(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源より大電流負荷に駆動電流を出力制御するリレー接点と、
前記リレー接点の前記大電流負荷接続側とアース間に接続した平滑用のコンデンサと、
前記リレー接点閉成前の所定時間の間に前記コンデンサに電荷を充電した後、前記リレー接点を閉成させる予備充電制御手段とを備え、
前記予備充電制御手段は、前記コンデンサに前記所定時間電荷を充電した後に充電を遮断することにより、プリチャージ設定電圧に達した後での前記リレー接点のＯＮ後の飽和電圧よりも低い判定電圧で、前記コンデンサのリレー溶着時等異常状態を判断する充電電圧に影響を与えないようにされている
ことを特徴とする自動車用制御装置。
【請求項２】
予備充電制御手段は、コンデンサに対する予備充電電圧レベルを任意の値に設定できることを特徴とする請求項１に記載の自動車用制御装置。
【請求項３】
予備充電制御手段は、制御装置起動と同時に内部定電圧回路の動作を立ち上げ、直ちにコンデンサの充電を開始する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電源装置よりリレー接点を通して負荷に動作電流を供給する際に、動作電流中のリップル成分を低減させる平滑コンデンサに予め電荷を充電した後に、リレー接点を閉成して直流電源装置より負荷に動作電流を供給することでコンデンサへの突入電流、即ちリレー接点に流れる突入電流を低減させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用制御装置の従来装置として電動式パワーステアリング制御装置を例に説明する。図４は例えば特願平５−６４２６８号に開示された従来の電動式パワーステアリング制御装置を一部ブロック図で示す回路図であり、図において、４０は車両のハンドル（図示せず）に対して補助トルクを出力する大電流負荷としてのモータ、４１はモータ４０を駆動するためのモータ電流ＩＭを供給するバッテリである。
【０００３】
４２はモータ電流ＩＭのリップル成分を吸収するための大容量（１０００μＦ〜３６００μＦ程度）のコンデンサ、４３はモータ電流ＩＭを検出するためのシャント抵抗器、４４はモータ電流ＩＭを補助トルクの大きさ及び方向に応じて切換えるための複数の半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ４からなるブリッジ回路である。４６はモータ電流ＩＭを必要に応じて通電遮断するための常開のリレー。
【０００４】
４７はブリッジ回路４４を介してモータ４０を駆動すると共にリレー４６を駆動する駆動回路、４８はシャント抵抗器４３の一端を介してモータ電流ＩＭを検出するモータ電流検出手段であり、駆動回路４７及びモータ電流検出手段４８は、後述するマイクロコンピュータの周辺回路素子を構成している。
【０００５】
５０はハンドルの操舵トルクＴを検出するトルクセンサ、５１は車両の車速Ｖを検出する車速センサである。
５５は操舵トルク丁及び車速Ｖに基づいて補助トルクを演算すると共にモータ電流ＩＭをフィードバックして補助トルクに相当する駆動信号を生成するマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）であり、ブリッジ回路４４を制御するための回転方向指令Ｄ０及び電流制御量Ｉ０を駆動信号として駆動回路４７に入力する。
【０００６】
マイクロコンピュータ５５は、モータ４０の回転方向指令Ｄ０及び補助トルクに相当するモータ電流指令Ｉｍを生成するモータ電流決定手段５６と、モータ電流指令Ｉｍとモータ電流ＩＭとの電流偏差ΔＩを演算する減算手段５７と、電流偏差ΔＩからＰ（比例）項、Ｉ（積分）項及びＤ（微分）項の補正量を算出してＰＷＭデューティ比に相当する電流制御量Ｉ０を生成するＰＩＤ演算手段５８とを備えている。
【０００７】
又、図示しないが、マイクロコンピュータ５５は、ＡＤ変換器やＰＷＭタイマ回路等の他に周知の自己診断機能を含み、システム起動時にリレー４６の異常検出、またシステムの故障診断等を行い、異常がなければリレー４６をＯＮさせてブリッジ回路に電源を供給する。またシステム作動中も正常に動作しているか否かを常に自己診断し、異常が発生すると駆動回路４７を介してリレー４６を開放して、モータ電流ＩＭを遮断するようになっている。
