JP2005329906A - 電子制御装置，電動パワーステアリング装置，および伝達比可変操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 供給電圧が高くなっても必要十分な昇圧電圧を得られる電子制御装置を提供する。
【解決手段】 スイッチング素子を駆動し直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、入力された直流電圧をスイッチング素子を駆動するために必要な電圧を下限値とし昇圧可能な最大電圧を上限値とする電圧範囲内の電圧に昇圧してインバータに出力する昇圧手段とを有することを特徴とする電子制御装置として提供可能である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子制御装置に関し、特に電動パワーステアリング装置，および伝達比可変操舵装置を含む、インバータを制御する電子制御装置に関するものである。

電子制御装置（以下、ＥＣＵ：Electronic Control Unitと称することもある）では用途に応じて様々な電源電圧が必要とされる。特にモータをスイッチング素子によって構成される周知のＨブリッジ又は３相ブリッジで駆動する場合、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-effect Transistor：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）のゲート駆動電源として、ＥＣＵに供給される電源の電圧を昇圧回路によって昇圧する方法が一般的に用いられている。

昇圧回路では供給電圧の概ね２倍程度又はそれ以上に昇圧する。一方、昇圧回路およびＨブリッジ又は３相ブリッジなどの電気回路を構成する部品および素子には印加される電圧値の上限（即ち、耐圧）があり、決してこれを超える電圧値を印加すべきではない。よって昇圧回路へ高電圧を供給した場合、より過大な昇圧電圧が生成され、これが耐圧を超えて回路破壊に至る可能性がある。そこで、従来は供給電圧に対する監視機能を設け、供給電圧が所定の値を超えた場合には昇圧回路の駆動を停止していた。

また、供給電圧から所定の電圧に昇圧されるまでの時間を計測しその時間だけ昇圧回路を動作させる半導体記憶装置および半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路が考案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１２３４９５号公報

しかし、供給電圧が変動して高くなっても所定の昇圧電圧が必要とされることが多くなってきている。例えば、車両の電動パワーステアリング装置において、ロードダンプ時（バッテリの端子が外れた時）には、オルタネータから過電圧が発生する。そのため、電源電圧（即ち、バッテリからの供給電圧）が急激に上昇する。従来の技術では供給電圧が所定の値を超えた場合には回路保護のため昇圧回路の駆動を停止するため、インバータのスイッチング素子には駆動のために必要な電圧が供給されない。そして、所定の値を下回ると昇圧回路の駆動を再開する。従って、昇圧回路の駆動が停止している間はステアリングの操舵力を補助するためのインバータにより駆動されるモータが回転せず、操舵補助力が急激に減少し操舵フィーリングが悪化してしまうという問題が発生する。

昇圧電圧は、昇圧回路の駆動を停止することで必ず低下する。しかし、供給電圧は、オルタネータからの過電圧であるため、昇圧回路の駆動を停止させても低下しない。このことから、ＥＣＵは、供給電圧を監視して、電動モータの駆動を停止させないように昇圧回路の駆動を制御することができない。これはロードダンプ時のみならず、バッテリ供給電圧が常時高いＥＣＵの場合（例えばバッテリ電圧４２Ｖ）にも同様である。

上記問題を背景として、本発明の課題は、供給電圧が高くなっても必要十分な昇圧電圧を得られる電子制御装置，電動パワーステアリング装置，および伝達比可変操舵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および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するための電子制御装置，電動パワーステアリング装置，および伝達比可変操舵装置を提供するものである。即ち、請求項１によれば、スイッチング素子を駆動し直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、入力された直流電圧をスイッチング素子を駆動するために必要な電圧を下限値とし昇圧可能な最大電圧を上限値とする電圧範囲内の電圧に昇圧してインバータに出力する昇圧手段とを有することを特徴とする電子制御装置として構成される。

図１０は供給電圧と昇圧電圧との関係を示したものである。昇圧電圧（直線６２）は、少なくとも例えば図３のモータ駆動回路のスイッチング素子３０１から３０３を駆動可能な電圧Ｖｇｓ（ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間電圧）とバッテリ電圧を足し合わせた値（直線６１）よりも大きい必要がある。よって、昇圧に必要な供給電圧の下限値はＶ１となる。従来技術では、供給電圧の上限値は昇圧電圧が回路あるいは部品の耐圧Ｖｔｈ２より同じあるいはやや低い電圧であるＶ２となる。よって、供給電圧がＶ２を超えると昇圧を行なうことができない。一方、本発明では供給電圧がＶ２を超える場合に昇圧回路を即時停止させるのではなく、昇圧電圧の状態に応じて昇圧手段の駆動および遮断を随時行なうものである。本構成によって、供給電圧がＶ３となるまで昇圧電圧を生成することが可能となる。つまり、電源電圧の選択の幅が広くなり、一つの電子制御装置を電源電圧の異なる複数のシステムで使用することも可能となり、量産効果によって電子制御装置の製造単価が安くなる。また、昇圧電圧は耐圧Ｖｔｈ２を超えることはないので、回路あるいは部品の耐圧を抑えることができるため、回路あるいは部品の小型化につながり製造コストも抑制できる。

