(57)【要約】昇圧回路５３が出力する昇圧電圧を監視することにより、昇圧回路５３の異常が検出された場合、昇圧回路５３への電源電圧への供給停止等の処置により、昇圧回路５３から出力される昇圧電圧が所定の閾値を下回ったときに、モータリレー５５，５６をオフ状態に切り替える。このため、モータリレー５５，５６の接点が離れたときにアークが発生し、モータリレー５５，５６が溶着することを防止することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源の電圧を所定の電圧に昇圧した昇圧電圧を出力する昇圧手段と、
前記昇圧電圧の供給及び遮断を切り替えるリレー回路と、
前記昇圧電圧を監視して、前記昇圧手段の異常を検出する異常検出手段と、
前記昇圧手段の異常が検出された場合に、前記昇圧電圧が予め定められる閾値を下回ったときに前記リレー回路をオフ状態とするリレー制御手段と、
を有することを特徴とするリレー溶着防止装置。
【請求項２】
前記電源と前記昇圧手段との間に接続され、前記電源から前記昇圧手段への電源電圧の供給及び遮断を切り替える電源リレー回路と、
前記異常検出手段によって前記昇圧回路の異常が検出された場合に、前記電源から前記昇圧手段への電源電圧の供給が遮断されるように、前記電源リレー回路をオフ状態とする電源リレー制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のリレー溶着防止装置。
【請求項３】
前記異常検出手段によって前記昇圧回路の異常が検出された場合に、前記昇圧手段に対して昇圧の停止を指示する昇圧停止手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリレー溶着防止装置。
【請求項４】
電源と、
前記電源の電圧を所定の電圧に昇圧した昇圧電圧を出力する昇圧手段と、
モータと、
前記昇圧電圧を前記モータに出力することによって、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータと前記モータ駆動手段との間に設けられ、前記昇圧電圧のモータへの供給及び遮断を切り替えるリレー回路と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの駆動を制御する制御手段と、
前記昇圧手段が出力する昇圧電圧を監視して、前記昇圧手段の異常を検出する異常検出手段と、
前記昇圧手段の異常が検出された場合に、前記昇圧電圧が予め定められる閾値を下回ったときに前記リレー回路をオフ状態とするリレー制御手段と、
を有することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
前記モータは、車両のステアリング機構に対して補助操舵トルクを与えるものであり、
前記制御手段は、少なくとも運転者のステアリング操作に基づいて、目標とする補助操舵トルクが発生するように、前記モータを駆動することを特長とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記電源と前記昇圧手段との間に接続され、前記電源から前記昇圧手段への電源電圧の供給及び遮断を切り替える電源リレー回路と、
前記異常検出手段によって前記昇圧回路の異常が検出された場合に、前記電源から前記昇圧手段への電源電圧の供給が遮断されるように、前記電源リレー回路をオフ状態とする電源リレー制御手段とを備えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記異常検出手段によって前記昇圧回路の異常が検出された場合に、前記昇圧手段に対して昇圧の停止を指示する昇圧停止手段を備えることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、リレーの溶着を防止するリレー溶着防止装置およびモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  スイッチ手段として用いられるリレーは、機械式接点を有するため、大電流が印加されている場合にオン状態からオフ状態にすると、リレー接点間で放電を起こし、その放電エネルギーによってリレー接点が溶着し、リレーが含まれる回路の動作に重大な影響を及ぼすことがある。【０００３】  特に、リレー接点の温度が上昇しているときに大電流が導通されると、リレー接点の溶着が発生しやすいことに着目し、電動機（モータ）を停止する際にリレー接点の温度が所定の温度（閾値）を下回ってからリレーをオフ状態とする電動機駆動装置が考案されている（特開２０００−１１５９０３号公報参照）。【０００４】  電動機駆動装置において、電源電圧を昇圧回路により昇圧してリレーを介して電動機に供給する場合、昇圧回路に異常が発生すると、昇圧回路から正常な昇圧電圧よりも高い高電圧が出力される場合がある。この場合、電動機への電源供給を遮断するために、リレー接点をオフ状態に切り替えると、リレー接点には高電圧が印加されているので、リレー接点が離れたときにアークが発生し、リレー接点が溶着する可能性がある。【０００５】  リレー接点に大電流が流れていれば、リレー接点の温度は上昇するので、従来装置のように、リレー接点の温度に基づいて、リレー接点のオン状態を維持して、リレーの溶着を防止することができる。しかし、リレー接点へ高電圧が印加されている時に、必ずしも大電流が流れるわけではない。【０００６】  さらに、リレー接点の温度は使用環境によって異なる（周囲の温度の影響を受ける）ので、使用環境の影響を排除するために閾値を比較的高く設定するか、使用環境毎に細かく設定する必要がある。例えば、使用環境（地域）ごとに閾値を異ならせる場合には、部品および回路構成が同一であっても製品としては異なることとなり、製造管理あるいは製品管理が極めて煩雑なものとなる。