【０００８】
次に、図４を参照しながら、電動式パワーステアリング制御装置の動作について説明する。マイクロコンピュータ５５は、トルクセンサ５０及び車速センサ５１から操舵トルクＴ及び車速Ｖを取り込むと共に、シャント抵抗器４３からモータ電流ＩＭをフィードバック入力し、パワーステアリングの回転方向指令Ｄ０と、補助トルク量に相当する電流制御量Ｉ０とを生成して駆動回路４７に出力する。
【０００９】
駆動回路４７は、定常駆動状態では、常開のリレー４６を閉成しており、回転方向指令Ｄ０及び電流制御量Ｉ０が入力されると、ＰＷＭ駆動信号を生成し、ブリッジ回路４４の各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に印加する。
【００１０】
これにより、モータ電流ＩＭは、バッテリー４１から、リレー４６、シャント抵抗器４３、ブリッジ回路４４を介して、モータ４０に供給される。モータ４０は、このモータ電流ＩＭにより駆動され、所要方向に所要量の補助トルクを出力する。
【００１１】
このとき、モータ電流ＩＭは、シャント抵抗器４３及びモータ電流検出手段４８を介して検出され、マイクロコンピュータ５５内の減算手段５７にフィードバックされることにより、モータ電流指令Ｉｍと一致するように制御される。又、モータ電流ＩＭは、ブリッジ回路４４のＰＷＭ駆動時のスイッチング動作によりリップル成分を含むが、大容量のコンデンサ４２により平滑されて抑制される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の電動式パワーステアリング制御装置が起動される時に、故障診断を行なった後、リレー４６をＯＮさせて前記説明の通り所望の操舵トルクＴに応じた制御電流をモータに通電し所要量の補助トルクを出力するよう動作する。しかし、コンデンサ４２は、大容量のものを使用しているため、リレー４６０Ｎ時に、リレー接点に過大な突入電流が流れる。その結果、制御装置の起動が繰り返し行われた場合に、転移により接点が溶着し、システム異常時にモータ４０への通電電流を遮断できない状況となる。
【００１３】
しかしながら、リレー４６は、所望の最大通電電流を満たす以外に、制御装置の起動を繰り返し行なわれた場合の前記突入電流に対する接点の耐久性能が重要となる。対応策として上位の通電電流性能をもったものを使用することとなり、部品コストの増大、しいては製品のコストの高騰を招く。
【００１４】
また補助トルクが大きいシステムについては、制御電流がさらに増加し、リップル電流の増大によるコンデンサ４２の発熱を下げるためインピーダンスを下げる必要があり、それに応じて容量が大きくなるため、突入電流がさらに大きくなり、コスト高のみならず制御装置の信頼性を阻害するという問題点がある。
【００１５】
この発明は、制御装置の信頼性向上及び製品コストの低減を目的としてなされたもので突入電流の低減化をはかることにより最大制御電流値をもとにリレーの選定ができるため、従来より低コストのリレーを使用することが可能となり、製品コストの低減化及び信頼性向上が計れる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る自動車用制御装置は、直流電源より大電流負荷に駆動電流を出力制御するリレー接点と、このリレー接点の前記大電流負荷接続側とアース間に接続した平滑用のコンデンサと、このコンデンサに対し、前記リレー接点閉成前の所定時間の間に前記コンデンサに電荷を充電した後、前記リレー接点を閉成させる予備充電制御手段とを備え、前記予備充電制御手段は、前記コンデンサに前記所定時間電荷を充電した後に充電を遮断することにより、プリチャージ設定電圧に達した後での前記リレー接点のＯＮ後の飽和電圧よりも低い判定電圧で、前記コンデンサのリレー溶着時等異常状態を判断する充電電圧に影響を与えないようにされている。
【００１７】
また、予備充電制御手段は、コンデンサに対する予備充電電圧レベルを任意の値に設定できるものである。
【００１８】