請求項２によれば、本発明の電子制御装置は昇圧された電圧の値を監視する電圧監視手段を有し、昇圧手段は、監視される電圧が電圧範囲内に含まれる所定の閾値を上回る場合に昇圧を停止し、監視される電圧が閾値を下回る場合に昇圧を行なう構成を採る。本構成では、昇圧電圧を監視し、監視結果に応じて昇圧回路の駆動および遮断を随時行ない、昇圧電圧の制御を行なう。これにより従来は昇圧電圧を得ることができなかった高い供給電圧においても必要十分な昇圧電圧を得られると共に、耐圧超過による回路破壊を防止することができる。また、昇圧電圧が回路あるいは部品の耐圧Ｖｔｈ２より同じあるいはやや低い電圧で一定するため、昇圧電圧の供給対象となる回路あるいはアクチュエータの動作を停止する必要もなくなる。そして、電子制御装置を含むシステム全体の安定性および信頼性も向上する。

請求項３によれば、本発明の電子制御装置は、運転者のステアリング動作に基づいて、モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング装置であって、モータがインバータによって駆動されることを特徴とする電動パワーステアリング装置という構成をとることもできる。本構成によって、電動パワーステアリング装置においてインバータのスイッチング素子を駆動するために必要な電圧（昇圧電圧）が常時供給されるため、スイッチング素子の駆動が停止せず、常時必要な操舵補助トルクが発生可能な状態となり操舵フィーリングの悪化を招かない。

請求項４によれば、本発明の電子制御装置は、ステアリング側に接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、入力軸の回転角に対して出力軸の回転角をモータを通電駆動することにより可変にする伝達比可変機構ユニットを備えた伝達比可変操舵装置であって、モータがインバータによって駆動されることを特徴とする伝達比可変操舵装置という構成をとることもできる。本構成によって、伝達比可変操舵装置においてインバータのスイッチング素子を駆動するために必要な電圧（昇圧電圧）が常時供給されるため、スイッチング素子の駆動が停止せず、伝達比可変機構ユニットが常時動作可能な状態となり操舵フィーリングの悪化を招かない。

供給電圧が高くなっても必要十分な昇圧電圧を得るという目的を、昇圧電圧の値に応じて昇圧回路の駆動および停止の切り替えを行なう電子制御装置，電動パワーステアリング装置，および伝達比可変操舵装置によって実現した。

以下、本発明の電子制御装置，電動パワーステアリング装置，および伝達比可変操舵装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の電子制御装置を、車両の伝達比可変操舵装置に適用したものである。図２は、伝達比可変操舵装置１全体の回路構成を示したブロック図である。なお、本発明の電子制御装置は車両の伝達比可変操舵装置以外にも適用可能で、その適用対象に特に制限を設けるものではない。

まず、図１に示すように、車両のステアリングホイール１０が入力軸１１の上端に接続されている。また、入力軸１１の下端と出力軸１３の上端とが伝達比可変ユニット１２を介して接続されている。さらに、出力軸１３の下端には、図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１５内でラック１６に噛合されている。また、ステアリングギヤボックス１５内には、図示しない電動パワーステアリング装置が設けられている。ラック１６の両端には、それぞれ図示しないタイロッドおよびアームを介して転舵輪１７が接続されている。

入力軸１１には、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する舵角センサ６が設けられ、一方、出力軸１３には、転舵輪１７の転舵角を検出するためのレゾルバで構成される出力角センサ１４が設けられている。なお、出力角センサ１４は、伝達比可変ユニット１２内に設けていてもよい。これら舵角センサ６および出力角センサ１４により検出された入力軸１１の操舵角および出力軸１３の回転角は、伝達比制御部３に入力される。さらに、伝達比制御部３には、車載ＬＡＮ（Local Area Network）７から車速信号およびエンジン回転数信号等が入力される。そして、伝達比制御部３は、伝達比可変ユニット１２を制御するための制御信号を出力する。

伝達比可変ユニット１２は、周知のブラシレスモータであるモータ４および減速機構５を含んで構成され、舵角センサ６および車載ＬＡＮ７からの信号に基づいて、ブラシレスモータであるモータ４を回転させて出力軸１３の回転角を可変とするものである。

以上説明した操舵機構では、先ず、車載ＬＡＮ７からの車速信号と舵角センサ６により検出された操舵角が伝達比制御部３に入力されると、伝達比制御部３は、これらの情報に基づき、出力軸１３の目標回転角の演算を行なう。この目標回転角に基づくモータ制御指令がＰＷＭ信号（＝Pulse Width Modulation：パルス幅変調信号）として伝達比制御部３より伝達比可変ユニット１２に出力される。このモータ制御指令により伝達比可変ユニット１２のモータ４が駆動され、転舵輪１７に対して出力軸１３の目標回転角にステアリングホイール１０の操舵角とを加算した回転角に対応した転舵角を与える。そして、伝達比制御部３は、出力角センサ１４より転舵輪１７の実際の転舵角を推定演算して、確実に目標回転角に対応した転舵角を転舵輪１７に与えることができるようにフィードバックされる。

なお、伝達比制御部３が伝達比可変ユニット１２の異常を検出すると、伝達比制御部３は、ソレノイド駆動回路３２に対してソレノイドコイル２に通電を停止する指令を出力する。これにより、入力軸１１と出力軸１３とが連結状態となり、伝達比可変ユニット１２を介さずに操作を行なうことができる。

