JP2006205894A - 車両の電気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両製造工程における制約を受けることなく、トルクセンサ装置および回転角センサ装置の調整作業を行えるようにする。
【解決手段】
制御回路３１は、イグニッションスイッチ４２の投入により、低電圧バッテリ装置４３から低電圧電源ラインＬ１を介した低電圧の供給を受けて、回転角センサ装置１７、トルクセンサ装置２０などのセンサ装置からの検出信号に応じて制御信号をモータ駆動回路３２に供給する。モータ駆動回路３２は、高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５から高電圧電源ラインＬ２を介して高電圧の供給を受けて、制御回路３１からの制御信号に応じて電動モータ１５を駆動制御する。高電圧が高電圧電源ラインＬ２を介してモータ駆動回路３２に供給されないとき、低電圧電源ラインＬ１からダイオード３４を介した低電圧が補助電圧としてモータ駆動回路３２に供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサ装置からの検出信号に応じて電気アクチュエータを駆動制御する車両の電気制御装置に係り、特に電気アクチュエータを駆動するための駆動回路への電力供給に関する。

従来から、２つのレゾルバによって構成されていてステアリングシャフトに作用するトルクを検出するためのトルクセンサ装置と、１つのレゾルバによって構成されていてステアリングシャフトに組み付けられた電動モータの回転角を検出するための回転角センサ装置とからの検出信号を入力して、操舵ハンドルの操舵操作に対してアシストトルクを発生するために電動モータの回転を制御する車両の電動パワーステアリング装置はよく知られている（下記特許文献１，２参照）。
特開２００２−３５０１８１号公報 特開２００３−９７９７４号公報

上記のような電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサ装置および回転角センサ装置のゲイン、零点補正などの調整作業を行う際には、ステアリングシャフト内に介装されている弾性部材に残留応力が存在しない状態で前記調整作業をする必要がある。一方、近年、電動モータによる十分な駆動力を得るために高電圧電源から高電圧電源ラインを介して電動モータの駆動回路に高電圧を供給するようにした車両も登場してきており、この種の車両にあっては、イグニッションスイッチの投入により低電圧が供給される低電圧電源ラインは高電圧電源ラインとは分離されている。そして、このような車両の製造工程においては、イグニッションスイッチの投入により低電圧が低電圧電源ラインに供給されるようになった後に、高電圧電源が車両に搭載されることが多い。そのため、この種の車両にあっては、高電圧電源を車両に搭載するまでは、電動モータの駆動が不能であるために、トルクセンサ装置および回転角センサ装置のゲイン、零点補正などの調整作業を行うことができず、車両製造工程における制約となっていた。

本発明は、上記車両製造工程における制約を受けることなく、上記電動モータのような電気アクチュエータを駆動して、上記トルクセンサ装置、回転角センサ装置などのようなセンサ装置の調整作業を行えるようにした車両の電気制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、イグニッションスイッチの投入によって低電圧電源ラインを介して低電圧が供給されてセンサ装置からの検出信号に応じて制御信号を発生する制御回路と、高電圧電源から高電圧電源ラインを介して高電圧が供給されて制御回路からの制御信号に応じて電気アクチュエータを駆動する駆動回路とを備えた車両の電気制御装置において、高電圧電源からの高電圧が高電圧電源ラインを介して駆動回路に供給されないとき、低電圧電源ラインからの低電圧を高電圧電源ラインに補助電圧として供給する補助電圧供給手段を設けたことにある。

この場合、補助電圧供給手段を、例えば、アノードを低電圧電源ラインに接続するとともにカソードを高電圧電源ラインに接続したダイオードで構成するとよい。また、補助電圧供給手段を、高電圧電源ラインに接続されて高電圧電源から高電圧電源ラインへの高電圧の供給の有無を検出する高電圧検出回路と、低電圧電源ラインと高電圧電源ラインとの間に接続されて、高電圧検出回路によって高電圧電源ラインに高電圧が供給されていないことが検出されたとき、低電圧電源ラインからの低電圧を高電圧電源ラインに供給するスイッチ回路とで構成してもよい。さらに、例えば、センサ装置はレゾルバであり、電気アクチュエータは電動パワーステアリング装置内に設けた電動モータである。

上記のように構成した車両の電気制御装置においては、高電圧電源が車両に搭載されていない状態であっても、イグニッションスイッチを投入すれば、補助電圧供給手段により、低電圧電源ラインからの低電圧が高電圧電源ラインに補助電圧として供給される。したがって、上記本発明の特徴によれば、車両の製造工程において、高電圧電源が車両に搭載されていない状態であっても、電気アクチュエータを補助電圧によって駆動することが可能になり、センサ装置の調整作業を行うことができるようになるので、車両の製造工程における制約を排除できる。