さらに、予備充電制御手段は、制御装置起動と同時に内部定電圧回路の動作を立ち上げ、直ちにコンデンサの充電を開始するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の電動式パワーステアリング制御装置の実施の形態１を図について説明する。図１の本実施の形態に係る電動式パワーステアリング制御装置の構成図である。尚、図中、図４と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、６０は予備充電制御手段としてのプリチャージ回路であり、このプリチャージ回路６０はコンデンサ４２に予め電荷をチャージすると共に、マイクロコンピュータ５５からの制御信号によりコンデサ４２への充電を停止する。
【００２０】
プリチャージ回路６０は、その構成を図２に示すように、ベースにマイクロコンピュータ５５よりの制御信号を入力すると共に、電圧Ｖｃｃによりベース電流を供給させる抵抗Ｒ１を接続したエミッタ接地のトランジスタＱ１、このトランジスタＱ１のコレクタをベースに接続する共に、ベースとエミッタ間にバイアス抵抗Ｒ２を接続し、エミッタにバッテリ電圧ＶＢが印加されたパワートランジスタＱ２、パワートランジスタＱ２のコレクタにアノードが接続された逆耐圧保護用ダイオードＤ１、この逆耐圧保護用ダイオードＤ１のカソードとコンデンサ４２の十端子間に接続された抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ３とコンデンサ４２の接続側とアース間に接続された抵抗Ｒ４より構成されている。
【００２１】
トランジスタＱ１のベースはマイクロコンピュータ５５側の制御ロジック回路と接続されプリチャージが不要な場合には、制御ロジック回路によりトランジスタＱ１のベースに電圧Ｖｃｃに対してマイナスレベルの信号を入力してベース電流を遮断してトランジスタＱ１をＯＦＦし、プリチャージ回路６０をＯＦＦさせることができる。各トランジスタＱ１，Ｑ２に電圧Ｖｃｃ、ＶＢを供給してＯＮ動作させ、コンデンサ４２に充電電流を送る場合は、イグニッションキーＳＷをＯＮすることでバッテリ４１より図示しない定電圧回路を通して電圧Ｖｃｃ、ＶＢがそれぞれトランジスタＱ１，Ｑ２に供給される。電圧Ｖｃｃが供給されるとトランジスタＱ１はＯＮし、バイアス抵抗Ｒ２間に電圧ＶＢが発生する。その結果、パートランジスタＱ２にベース電流が流れてＯＮすることで、逆耐圧保護用ダイオードＤ１を通して抵抗Ｒ３，Ｒ４間に電圧ＶＢがかかる。この電圧ＶＢは抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値比率で分圧されて、抵抗Ｒ４によりコンデサ４２の両端に印加されて充電される。パワートランジスタＱ２は逆耐圧保護用ダイオードＤ１によりコンデンサ４２の充電電圧から保護される。コンデンサ４２の充電電圧レベルは、Ｒ３及びＲ４の比率により任意の値に設定することができるため、システム異常検出電圧レベル以下で、且つ、出来る限り突入電流防止の効果が上がるように充電電圧レベルの設定を容易に行うことが可能である。
【００２２】
次に、制御装置起動時のプリチャージ回路６０の動作を図３に従って説明する。図３は電動式パワーステアリング制御装置のシステム起動時の動作を示すタイミングチャートである。図３において、ＴＯはマイクロコンピュータ５５のリセット時間、Ｔ１はコンデンサ４２のプリチャージ時間、Ｔ２はプリチャージ完了後のマイクロコンピュータ５５によるシステム故障検出時間、Ｖ１はプリチャージ設定電圧、Ｖ２はリレー溶着等異常判定電圧、Ｖ３はリレー４６（リレー接点）ＯＮ後のコンデンサ４２の飽和電圧である。
【００２３】
自動車用制御装置を例としてあげた電動パワーステアリング制御装置においては、例えばイグニッションキー７０が、ＯＮされてからシステムが作動するまでの時間は出来る限り短縮する必要がある。
【００２４】
本実施の形態によるプリチャージ回路６０は、イグニッションキー７０のＯＮに伴うシステムの起動と同時に図示しない定電圧回路が立ち上がりバッテリ４１の電圧を電圧Ｖｃｃ、ＶＢそしてマイクロコンピュータの電源電圧に安定化してトランジスタＱ１，Ｑ２、マイクロコンピュータ５５にシステム電源として供給する。
【００２５】