次に、図２に基づいて、伝達比可変操舵装置１の制御構成について説明する。ソレノイドコイル２は、後述する伝達比制御部３のソレノイド駆動回路３２に接続されており、ソレノイド駆動回路３２からの駆動信号によって電磁力を発生することにより、入力軸１１と出力軸１３の連結あるいは解除を行なっている。

伝達比制御部３は、上述の舵角センサ６からの操舵角情報および車載ＬＡＮ７からの車速等の情報に基づいて、ソレノイドコイル２に流れる電流とモータ４の駆動を制御するものであって、マイコン３１、ソレノイド駆動回路３２、リレー３３、リレー駆動回路３４、電源回路３５、電圧検出回路３６、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）３８、舵角検出回路３９、モータ駆動回路５０、電流検出回路５１、モータ端子電圧検出回路５２および電気角検出回路５３から構成されている。

マイコン３１は、舵角センサ６からの操舵角情報および車載ＬＡＮ７からの車速等の情報に基づいて、ソレノイドコイル２およびモータ４に流れる電流の演算を行ない、その演算値に基づいて制御信号を出力するもので、図示しない周知のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インターフェース，およびこれらを接続するバスライン等により構成されている。そして、マイコン３１に入力された信号に基づく各種演算処理、およびマイコン３１から各周辺回路に対する制御信号出力処理は、図示しないＲＯＭに記憶された制御プログラムにより実行される。

リレー３３は、バッテリ８と電源回路３５との間に設けられ、バッテリ８と電源回路３５との接続および遮断を行なうことで、伝達比可変操舵装置１への電源の供給および遮断を行なう。リレー３３は、マイコン３１からの制御信号によって動作するリレー駆動回路３４により、オンもしくはオフされる。

電源回路３５は、ＩＧスイッチ９を介してバッテリ８と接続され、バッテリ８からの電流をマイコン３１に供給する。電圧検出回路３６は、バッテリ８の電圧値を検出し、検出した検出値をマイコン３１に入力している。

昇圧回路２２は、モータ駆動回路５０に設けられ、バッテリ８から供給される電圧を所定の電圧に昇圧してモータ駆動回路５０に含まれるＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路３１４（図３参照）に供給する。

通信Ｉ／Ｆ３８は、車載ＬＡＮ７からの車速信号およびエンジン回転数信号等をマイコン３１で処理可能なように変換し、この変換した車速信号およびエンジン回転数信号をマイコン３１に入力している。さらに、通信Ｉ／Ｆ３８には、車両の不安定な挙動を抑制するために、車載ＬＡＮ７から上述の目標回転角を強制的に変更させる信号が入力され、この信号をマイコン３１に入力している。なお、目標回転角を強制的に変更させる信号は、例えば転舵輪１７がスリップしたときなどに、通信Ｉ／Ｆ３８に入力される。

舵角検出回路３９は、舵角センサ６からの信号をマイコン３１が認識できるように変換し、この変換した舵角信号をマイコン３１に入力している。

モータ駆動回路５０は、図３のように周知の三相ブリッジ回路を構成する６個のスイッチングトランジスタ３０１〜３０６を有し、マイコン３１からの駆動信号に基づいて、該６個のスイッチングトランジスタをＰＷＭデューティー制御してモータ４を駆動させるものである。

電流検出回路５１はモータ４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相に流れる電流を検出し、検出した電流値をマイコン３１のＡＤ変換器３１ａに入力している。モータ端子電圧検出回路５２は、モータ４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の端子電圧を検出し、検出した電圧値をマイコン３１のＡＤ変換器３１ａに入力している。なお、本実施例ではＡＤ変換器３１ａはマイコン３１に内蔵されているが、マイコン３１の外部に設ける方法を採ってもよい。

電気角検出回路５３は、減速機構５と出力軸１３を介して接続される出力角センサ１４で検出した回転角（電気角）をマイコン３１で処理可能なように変換し、この変換した回転角信号をマイコン３１に入力している。

そして、伝達比可変操舵装置１の作動としては、マイコン３１がソレノイド駆動回路３２に制御信号を出力し、ソレノイド駆動回路３２でソレノイド２に電流を流すことで、入力軸１１と出力軸１３とを解放状態とする。そして、舵角センサ６および車載ＬＡＮ７からの信号に基づいてモータ４を回転させることで、モータ４の回転力が減速機構５を介して出力軸１３に伝達される。そして、モータ４の回転力が伝達された出力軸１３のトルクと運転者が加えた操舵力とを加算したトルクを電動パワーステアリング装置（図示せず）のトルクセンサが検出して、電動パワーステアリング装置の電動モータによって転舵輪１７の転舵角を可変させている。

（従来技術の例）
本発明の構成を分かりやすくするために、図８および図９を用いて、従来技術による昇圧回路２２の制御の例について説明する。図８は制御の流れを示したフロー図、図９は昇圧回路および昇圧回路動作時のタイミングチャート図である。

図９（ａ）において、比較器２２ａは周知のオペアンプであり、図示しない抵抗およびコンデンサが接続されて電圧比較を行なう。比較器２２ａの一方の入力端子にはバッテリ８からの供給電圧ＶＢより分圧されたＶｅ（図１３（ｂ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子には供給電圧ＶＢの高電圧を監視するための閾値Ｖｔｈが入力されている。なお、閾値Ｖｔｈは、昇圧回路２２内で供給電圧ＶＢに基づいて生成してもよいし、電源回路３５あるいはマイコン３１において生成してもよい。