また、本発明の他の特徴は、補助電圧供給手段内に、低電圧電源ラインの電圧を昇圧する昇圧回路を設けたことにある。これによれば、低電圧電源ラインからの電圧が低くても、昇圧回路によって昇圧された電圧が駆動回路に供給されるようになるので、電気アクチュエータを良好に作動させることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置を示している。

この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の回動操作に連動したステアリングシャフト１２の軸線周りの回転をラックアンドピニオン機構１３によりラックバー１４の軸線方向の運動に変換して、このラックバー１４の軸線方向の運動に応じて操舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵するようになっている。ラックバー１４には電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、その回転に応じてボールねじ機構１６を介してラックバー１４を軸線方向に駆動することにより、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を付与する。電動モータ１５には回転角センサ装置１７が付設され、ステアリングシャフト１２の下端部にはトルクセンサ装置２０が組みつけられている。

回転角センサ装置１７はレゾルバにより構成され、電動モータ１５の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を出力する。トルクセンサ２０は、ステアリングシャフト１２に介装されて上端および下端をステアリングシャフト１２に接続してなるトーションバー２１と、トーションバー２１の上端部および下端部にそれぞれ組み付けられたレゾルバ２２，２３とからなる。レゾルバ２２，２３は、トーションバー２１の上端および下端の回転角をそれぞれ検出して、検出した各回転角を表す検出信号をそれぞれ出力する。

これらの回転角センサ装置１７およびトルクセンサ装置２０の検出信号は、電気制御装置における電子制御ユニット３０内の制御回路３１に供給される。制御回路３１は、マイクロコンピュータによって構成され、これらの検出信号に加えて、運動状態量センサ装置４１によって検出された運動状態量を入力して、電動モータ１５の発生トルクを制御するためのトルク制御信号をモータ駆動回路３２に出力する。前記運動状態量は、例えば車速、ヨーレートなどである。モータ駆動回路３２は、インバータ回路によって構成されていて、電動モータ１５を駆動する。

電子制御ユニット３０は、前記制御回路３１およびモータ駆動回路３２に加えて、制御系電源回路３３を有する。制御系電源回路３３は、低電圧電源ラインＬ１に介装されて制御回路３１に安定した低電圧（例えば、１２Ｖ）の電源電圧を供給する。低電圧電源ラインＬ１には、イグニッションスイッチ４２のオン時に、低電圧電源回路を構成する低電圧バッテリ装置４３から低電源電圧（例えば、１２Ｖ）が供給されるようになっている。

モータ駆動回路３２には、高電圧電源ラインＬ２を介して、高電圧（例えば、４２Ｖ）が電源電圧として供給されている。高電圧電源ラインＬ２には、高電圧電源回路を構成する高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５が接続されている。高電圧バッテリ装置４４は、高電圧（例えば、２８８Ｖ）を発生する。降圧回路４５は、高電圧バッテリ装置４４からの高電圧を所定の高電圧（例えば、４２Ｖ）に降圧して高電圧電源ラインＬ２に供給する。

低電圧電源ラインＬ１と高電圧電源ラインＬ２との間には、ダイオード３４が接続されている。ダイオード３４のアノードは、制御系電源回路３３の入力側位置にて低電圧電源ラインＬ１に接続されている。ダイオード３４のカソードは、モータ駆動回路３２の入力側位置にて高電圧電源ラインＬ２に接続されている。

上記のように構成した電動パワーステアリング装置においては、イグニッションスイッチ４２の投入により、低電圧バッテリ装置４２からの低電圧が制御系電源回路３３を介して制御回路３１に供給される。そして、制御回路３１は、この電圧供給によって作動を開始し、回転角センサ装置１７、トルクセンサ装置２０および運動状態量センサ装置４１からの検出信号を入力して電動モータ１５の発生トルクを制御するための制御信号をモータ駆動回路３２に供給する。モータ駆動回路３２は、降圧回路４５にて降圧された高電圧の供給を受けており、前記制御回路３１からの制御信号を受けて電動モータ３２を駆動制御する。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の操舵操作が電動モータ３２の回転によりアシストされる。

次に、上記のような電動パワーステアリング装置を車両に搭載する車両の製造工程において、回転角センサ装置１７およびトルクセンサ装置２０のゲイン、零点補正などの調整作業について説明する。なお、この調整の時点では、図１の高電圧バッテリ装置４４のみが車両に搭載されていない。この状態で、イグニッションスイッチ４２を投入すると、低電圧バッテリ装置４３からの低電圧が、イグニッションスイッチ４２および低電圧電源ラインＬ１を介して制御系電源回路３３に供給される。したがって、制御系電源回路３３は制御回路３１に低電圧を供給し始め、制御回路３１は前述のような作動を開始する。