【発明の開示】
【０００７】  そこで、本発明は、昇圧回路による昇圧電圧をリレーを介して供給する場合であっても、リレーの溶着を防止しつつ、リレーをオフ状態にすることが可能なリレー溶着防止装置およびモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】  本発明に係わるリレー溶着防止装置は、電源と、電源の電圧を所定の電圧に昇圧した昇圧電圧を出力する昇圧手段と、昇圧電圧の供給及び遮断を切り替えるリレー回路と、昇圧電圧を監視して、昇圧手段の異常を検出する異常検出手段と、昇圧手段の異常が検出された場合に、昇圧電圧が予め定められる閾値を下回ったときに前記リレー回路をオフ状態とするリレー制御手段とを有する。
【０００９】  本発明に係わるリレー溶着防止装置は、上記のように構成されるため、昇圧手段の異常が検出された場合、直ちにリレー回路がオフ状態に切り替えられるのではなく、昇圧電圧が予め定められる閾値を下回ったときにオフ状態とされる。このため、リレー回路の接点が離れたときにアークが発生し、リレー回路が溶着することを防止することができる。
【００１０】  ここで、昇圧手段の電圧は、昇圧動作の停止等によって徐々に低下する。そして、リレー回路の溶着の恐れがないレベルまで昇圧電圧が低下すれば、リレー回路をオフ状態にできる。このため、リレー接点の温度を監視する方法とは異なり、閾値は一つ設定するだけでよい。従って、使用環境を考慮して異なる閾値を設定する必要はなく、製造管理あるいは製品管理が容易となる。さらに、リレー接点の温度の降下を待つ方法と異なり周囲の影響を受けないので、溶着防止精度が向上し、またリレー回路をオフするまでの時間も短縮できる。
【００１１】  上述したリレー溶着防止装置において、電源と昇圧手段との間に接続され、電源から昇圧手段への電源電圧の供給及び遮断を切り替える電源リレー回路と、異常検出手段によって昇圧回路の異常が検出された場合に、電源から昇圧手段への電源電圧の供給が遮断されるように、電源リレー回路をオフ状態とする電源リレー制御手段とを設けることが好ましい。これにより、昇圧手段から出力される昇圧電圧を速やかに低下させることができる。
【００１２】  また、上述した溶着防止装置において、異常検出手段によって昇圧回路の異常が検出された場合に、昇圧手段に対して昇圧の停止を指示する昇圧停止手段を設けても良い。昇圧手段における昇圧動作を停止することによって、昇圧電圧の低下を促すことができる場合もあるためである。
【００１３】  また、本発明に係わるモータ駆動装置は、電源と、電源の電圧を所定の電圧に昇圧した昇圧電圧を出力する昇圧手段と、モータと、昇圧電圧をモータに出力することによって、モータを駆動するモータ駆動手段と、モータとモータ駆動手段との間に設けられ、昇圧電圧のモータへの供給及び遮断を切り替えるリレー回路と、モータ駆動手段を介してモータの駆動を制御する制御手段と、昇圧手段が出力する昇圧電圧を監視して、昇圧手段の異常を検出する異常検出手段と、昇圧手段の異常が検出された場合に、昇圧電圧が予め定められる閾値を下回ったときにリレー回路をオフ状態とするリレー制御手段とを有する。
【００１４】  モータ駆動装置を上記のように構成することにより、上述したリレー溶着防止装置と同様の効果に加えて、昇圧回路の異常発生時に速やかにモータを停止することが可能となるので、モータあるいはその周辺回路に悪影響を及ぼさないという効果が得られる。
【００１５】  なお、上述したモータ駆動装置において、モータは、車両のステアリング機構に対して補助操舵トルクを与えるものであり、制御手段は、少なくとも運転者のステアリング操作に基づく、目標とする補助操舵トルクが発生するように、モータを駆動することが好ましい。このような電動パワーステアリング装置において昇圧回路に異常が発生すると、モータが異常回転して運転者の意図する操舵補助トルクが発生しない場合が起こりえる。このような問題に対して、上述したモータ駆動回路は、昇圧回路の異常が発生した場合には速やかにモータを停止するなどの緊急時の処置を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】［図１］電動パワーステアリング装置の全体構成を示すブロック図である。
［図２］モータドライバの詳細な回路構成を示すブロック図である。
［図３］昇圧回路の詳細な回路構成を示す回路図である。
［図４］昇圧回路が正常な状態である場合に、モータリレーをオフ状態にする処理について説明するためのフローチャートである。