バッテリ８からの供給電圧ＶＢより分圧されたＶｅが閾値Ｖｔｈよりも小さい場合には、比較器２２ａはＨレベルを出力し、バッテリ８からの供給電圧ＶＢより分圧されたＶｅが閾値Ｖｔｈよりも大きい場合には、比較器２２ａはＬレベルを出力する。比較器２２ａからの出力は周知の論理回路で構成されるＡＮＤ回路２２ｂに入力され、クロック信号との論理積を求めてその結果に基づいてスイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフの制御を行なう。よって、比較器２２ａがＨレベルを出力しているときのみクロック信号が有効となり、スイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフの動作が行なわれる。なお、２２ｃおよび２２ｄはＡＮＤ回路２２ｂからの出力をスイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２をオン状態あるいはオフ状態とするために必要な電圧レベルとするバッファ回路である。

クロック信号がＬレベルの場合には、スイッチング素子Ｔ１がオフ状態かつスイッチング素子Ｔ２がオン状態となって、バッテリ８（供給電圧ＶＢ）〜逆流防止用のダイオードＤ１〜コンデンサＣ１〜スイッチング素子Ｔ２〜ＧＮＤ（接地）という経路が形成され、コンデンサＣ１にバッテリ８からの供給電圧ＶＢに応じた電荷が蓄積される。一方、クロック信号がＨレベルの場合には、スイッチング素子Ｔ１がオン状態かつスイッチング素子Ｔ２がオフ状態となって、コンデンサＣ１〜逆流防止用のダイオードＤ２〜コンデンサＣ２という経路が形成され、コンデンサＣ１に蓄積された電荷がコンデンサＣ２に蓄積される。

コンデンサＣ２には常時バッテリ８からの供給電圧ＶＢが印加されているので、コンデンサＣ１に蓄積された電荷がコンデンサＣ２に蓄積されると、コンデンサＣ２には最終的に２×ＶＢ（Ｖ）に相当する電荷が蓄積される。そして、コンデンサＣ２の両端の電圧も２×ＶＢ（Ｖ）となり、この電圧（即ち、昇圧電圧）がＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路３１４に供給される。

図８のフロー図を用いて昇圧回路２２の駆動制御の流れについて説明する。リレー３３がオン状態となってバッテリ８からの電圧ＶＢが供給されると（Ｓ２１）、昇圧回路２２，昇圧回路２２に含まれるバッテリ電圧監視回路，昇圧回路２２に含まれる昇圧電圧監視回路，およびモータ駆動回路５０，ＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路３１４が動作状態となる（Ｓ２２）。そして、先に述べたようにコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２に電荷が蓄積されてバッテリ８の電圧が昇圧される。この状態でバッテリ８からの供給電圧ＶＢが上昇すると（Ｓ２３）、昇圧回路２２から出力される昇圧電圧（≒バッテリ８からの供給電圧ＶＢ×２）も上昇する（Ｓ２４，図９（ｂ）の領域ｔ１に相当）。

比較器２２ａを含むバッテリ電圧監視回路においてバッテリ電圧（供給電圧）ＶＢより分圧されたＶｅと閾値Ｖｔｈとを比較し、バッテリ電圧がＶｔｈ１を下回ると判断される場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、昇圧回路２２およびモータ駆動回路５０の動作を継続する（Ｓ２８）。一方、バッテリ電圧がＶｔｈ１を上回ると判断される場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）には、スイッチング素子Ｔ１をオフ状態、スイッチング素子Ｔ２をオン状態として昇圧回路２２の動作を停止するとともに、供給電圧ＶＢが過大であると判断してマイコン３１に異常検出信号（供給電圧過大信号）を送る。そしてマイコン３１はモータ駆動回路５０の動作を停止させる（Ｓ２６，図９（ｂ）の領域ｔ２に相当）。供給電圧ＶＢが供給電圧過大領域６８に含まれる場合に供給電圧が過大であると判断する。

昇圧回路２２およびモータ駆動回路５０の動作が停止した状態、即ち、バッテリ電圧がＶｔｈ１を上回る状態で、バッテリ電圧がＶｔｈ１を再び下回ったと判断される場合（Ｓ２７）には、昇圧回路２２およびモータ駆動回路５０の動作を再開する（Ｓ２７→Ｓ２５→Ｓ２８，図９（ｂ）の領域ｔ３に相当）。

図１３（ｃ）において、比較器２２ｇは周知のオペアンプであり、図示しない抵抗およびコンデンサが接続されて電圧比較を行なう。比較器２２ｇ（本発明の電圧監視手段）の一方の入力端子には昇圧電圧より分圧されたＶｃ（図１３（ａ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子にはより分圧されたＶｄ（図１３（ｂ）参照）が入力されている。これらＶｃおよびＶｄの値を比較することで、供給電圧ＶＢに対した昇圧電圧が生成されているかを調べることができ、ＶｃがＶｄよりも低い場合に正しく昇圧を行なっていないと判断し、マイコン３１に異常検出信号（昇圧低下信号）を送る。そして、マイコン３１はモータ駆動回路５０の動作を停止させる等の処置を行なう。