一方、低電圧電源ラインＬ１上の低電圧はダイオード３４を介して高電圧電源ラインＬ２に供給され、この低電圧が高電圧電源ラインＬ２を介してモータ駆動回路３２に供給される。モータ駆動回路３２および電動モータ１５は、前記高電圧の供給時ほどではないが、この低電圧の供給によっても作動可能に構成されている。したがって、この状態で、作業者が操舵ハンドルを回動操作すれば、電動モータ１５が作動するとともに、この電動モータ１５による操舵アシストによって操舵ハンドル１１すなわちステアリングシャフト１２も回動する。

したがって、この作業状態では、ステアリングシャフト１２を自由に回動させることができるので、ステアリングシャフト１２内に介装されている図示しない弾性部材に残留応力が存在しない状態で、回転角センサ装置１７およびトルクセンサ装置２０のゲイン、零点補正などの調整作業を行える。このように、上記のように構成した電動パワーステアリング装置によれば、車両の製造工程において、高電圧バッテリ装置４４が車両に搭載されていない状態であっても、電動モータ１５を低電圧によって駆動しながら、回転角センサ装置１７およびトルクセンサ装置２０の調整作業を行うことができるようになるので、車両の製造工程における制約を排除できる。さらに、高電圧バッテリ装置４４または降圧回路４５のフェイル時にも、一時的に電動モータ１５を作動を確保できるので、緊急避難的なアシスト力を確保できるようにもなる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、図１に破線で示すように、上記実施形態のダイオード３４のアノードと低電圧電源ラインＬ１との間にフューズ３５ａを設けるか、またはダイオード３４のカソードと高電圧電源ラインＬ２との間にフューズ３５ｂを設けるようにするとよい。これによれば、電子制御ユニット３０内の各種回路および配線に極めて大きな電流が流れてしまうことを回避できて、電子制御ユニット３０の保護を図ることができる。また、前記フューズ３５ａ，３５ｂの一方の端部に電圧モニタ回路を配設して、フューズ３５ａ，３５ｂの一端の電圧変化を検出できるようにしておけば、フューズ３５ａ，３５ｂの溶断も検出できてその対処を迅速に行うことができる。

また、上記実施形態においては、高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５からの高電圧が高電圧電源ラインＬ２を介してモータ駆動回路３２に供給されないとき、低電圧バッテリ装置４３から高電圧電源ラインＬ２に低電圧を補助電圧として供給する補助電圧供給装置として、ダイオード３４を用いた。しかし、ダイオード３４に代えて、図２に示すように、補助電圧供給装置としてリレー装置３６および高電圧検出回路３７を用いるようにしてもよい。リレー装置３６は、低電圧電源ラインＬ１と高電圧電源ラインＬ２との間に接続された常開のリレースイッチ３６ａおよび通電によりリレースイッチ３６ａをオンさせるリレーコイル３６ｂからなる。高電圧検出回路３７は、高電圧電源ラインＬ２に接続されるとともに、低電圧電源ラインＬ１から低電源電圧の供給を受けていて、高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５から高電圧電源ラインＬ２への高電圧の供給の有無を検出し、高電圧電源ラインＬ２に高電圧が供給されていないときリレーコイル３６ｂを通電制御する。

このような構成により、高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５から高電圧電源ラインＬ２へ高電圧が供給されないとき、リレースイッチ３６ａがオンする。その結果、この変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、高電圧バッテリ装置４４が車両に搭載されていない状態でも、イグニッションスイッチ４２を投入すれば、低電圧バッテリ装置４３の低電圧が低電圧電源ラインＬ１、リレースイッチ３６ａおよび高電圧電源ラインＬ２を介してモータ駆動回路３２に供給され、モータ駆動回路３２および電動モータ１５の作動が確保される。したがって、車両の製造工程において、高電圧バッテリ装置４４が車両に搭載されていない状態であっても、電動モータ１５を低電圧によって駆動しながら、回転角センサ装置１７およびトルクセンサ装置２０の調整作業を行うことができるようになるので、上記実施形態の場合と同様に、車両の製造工程における制約を排除できる。