［図５］昇圧回路に異常が生じた場合に、モータリレーをオフ状態にする処理について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  以下、本発明のリレー溶着防止装置およびモータ駆動装置を車両の電動パワーステアリング装置に適用した実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明のリレー溶着防止装置の適用範囲は、車両の電動パワーステアリング装置に限定されるものではない。【００１８】  図１は、電動パワーステアリング装置１の全体構成を示すブロック図である。図１において、運転者によって操舵される操舵ハンドル１０には、操舵軸１２ａが接続されている。この操舵軸１２ａの下端は、ピニオンシャフト１２ｂの上端と同軸に連結され、その連結部には、トルクセンサ１１が接続されている。ピニオンシャフト１２ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１６内においてラックバー１８に噛合されている。【００１９】  ラックバー１８の両端には、それぞれタイロッド２０の一端が接続されると共に、各タイロッド２０の他端にはナックルアーム２２を介して操舵輪２４が接続されている。また、ピニオンシャフト１２ｂにはモータ１５が歯車（図示せず）を介して取り付けられ、いわゆる、コラムタイプの電動パワーステアリング装置を構成している。【００２０】  ただし、上述したコラムタイプに限らず、モータ１５がラックバー１８に同軸的に取り付けられるラックタイプ、あるいはモータ１５がステアリングギヤボックス１６に取り付けられ、ピニオンシャフト１２ｂを回転させるピニオンタイプを用いてもよい。【００２１】  トルクセンサ１１は運転者が操舵ハンドル１０に加える操舵トルクを検出するもので、トーションバーおよびその軸線方向に離間して設置された一対のレゾルバ等からなる周知のトルク検出部から構成される。すなわち、トルクセンサ１１は、操舵ハンドル１０が運転者によって操舵されたとき、操舵軸１２ａに作用するトルクを検出し、検出したトルク情報を操舵制御部３０に出力する。【００２２】  回転角センサ９は、モータ１５の回転角を検出するものであり、ロータリエンコーダあるいはレゾルバ等の周知の角度検出部から構成される。検出された回転角情報は操舵制御部３０に送られる。なお、モータ１５とピニオンシャフト１２ｂは図示しない歯車を含む減速機により接続されており、モータ１５の回転角を検出することで、ピニオンシャフト１２ｂすなわち操舵ハンドル１０の回転位置を検出することができる。【００２３】  車速センサ１３は、車両の走行速度に応じた信号を検出して、検出した車速信号を操舵制御部３０に出力する。【００２４】  操舵制御部３０（本発明の制御手段に相当）は、周知のＣＰＵ３１（本発明のリレー制御手段，異常検出手段に相当），ＲＡＭ３２，ＲＯＭ３３，入出力インターフェースであるＩ／Ｏ３４およびこれらの構成を接続するバスライン３５を備える。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３３およびＲＡＭ３２に記憶されたプログラムおよびデータに基づいて、各種の制御を行なう。ＲＯＭ３３は、プログラム格納領域３３ａとデータ記憶領域３３ｂとを有している。プログラム格納領域３３ａには操舵制御プログラム３３ｐが格納される。データ記憶領域３３ｂには操舵制御プログラム３３ｐの動作に必要なデータが格納されている。【００２５】  操舵制御部３０において、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３３に格納された操舵制御プログラムを実行することにより、トルクセンサ１１で検出されたトルク及び車速センサ１３によって検出された車速に基づいてモータ１５で発生させる操舵補助トルクを算出し、モータドライバ１４を介してモータ１５に、算出した操舵補助トルクを発生させるための電圧を印加する。なお、モータ１５については、電動パワーステアリング装置１に使用可能であれば特に種類（ＤＣモータ，ブラシレスモータ等）を問わない。【００２６】  図２のように、モータドライバ１４（本発明のモータ駆動手段に相当）は周知の三相インバータとして構成され、コイルＵ，Ｖ，Ｗの各端子に対応したスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６が、スイッチングに伴なうコイルＵ，Ｖ，Ｗの誘導電流のバイパス経路を形成するフライホイールダイオードを含む形で、周知のＨ型ブリッジ回路を構成するように配線されている。そして、ＣＰＵ３１からの駆動デューティ信号に基づくプリドライブ回路５７からの駆動信号によって、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御してモータ１５を駆動させるものである。【００２７】  ＣＰＵ３１には、ＣＰＵ３１からの指令に基づいて電源リレー５２とモータリレー（本発明のリレー回路に相当）５５，５６のオン／オフの駆動指令等を行なう入出力制御ＩＣ５４（本発明のリレー制御手段に相当）が接続されている。