図９（ｂ）のように、比較器２２ｇの比較基準値（Ｖｄ）は供給電圧ＶＢに比例するため折線６６のようになる。よって、昇圧低下領域６７は折線６６よりも低い値の領域となる。つまり、昇圧電圧が昇圧低下領域６７に含まれる場合に昇圧動作が正常に行なわれていないと判断する。

なお、図１３において、昇圧電圧を分圧する抵抗Ｒ１〜Ｒ４および供給電圧を分圧する抵抗Ｒ５〜Ｒ７およびオフセット電圧ｖ１〜ｖ２の値は、比較器２２ａでのＶｅと閾値Ｖｔｈとの比較、および比較器２２ｇでのＶｃとＶｄとの比較を実施可能であれば特に制約を設けるものではない。

（本発明の実施の形態１）
図４および図５を用いて、本発明の方法による昇圧回路２２（本発明の昇圧手段）の制御の第１の形態について説明する。図４は制御の流れを示したフロー図、図５は昇圧回路および昇圧回路動作時のタイミングチャート図である。なお、図５は図９の回路図を一部変形したものであるため、同一の符号を用いて説明する。また、従来技術と同様の構成については、その説明を割愛する。

図５（ａ）において、比較器２２ａ（本発明の電圧監視手段）は周知のオペアンプであり、図示しない抵抗およびコンデンサが接続されて電圧比較を行なう。比較器２２ａの一方の入力端子には昇圧電圧より分圧されたＶａ（図１２（ａ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子には昇圧電圧の高電圧を監視するための閾値Ｖｔｈが入力されている。なお、閾値Ｖｔｈは、昇圧回路２２内でバッテリ８からの供給電圧ＶＢに基づいて生成してもよいし、電源回路３５あるいはマイコン３１において生成してもよい。

昇圧電圧より分圧されたＶａが閾値Ｖｔｈよりも小さい場合には、比較器２２ａはＨレベルを出力し、昇圧電圧より分圧されたＶａが閾値Ｖｔｈよりも大きい場合には、比較器２２ａはＬレベルを出力する。比較器２２ａからの出力は周知の論理回路で構成されるＡＮＤ回路２２ｂに入力され、クロック信号との論理積を求めてその結果に基づいてスイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフの制御を行なう。よって、比較器２２ａがＨレベルを出力しているときのみクロック信号が有効となり、スイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフの動作が行なわれる。

スイッチング素子Ｔ１およびＴ２の動作と、コンデンサＣ１およびＣ２に電荷の蓄積の流れ（即ち、昇圧動作の構成）は従来技術の構成と同様であるため、ここでは説明を割愛する。

図４のフロー図を用いて昇圧回路２２の駆動制御の流れについて説明する。リレー３３がオン状態となってバッテリ８からの電圧ＶＢが供給されると（Ｓ１）、昇圧回路２２，昇圧回路２２に含まれる昇圧電圧監視回路，およびモータ駆動回路５０，ＭＯＳＦＥＴ駆動回路３１４が動作状態となる（Ｓ２）。そして、先に述べたようにコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２に電荷が蓄積されてバッテリ８からの供給電圧ＶＢが昇圧される。この状態でバッテリ８からの供給電圧ＶＢが上昇すると（Ｓ３）、昇圧回路２２から出力される昇圧電圧（≒バッテリ８からの供給電圧ＶＢ×２）も上昇する（Ｓ４，図５（ｂ）の領域ｔ１に相当）。

比較器２２ａを含む昇圧電圧監視回路において昇圧電圧より分圧されたＶａと閾値Ｖｔｈとを比較し、昇圧電圧がＶｔｈ２を下回ると判断される場合（Ｓ５：ＮＯ）には、昇圧回路２２およびモータ駆動回路５０の動作を継続する（Ｓ８）。一方、昇圧電圧がＶｔｈ２を上回ると判断される場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、比較器２２ａがＬレベルを出力してクロック信号が無効となり、スイッチング素子Ｔ１をオフ状態、スイッチング素子Ｔ２をオン状態として昇圧回路２２の動作を停止する。しかし、モータ駆動回路５０の動作は継続させる（Ｓ６，図５（ｂ）の領域ｔ２に相当）。

昇圧回路２２の動作が停止した状態で、昇圧電圧がＶｔｈ２を再び下回ったと判断される場合（Ｓ７）には、比較器２２ａがＨレベルを出力してクロック信号が有効となり、スイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフの動作が行なわれ、昇圧回路２２の動作を再開する（Ｓ７→Ｓ５→Ｓ８，図５（ｂ）の領域ｔ３に相当）。図５（ｂ）のように、昇圧回路２２の駆動（図５（ｂ）の領域ｔ５に相当）および停止（図５（ｂ）の領域ｔ４に相当）を繰り返すことで、昇圧電圧をＶｔｈ２に近い値として継続して出力することが可能となる。

図１２（ｃ）において、比較器２２ｇおよび比較器２２ｈ（本発明の電圧監視手段）は周知のオペアンプであり、図示しない抵抗およびコンデンサが接続されて電圧比較を行なう。比較器２２ｇの一方の入力端子には昇圧電圧より分圧されたＶｃ（図１２（ａ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子には供給電圧ＶＢより分圧されたＶｄ（図１２（ｂ）参照）が入力されている。また、比較器２２ｈの一方の入力端子には昇圧電圧より分圧されたＶｂ（図１２（ａ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子には昇圧電圧の低電圧を監視するための閾値Ｖｔｈが入力されている。そして、比較器２２ｇおよび比較器２２ｈからの出力は、周知の論理積素子を含むＡＮＤ回路２２ｉに入力される。