トランジスタＱ１，Ｑ２は電圧Ｖｃｃ、ＶＢが供給されてＯＮ動作し、且、マイクロコンピュータ５５も動作を開始する。そして、コンデンサ４２は抵抗Ｒ３とＲ４との抵抗値比率できまる電圧ＶＢの分圧電圧が印加されて充電される。従って、コンデンサ４２に対するプリチャージはマイクロコンピュータ５５のリセット時間Ｔ０後からチャージが行われる場合に比べて充電の短縮化が計れる。
【００２６】
次に、マイクロコンピュータ５５は、抵抗Ｒ３とＲ４との抵抗値比率で設定されたチャージ設定電圧Ｖ１となるプリチャージ時間Ｔ１後に、電圧Ｖｃｃに対してマイナスレベルの信号をトランジスタＱ１のベースに印加してベース電流を遮断し、トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＦＦしてプリチャージ回路６０をコンデンサ４２より動作的に遮断する。
【００２７】
次に、マイクロコンピュータ５５は続く故障検出時間Ｔ２の間にリレー４６の異常その他の故障診断を行い、正常であれば駆動回路４７を動作させてリレー４６をＯＮさせる。コンデンサ４２は既にプリチャージ設定電圧Ｖ１まで充電されているため、リレー４６がＯＮされた後、さらにバッテリ４１によりリレーＯＮ後の飽和電圧Ｖ３まで充電を行う場合に発生するバッテリ４１よりコンデンサ４２への突入電流、即ちリレー４６の接点電流を大幅に低減させることができる。
【００２８】
なお、リレー４６が接点溶着あるいは駆動回路４７の異常により閉路された場合において、前者の場合はシステム電源ＯＮ／ＯＦＦに拘わらずリレー４６はＯＮと同様な状態になり、コンデンサ４２は飽和電圧Ｖ３まで常時充電状態である。
【００２９】
しかし、後者の場合はシステムＯＮ時にバッテリ４１よりリレー４６の接点を通じて飽和電圧Ｖ３まで充電されるが、いずれの場合もダイオードＤ１によりプリチャージ回路の設定電圧Ｖ１に関係なく飽和電圧Ｖ３まで充電されるため故障診断は確実に行われる。
【００３０】
また、リレー４６の接点溶着時で、且つ、システム電源ＯＦＦ時にも充電されたコンデンサ４２から内部回路への電圧の回り込みが遮断されるため異常時のシステム誤動作はない。
【００３１】
またプリチャージ回路は、上記のようにマイクロコンピュータ５５によりシステム起動してから所定時問Ｔ１後に遮断されコンデンサ４２への充電動作を停止する。そのため、システム作動中に故障診断により異常発生が検出され、リレー４６が直ちにＯＦＦされバッテリ４１よりブリッジ回路４４への電源が遮断された場合でも、プリチャージ回路６０からブリッジ回路４４に駆動電圧が回り込まないように構成されている。
【００３２】
以上のようにこの発明によれば、システム本来の動作を損なわない比較的簡単な回路でリレー接点へのコンデンサ突入電流を軽減させることが可能となり、制御装置の信頼性の向上を計ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
直流電源装置よりリレー接点を通して負荷に動作電流を供給する際に、動作電流中のリップル成分を低減させる平滑コンデンサに予め電荷を充電した後に、リレー接点を閉成して直流電源装置より負荷に動作電流を供給することでコンデンサへの突入電流を低減させることで、リレーを従未のリレーより接点の電流容量が小さく低コストのものを採用することが可能となり、製品コストの低減化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態による電動式パワーステアリング制御装置の構成図である。
【図２】  本実施の形態による電動式パワーステアリング制御装置のプリチャージ回路である。
【図３】  本実施の形態による電動式パワーステアリシグ制御装置のシステム起動時の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】  従未の電動式パワーステアリング制御装置の構成図である。
【符号の説明】
４０  モータ（大電流負荷）、４１  バッテリ、４２  コンデンサ、４６  リレー（リレー接点）、６０  プリチャージ回路（予備充電制御手段）。
【図１】
0003750871.tif 000002
【図２】
0003750871.tif 000003
【図３】
0003750871.tif 000004
【図４】
0003750871.tif 000005