＰＵ１１によって切換スイッチ１６を切り換えると共に、副モータ駆動回路１４にＰＷＭ信号を送り、副モータ駆動回路１４で生成したモータ電流でモータ２を駆動する。
【００３３】
これにより、車両の運転中に主モータ駆動回路１３に異常が生じても、副モータ駆動回路１４によってモータ２の駆動を継続することができるので、ハンドルの操作が急に重くなることを回避でき、運転者に対して不安や危機感を与えることがない。
【００３４】
また、ＭＯＳＦＥＴＱ４１〜４６は、主モータ駆動回路１３のＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６に比較して小型であり、かつ、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴとＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなるブリッジ回路の対から構成されてゲート電圧及び最大ドレイン電流が小さいＭＯＳＦＥＴとされて、ＣＰＵ１１の制御により副モータ駆動回路１４のモータ電流が主モータ駆動回路１３のモータ電流より小さく制限されるので、副モータ駆動回路１４の駆動にプリドライバＩＣ１２を介することなく、ＣＰＵ１１によって直接駆動することが可能であり、装置の大型化およびコストアップを回避することができる。さらに、このような構成を採用することにより、副モータ駆動回路１４を構成するＭＯＳＦＥＴＱ４１〜Ｑ４６に大電力用のものを使用しなくて済み、製造コストを抑制することができる。
【００３５】
さらに、主モータ駆動回路１３のＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６を金属基板上に実装することにより、このＭＯＳＦＥＴＱ３１〜Ｑ３６を効果的に放熱することができるとともに、副モータ駆動回路１４のＭＯＳＦＥＴＱ４１〜４６を樹脂基板上に実装することで装置の大型化およびコストアップを回避することが可能となる。
【００３６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】従来の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，６    ＥＣＵ（制御手段）
２，７  モータ
３，８  トルクセンサ
４，９  車速センサ
１１，６１  中央処理装置（ＣＰＵ）
１２，６２  プリドライバＩＣ
１３  主モータ駆動回路（第１のモータ駆動手段）
１４  副モータ駆動回路（第２のモータ駆動手段）
１５  異常検出部（異常検出手段）
１６  切換スイッチ（スイッチ手段）
６３  モータ駆動回路
Ｑ３１〜Ｑ３６、Ｑ４１〜Ｑ４６，Ｑ６１〜Ｑ６６  ＭＯＳＦＥＴ（駆動素子）
【図１】
2009067174.tif 000003
【図２】
2009067174.tif 000004
【図３】
2009067174.tif 000005