これらを比較することで正しい昇圧電圧が生成されているかを調べることができ、Ｖｂが閾値Ｖｔｈよりも小さく、かつＶｃがＶｄよりも低い場合に正しく昇圧を行なっていないと判断し、マイコン３１に異常検出信号（昇圧低下信号）を送る。そして、マイコン３１はモータ駆動回路５０の動作を停止させる等の処置を行なう。

図５（ｂ）のように、比較器２２ｇの比較基準値（Ｖｄ）は供給電圧ＶＢに比例するため直線６３のようになる。一方、比較器２２ｈの比較基準値（Ｖｔｈ）は一定値であるため直線６４のようになる。よって、昇圧低下領域６５は直線６３および直線６４のうちの低い値よりも昇圧電圧が小さくなる領域となる。つまり、昇圧電圧が昇圧低下領域６５に含まれる場合に昇圧動作が正常に行なわれていないと判断する。

なお、図１２において、昇圧電圧を分圧する抵抗Ｒ１〜Ｒ４および供給電圧ＶＢを分圧する抵抗Ｒ５〜Ｒ７およびオフセット電圧ｖ１〜ｖ２の値は、比較器２２ａでのＶａと閾値Ｖｔｈとの比較、および比較器２２ｇでのＶｃとＶｄとの比較、および比較器２２ｈでのＶｂと閾値Ｖｔｈとの比較を実施可能であれば特に制約を設けるものではない。

（本発明の実施の形態２）
図６を用いて、本発明の方法による昇圧回路２２（本発明の昇圧手段）の制御の第２の形態について説明する。なお、図６は図５の回路図を一部変形したものであるため、同一の符号を用いて説明し、本発明の実施の形態１と重複する部分についてはその説明を割愛する。

図６において、比較器２２ｅ（本発明の電圧監視手段）は周知のオペアンプであり、図示しない抵抗およびコンデンサが接続されて電圧比較を行なう。比較器２２ｅの一方の入力端子には昇圧電圧より分圧されたＶａ（図１２（ａ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子には昇圧電圧の高電圧を監視するための閾値Ｖｔｈが入力されている。なお、閾値Ｖｔｈは、昇圧回路２２内でバッテリ８からの供給電圧ＶＢに基づいて生成してもよいし、電源回路３５あるいはマイコン３１において生成してもよい。

昇圧電圧より分圧されたＶａが閾値Ｖｔｈよりも小さい場合には、比較器２２ｅはＨレベルを出力し、昇圧電圧より分圧されたＶａが閾値Ｖｔｈよりも大きい場合には、比較器２２ｅはＬレベルを出力する。比較器２２ｅからの出力は周知の半導体スイッチあるいはリレー回路等で構成されるスイッチ回路Ｓ５に入力される。そして、比較器２２ｅのＨレベル出力にてスイッチ回路Ｓ５をオン状態としＬレベル出力にてスイッチ回路Ｓ５をオフ状態とする。

スイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフ動作によってコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２に電荷が蓄積される構成については、上述した本発明の実施の形態１と同様のため、ここでは説明を割愛する。

図４のフロー図を用いて昇圧回路２２の駆動制御の流れについて説明する。リレー３３がオン状態となってバッテリ８からの電圧ＶＢが供給されると（Ｓ１）、昇圧回路２２に含まれる昇圧電圧監視回路，および昇圧回路２２，モータ駆動回路５０，ＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路３１４が動作状態となる（Ｓ２）。このとき、スイッチ回路Ｓ５はオン状態である。そして、先に述べたようにコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２に電荷が蓄積されてバッテリ８の電圧が昇圧される。この状態でバッテリ８からの供給電圧ＶＢが上昇すると（Ｓ３）、昇圧回路２２から出力される昇圧電圧（≒バッテリ８からの供給電圧ＶＢ×２）も上昇する（Ｓ４，図５（ｂ）の領域ｔ１に相当）。

比較器２２ｅを含む昇圧電圧監視回路において昇圧電圧より分圧されたＶａと閾値Ｖｔｈとを比較し、昇圧電圧がＶｔｈ２を下回ると判断される場合（Ｓ５：ＮＯ）には、比較器２２ｅがＨレベルを出力してスイッチ回路Ｓ５をオン状態とし、昇圧回路２２およびモータ駆動回路５０の動作を継続する（Ｓ８）。一方、昇圧電圧がＶｔｈ２を上回ると判断される場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、比較器２２ｅがＬレベルを出力してスイッチ回路Ｓ５をオフ状態としてバッテリ８からの電源の供給を遮断する。

これにより、スイッチング素子Ｔ１がオフ状態かつスイッチング素子Ｔ２がオン状態となっても、バッテリ８（供給電圧ＶＢ）〜ダイオードＤ１〜コンデンサＣ１〜スイッチング素子Ｔ２〜ＧＮＤ（接地）という経路が形成されず、コンデンサＣ１には電荷が蓄積されない。また、バッテリ８（供給電圧ＶＢ）〜スイッチング素子Ｔ１〜コンデンサＣ１〜ダイオードＤ２という経路も形成されず、コンデンサＣ１に蓄積された電荷はコンデンサＣ２に蓄積されない。スイッチ回路Ｓ５がオフ状態となることにより昇圧回路２２の動作は停止する。しかし、モータ駆動回路５０の動作は継続させる（Ｓ６，図５（ｂ）の領域ｔ２に相当）。