また、この図２に変形例において、リレー装置３６に代えて常開の電子スイッチング回路を利用することもできる。この場合、高電圧検出回路３７は、高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５から高電圧電源ラインＬ２への高電圧の供給の有無を検出して、高電圧電源ラインＬ２に高電圧が供給されていないとき電子スイッチング回路をオン状態に制御すればよい。また、このようなリレー装置３６または電子スイッチング回路を用いる場合でも、その両端のうちのいずれか一方に、前述したフューズ、電圧モニタ回路などを設けて電子制御ユニット３０の保護を図るようにしてもよい。

また、図３に示すように、上記実施形態の電子制御ユニット３０において、ダイオード３４のアノードと低電圧電源ラインＬ１との間に昇圧回路３８を設けて、低電圧電源ラインＬ１上の電圧を昇圧して高電圧電源ラインＬ２に供給するようにしてもよい。これによれば、高電圧バッテリ装置４４および降圧回路４５から高電圧電源ラインＬ２へ高電圧が供給されない場合にも、上記実施形態の場合に比べて高い電圧がモータ駆動回路４２に供給されることになり、電動モータ１５のより良好な作動が期待される。

また、前記変形例の昇圧回路３８をダイオード３４のカソードと高電圧電源ラインＬ２との間に設けるようにしてもよい。また、図３の変形例においても、上記変形例と同様に、ダイオード３４のアノードまたはカソード側に、フューズ、電圧モニタなどを設けてもよい。さらに、図３の変形例においても、上記変形例と同様に、ダイオード３４に代えて、リレー装置３６および高電圧検出回路３７を用いたり、電子スイッチング回路および高電圧検出回路３７を用いたりしてもよい。

また、上記実施形態においては、操舵アシストするために電動モータ１５によりラックバー１４を軸線方向に駆動するようにした。しかし、これに代えて、電動モータをステアリングシャフト１２に組み付けておき、ステアリングシャフト１２を電動モータにより回転駆動することにより、操舵アシストするようにしてもよい。この場合、電動モータの回転を減速してステアリングシャフト１２に伝達するようにするとよい。

また、上記実施形態では、本発明を、車両の電動パワーステアリング装置に適用したが、電気アクチュエータを駆動させながらセンサ装置の調整を行う必要があり、イグニッションスイッチの投入による低電圧とは独立した高電圧を用いて電気アクチュエータを制御する車両の電気制御装置であれば、本発明は適用される。

本発明の一実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略図である。 図１の電子制御ユニットの変形例を示すブロック図である。 図１の電子制御ユニットの他の変形例を示すブロック図である。

符号の説明

１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１５…電動モータ、１７…回転角センサ（レゾルバ）、２０…トルクセンサ、２２，２３…レゾルバ、３０…電子制御ユニット、３１…制御回路（マイクロコンピュータ）、３２…モータ駆動回路、３３…制御系電源回路、３４…ダイオード、３６…リレー装置、３６…高電圧検出回路、４２…イグニッションスイッチ、４３…低電圧バッテリ装置、４４…高電圧バッテリ装置。

Claims (5)

1. イグニッションスイッチの投入によって低電圧電源ラインを介して低電圧が供給されてセンサ装置からの検出信号に応じて制御信号を発生する制御回路と、高電圧電源から高電圧電源ラインを介して高電圧が供給されて前記制御回路からの制御信号に応じて電気アクチュエータを駆動する駆動回路とを備えた車両の電気制御装置において、
   前記高電圧電源からの高電圧が前記高電圧電源ラインを介して前記駆動回路に供給されないとき、前記低電圧電源ラインからの低電圧を前記高電圧電源ラインに補助電圧として供給する補助電圧供給手段を設けたことを特徴とする車両の電気制御装置。
2. 前記補助電圧供給手段を、アノードを前記低電圧電源ラインに接続するとともにカソードを前記高電圧電源ラインに接続したダイオードで構成した請求項１に記載の車両の電気制御装置。
3. 前記補助電圧供給手段を、
   前記高電圧電源ラインに接続されて前記高電圧電源から同高電圧電源ラインへの高電圧の供給の有無を検出する高電圧検出回路と、
   前記低電圧電源ラインと高電圧電源ラインとの間に接続されて、前記高電圧検出回路によって前記高電圧電源ラインに高電圧が供給されていないことが検出されたとき、前記低電圧電源ラインからの低電圧を前記高電圧電源ラインに供給するスイッチ回路と
   で構成した請求項１に記載の車両の電気制御装置。
4. 前記補助電圧供給手段内に、前記低電圧電源ラインの電圧を昇圧する昇圧回路を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の車両の電気制御装置。
5. 前記センサ装置はレゾルバであり、前記電気アクチュエータは電動パワーステアリング装置内に設けた電動モータである請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の車両の電気制御装置。
   

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