なお、入出力制御ＩＣ５４の機能は、ＣＰＵ３１に含めてもよい。【００２８】  電源リレー５２の一端に接続されるＰＩＧおよびＩＧ端子には図示しないバッテリ等の電源が接続されている。電源リレー５２とスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を含むＨ型ブリッジ回路との間には昇圧回路５３が接続され、電源電圧をＨ型ブリッジ回路においてモータ１５を駆動可能な所定の電圧に昇圧している。昇圧回路５３は、例えば図３に示すように構成することができる。すなわち、昇圧回路５３は、主に、電源リレー５２を介して接続される電源電圧によって充電されるコンデンサ１０３と、リアクトル１０４と、リアクトル１０４におけるエネルギーの蓄積及び放出を制御するスイッチング素子１０５，１０６と、昇圧された電圧によって充電される出力コンデンサ１０７と、スイッチング素子１０５，１０６を制御する制御部１０８とから構成される。【００２９】  上述した構成を備える昇圧回路５３において、制御部１０８によってスイッチング素子１０５がオン状態、かつスイッチング素子１０６がオフ状態とされることで、バッテリ等の電源から供給される電圧によってコンデンサ１０３が充電されるとともに、リアクトル１０４にエネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子１０５がオフ状態、かつスイッチング素子１０６がオン状態に切り替えられると、リアクトル１０４に蓄積されたエネルギーが放出され、コンデンサ１０３に充電された電源電圧に重畳して出力される。この結果、電源電圧が昇圧されて、その昇圧電圧がコンデンサ１０７に蓄えられ、上述したＨブリッジ回路に出力される。【００３０】  なお、昇圧回路５３は、上述した構成のものに限らず、例えば電圧増幅回路を用いた構成を採用するなど、その他の構成を採用しても良い。���００３１】  次に、図４のフローチャートを用いて、昇圧回路５３が正常な状態である場合にモータリレー５５，５６をオフ状態にする処理について説明する。なお、この処理は電動パワーステアリング装置１が動作中に操舵制御プログラム３３ｐの他の処理とともに繰り返し行われる。【００３２】  まず、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を含むＨ型ブリッジ回路の駆動を停止するために、ＣＰＵ３１はＰＷＭ信号出力を停止させるための制御信号をプリドライブ回路５７に出力する（Ｓ１１）。次いで、ＣＰＵ３１は昇圧回路５３に制御信号を出力し、電源電圧の昇圧を停止する（Ｓ１２）。すなわち、スイッチング素子１０５，１０６のオン・オフ状態の切替を停止し、スイッチング素子１０６をオン状態に維持する。この結果、昇圧回路５３からの出力電圧は電源電圧にほぼ等しくなる。そして、モータリレー５５，５６をオフ状態にする（Ｓ１３）。【００３３】  次に、図５のフローチャートを用いて、昇圧回路５３に異常が発生した場合にモータリレー５５，５６をオフ状態にする処理について説明する。なお、この処理は電動パワーステアリング装置１が動作中に操舵制御プログラム３３ｐの他の処理とともに繰り返し行われる。【００３４】  ＣＰＵ３１は昇圧回路５３の出力電圧の状態を常時監視している。この出力電圧が通常の昇圧電圧を所定の値（例えば５Ｖ）だけ上回る状態が所定の時間（例えば１秒）継続した場合、昇圧回路５３が異常であると判定する。昇圧回路５３に異常が発生した場合、ＣＰＵ３１は電源リレー５２に制御信号を送り、昇圧回路５３への電源電圧（即ち、バッテリ電圧）の供給を停止して昇圧を停止するとともに、昇圧回路５３からの出力電圧が所定値（例えば電源電圧値＋３Ｖ）に低下するまで待つ（Ｓ２１）。【００３５】  なお、この場合、昇圧回路５３に対しても昇圧制御を停止させるための制御信号を出力する。昇圧回路５３における昇圧制御を停止することによって、昇圧電圧の低下を促すことができる場合もあるためである。【００３６】  図３の構成では、コンデンサ１０７に蓄積された電荷は徐々に放電されるので、昇圧回路５３の出力電圧は徐々に低下する。そして、昇圧回路５３の出力電圧が、モータリレー５５，５６の溶着の恐れがない所定の閾値を下回った場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、モータリレー５５，５６をオフ状態にする（Ｓ２３）。【００３７】  以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施形態はあくまで例示にすぎない。すなわち、本発明は上述した実施形態になんら限定されることなく、特許請求の範囲の主旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
【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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【国際調査報告】
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