昇圧回路２２の動作が停止した状態で、昇圧電圧がＶｔｈ２を再び下回ったと判断される場合（Ｓ７）には、比較器２２ｅがＨレベルを出力しスイッチ回路Ｓ５をオン状態としてバッテリ８からの電源の供給を再開し昇圧回路２２の動作も再開される（Ｓ７→Ｓ５→Ｓ８，図５（ｂ）の領域ｔ３に相当）。図５（ｂ）のように、バッテリ８からの電源の供給（図５（ｂ）の領域ｔ５に相当）および遮断（図５（ｂ）の領域ｔ４に相当）を繰り返すことで、昇圧電圧をＶｔｈ２に近い値として継続して出力することが可能となる。

なお、必要十分な昇圧電圧を得られているか否かを判断する方法は、本発明の実施の形態１において図５（ｂ）および図１２を用いて説明した内容と同様であるため詳細な説明は割愛する。

（本発明の実施の形態３）
図７を用いて、本発明の方法による昇圧回路２２（本発明の昇圧手段）の制御の第３の形態について説明する。なお、図７は図５の回路図を一部変形したものであるため、同一の符号を用いて説明し、本発明の実施の形態１と重複する部分についてはその説明を割愛する。

図７において、比較器２２ｆ（本発明の電圧監視手段）は周知のオペアンプであり、図示しない抵抗およびコンデンサが接続されて電圧比較を行なう。比較器２２ｆの一方の入力端子には昇圧電圧より分圧されたＶａ（図１２（ａ）参照）が入力されていて、もう一方の入力端子には昇圧電圧の高電圧を監視するための閾値Ｖｔｈが入力されている。なお、閾値Ｖｔｈは、昇圧回路２２内でバッテリ８からの供給電圧ＶＢに基づいて生成してもよいし、電源回路３５あるいはマイコン３１において生成してもよい。

昇圧電圧より分圧されたＶａが閾値Ｖｔｈよりも小さい場合には、比較器２２ｆはＨレベルを出力し、昇圧電圧より分圧されたＶａが閾値Ｖｔｈよりも大きい場合には、比較器２２ｆはＬレベルを出力する。比較器２２ｆからの出力は周知の半導体スイッチあるいはリレー回路等で構成されるスイッチ回路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，およびＳ４に入力される。そして、比較器２２ｆのＨレベル出力にてこれら４個のスイッチ回路をオン状態とし、Ｌレベル出力にてオフ状態とする。

スイッチング素子Ｔ１およびスイッチング素子Ｔ２のオン／オフ動作によってコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２に電荷が蓄積される構成については、上述した本発明の実施の形態１と同様のため、ここでは説明を割愛する。

図４のフロー図を用いて昇圧回路２２の駆動制御の流れについて説明する。リレー３３がオン状態となってバッテリ８からの電圧ＶＢが供給されると（Ｓ１）、昇圧回路２２，昇圧回路２２に含まれる昇圧電圧監視回路，およびモータ駆動回路５０，ＭＯＳＦＥＴゲート駆動回路３１４が動作状態となる（Ｓ２）。このとき、スイッチ回路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ４はオン状態である。そして、先に述べたようにコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２に電荷が蓄積されてバッテリ８の電圧が昇圧される。この状態でバッテリ８からの供給電圧ＶＢが上昇すると（Ｓ３）、昇圧回路２２から出力される昇圧電圧（≒バッテリ８からの供給電圧ＶＢ×２）も上昇する（Ｓ４，図５（ｂ）の領域ｔ１に相当）。

比較器２２ｆを含む昇圧電圧監視回路において昇圧電圧より分圧されたＶａと閾値Ｖｔｈとを比較し、昇圧電圧がＶｔｈ２を下回ると判断される場合（Ｓ５：ＮＯ）には、昇圧回路２２およびモータ駆動回路５０の動作を継続する（Ｓ８）。一方、昇圧電圧がＶｔｈ２を上回ると判断される場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、比較器２２ｆがＬレベルを出力してスイッチ回路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，およびＳ４をオフ状態とする。これによりコンデンサＣ１への電荷の蓄積のための経路が形成されず、コンデンサＣ１には電荷が蓄積されない。また、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に至る経路も形成されないので昇圧は行なわれない。しかし、モータ駆動回路５０の動作は継続させる（Ｓ６，図５（ｂ）の領域ｔ２に相当）。

昇圧回路２２の動作が停止した状態で、昇圧電圧がＶｔｈ２を再び下回ったと判断される場合（Ｓ７）には、比較器２２ｆがＨレベルを出力しスイッチ回路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，およびＳ４をオン状態として昇圧回路２２の動作を再開する（Ｓ７→Ｓ５→Ｓ８，図５（ｂ）の領域ｔ３に相当）。図５（ｂ）のように、バッテリ８からの電源の供給（図５（ｂ）の領域ｔ５に相当）および遮断（図５（ｂ）の領域ｔ４に相当）を繰り返すことで、昇圧電圧をＶｔｈ２に近い値として継続して出力することが可能となる。

なお、図７の回路図において、スイッチ回路をＳ１およびＳ２のみとした構成、あるいはスイッチ回路をＳ３およびＳ４のみとした構成、あるいはＳ１からＳ４のどれか１つのみとした構成を採ってもよい。

また、必要十分な昇圧電圧を得られているか否かを判断する方法は、本発明の実施の形態１において図５（ｂ）および図１２を用いて説明した内容と同様であるため詳細な説明は割愛する。

（電動パワーステアリング装置への適用例）
本発明の回転検出装置は車両の電動パワーステアリング（ＥＰＳ＝Electronic Power Steering）装置にも好適である。図１１は電動パワーステアリング装置１０１の概略構成図である。操舵ハンドル１１０が操舵軸１１２ａに接続されて、この操舵軸１１２ａの下端は運転者の操舵ハンドル１１０の動きを検出するトルクセンサ１１１に接続されており、ピニオンシャフト１１２ｂの上端がトルクセンサ１１１に接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂ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１１６内においてラックバー１１８に噛合されている。更に、ラックバー１１８の両端には、それぞれタイロッド１２０の一端が接続されると共に各タイロッド１２０の他端にはナックルアーム１２２を介して操舵輪１２４が接続されている。また、ピニオンシャフト１１２ｂにはモータ１１５が歯車（図示せず）を介して取り付けられている。なお、モータ１１５はラックバー１１８に同軸的に取り付ける方法を採ってもよい。

操舵制御部１３０は周知のＣＰＵ１３１，ＲＡＭ１３２，ＲＯＭ１３３，入出力インターフェースであるＩ／Ｏ１３４およびこれらの構成を接続するバスライン１３５が備えられている。ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３３およびＲＡＭ１３２に記憶されたプログラムおよびデータにより制御を行なう。ＲＯＭ１３３は、プログラム格納領域１３３ａとデータ記憶領域１３３ｂとを有している。プログラム格納領域１３３ａにはＥＰＳ制御プログラム１３３ｐが格納される。データ記憶領域１３３ｂにはＥＰＳ制御プログラム１３３ｐの動作に必要なデータが格納されている。

操舵制御部１３０においてＣＰＵ１３１がＲＯＭ１３３に格納されたＥＰＳ制御プログラムを実行することにより、トルクセンサ１１１で検出されたトルクおよび操舵角センサ１１３で検出された操舵角に対応したモータ１１５で発生させる駆動トルクを算出し、モータ駆動回路１１４を介してモータ１１５に、算出した駆動トルクを発生させるための電圧を印加する。

また、電動パワーステアリング装置１０１の操舵制御部１３０およびモータ駆動回路１１４は、図１の伝達比可変制御装置１とほぼ同様の構成をとるため、本発明の電子制御装置を適用することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣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。

本発明の一実施例としての伝達比可変制御装置の全体構成を示す図。 伝達比制御部の詳細を示す図。 モータ駆動回路の詳細を示す図。 本発明による昇圧回路の動作を説明するためのフロー図。（実施の形態１〜３） 本発明による昇圧回路の詳細を示す図。（実施の形態１） 本発明による昇圧回路の詳細を示す図。（実施の形態２） 本発明による昇圧回路の詳細を示す図。（実施の形態３） 従来技術による昇圧回路の動作を説明するためのフロー図。 従来技術による昇圧回路の詳細を示す図。 昇圧有効範囲を説明するための図。 電動パワーステアリング装置の全体構成を示す図。 従来技術による昇圧電圧低下検出を説明するための図。 本発明による昇圧電圧低下検出を説明するための図。

符号の説明

１ 伝達比可変制御装置
２２ 昇圧回路（昇圧手段）
２２ａ 比較器（電圧監視手段）
２２ｅ 比較器（電圧監視手段）
２２ｆ 比較器（電圧監視手段）
２２ｇ 比較器（電圧監視手段）
２２ｈ 比較器（電圧監視手段）
１０１ 電動パワーステアリング装置
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｔ１，Ｔ２ スイッチング素子
Ｓ１〜Ｓ４ スイッチ回路
Ｓ５ スイッチ回路

Claims (4)

1. スイッチング素子を駆動し直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、入力された直流電圧を前記スイッチング素子を駆動するために必要な電圧を下限値とし昇圧可能な最大電圧を上限値とする電圧範囲内の電圧に昇圧して前記インバータに出力する昇圧手段と、を有することを特徴とする電子制御装置。
2. 前記昇圧された電圧の値を監視する電圧監視手段を有し、前記昇圧手段は、前記監視される電圧が前記電圧範囲内に含まれる所定の閾値を上回る場合に昇圧を停止し、前記監視される電圧が前記閾値を下回る場合に昇圧を行なうものである請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記電子制御装置は、運転者のステアリング動作に基づいて、モータを通電駆動してステアリング機構に操舵補助トルクを与える車両における電動パワーステアリング装置であって、前記モータが前記インバータによって駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記電子制御装置は、ステアリング側に接続される入力軸と、転舵輪側に接続される出力軸と、前記入力軸の回転角に対して前記出力軸の回転角をモータを通電駆動することにより可変にする伝達比可変機構ユニットを備えた伝達比可変操舵装置であって、前記モータが前記インバータによって駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の伝達比可変操舵装置。

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