JP2009083535A - 電動パワーステアリング装置の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置の電源装置に関し、特に、高度の故障診断を必要とせずに、故障時にコンデンサからの突入電流が電動パワーステアリング装置に流れるのを防止することが可能な電動パワーステアリング装置の電源装置を提供する。
【解決手段】故障検知部１３により昇圧電源回路１１ａに故障が検知されたときには、切替制御部１４が電動パワーステアリング装置１６のモータ１０９とバッテリ１５の出力端とが接続されるように切替部１２の制御を行い、昇圧電源回路１１ａを経由せず車載された通常のバッテリ１５から電源供給を受け、操舵アシストを継続して行うことが可能となり、高度な故障診断回路を設ける必要がない。また昇圧電源回路１１ａの故障時には、切替部１２によりコンデンサ１１ｂと電動パワーステアリング装置１６とは切断状態となるため、コンデンサ１１ｂからの突入電流が電動パワーステアリング装置１６に流れるのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動パワーステアリング装置の電源装置に関し、特に、高度の故障診断を必要とせずに、故障時にコンデンサからの突入電流が電動パワーステアリング装置に流れるのを防止することが可能な電動パワーステアリング装置の電源装置に関する。

運転者の操舵用ハンドルの操作力の軽減するために、多くの自動車に操舵をアシストする電動パワーステアリング装置が搭載されている。この電動パワーステアリング装置の操舵力を付与するモータを駆動するために、車載されるバッテリの出力電圧よりも高い電圧を必要とするときには、バッテリと電動パワーステアリング装置との間に昇圧回路を設けることにより、バッテリから供給される電源電圧を昇圧させて、電動パワーステアリング装置に備えられたモータを作動させていた。

例えば、図５に示すように特許文献１に開示される電源装置の昇圧装置２００を用いて、例えばインダクタンス要素であるコイル、スイッチ要素であるＦＥＴ、ダイオードからなる昇圧電源回路２０２ａと蓄電要素であるコンデンサ２０２ｂから構成される一般的な昇圧回路２０２によりバッテリ２０１の出力電圧を昇圧していた。昇圧電源回路２０２ａのコイルにより電気エネルギが一時的に蓄えられ、このコイルから放出される電流は、コンデンサ２０２ｂに蓄電され、平滑化された電流が電動パワーステアリング装置２０３に供給される。

このような回路構成の昇圧装置においては、万一昇圧電源回路２０２ａに故障が生じると、電動パワーステアリング装置２０３を作動させることができなくなるため、一般的に昇圧回路の故障診断を行う故障診断回路を設けて、各部の故障診断を行うことで故障を高精度に検知して、電動パワーステアリング装置の作動に影響がないように信頼性を高めていた。

また図６に示すように特許文献２に開示される昇圧装置３００を用いて電動パワーステアリング装置２０３を作動させるときには、バッテリ２０１と昇圧回路２０２との間に、切替部（スイッチ）３０１を設けることにより、昇圧電源回路２０２ａに故障が生じたときには、昇圧電源回路２０２ａを経由させずにバッテリ２０１から電動パワーステアリング装置２０３に電流を供給して、操舵アシストを継続することができるようにしていた。
特開２００３−２４４９４３号公報 特開２００５−２６１０５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような電源装置の昇圧装置では、故障診断回路を設けて各回路に対して高度の故障診断を行おうとすると、各故障診断回路やこれを制御するための処理能力の高いマイクロコンピュータ等が必要となるため、回路が複雑となり、生産コストが高価になるという問題があった。

また特許文献２に開示される昇圧装置では、昇圧電源に異常があるときには、昇圧電源を経由させずに直接バッテリに接続させるようにすることで、電動パワーステアリング装置で操舵アシストを継続することができるため、上述したような高度な故障診断回路を設ける必要は無い。しかしながら、コンデンサと電動パワーステアリング装置とが接続されているままであるため、コンデンサからの突入電流が電動パワーステアリング装置に流れるのを防止することができないという問題があった。また回路にも突入電流が流れるため、回路のリレー接点等に高容量のものを用いる必要があり、生産コストが高価になるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、高度の故障診断を必要とせずに、故障時にコンデンサからの突入電流が電動パワーステアリング装置に流れるのを防止することができる電動パワーステアリング装置の電源装置を提供することにある。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の電源装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

第１の電動パワーステアリング装置の電源装置（請求項１に対応）は、スイッチング素子、コイル、コンデンサを含み、通常電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、昇圧回路の出力電圧で駆動モータを作動させて操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置の電源装置において、昇圧回路の出力端および通常電源の出力端のうちのいずれかと駆動モータとを接続する切替手段と、昇圧回路の故障を検知する故障検知手段と、故障検知手段が昇圧回路の故障を検知したとき、通常電源の出力端と駆動モータとを接続するように切替手段を制御する切替制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、故障検知手段により昇圧回路に故障が検知されたときに、切替制御手段が通常電源の出力端と駆動モータとを接続するように切替手段を制御するので、昇圧回路が故障しても、昇圧回路を経由せずに直接通常電源の供給を受けることができる。このため、電動パワーステアリング装置を急激に停止させることがなく、操舵アシストを継続して行えるので、高度な故障診断回路を必要とせずに、信頼性の高い電動パワーステアリング装置の電源装置を実現することが可能となる。

第２の電動パワーステアリング装置の電源装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、コンデンサは、切替手段の上流側に設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、昇圧回路が故障したときには、切替手段によりコンデンサと電動パワーステアリング装置は切断状態となる。このため、コンデンサからの突入電流が電動パワーステアリング装置に流れるのを確実に防止することが可能となる。

本発明によれば、故障検知手段により昇圧回路に故障が検知されたときには、切替制御手段が電動パワーステアリング装置のモータと電源の出力電圧の出力端とが接続されるように切替手段を制御するので、昇圧回路の故障時には昇圧回路を経由せずに直接電源の供給を受けることができる。このため、電動パワーステアリング装置の急激な作動を停止させることなく、操舵アシストを継続して行うことが可能となり、高度な故障診断回路を設ける必要がない。生産コストを低減させ、簡易な回路構成で信頼性の高い電動パワーステアリング装置の電源装置を実現することができる。

また昇圧回路の故障時には、切替手段によりコンデンサと電動パワーステアリング装置とは切断状態となる。このため、コンデンサからの突入電流が電動パワーステアリング装置に流れるのを確実に防止することができる。さらに回路にも突入電流が流れるのを防止することができるため、回路のリレー接点等に高容量のものを用いる必要がなく、一層生産コストを低減させることもできる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

最初に、図１および図２を参照して、本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置１０の構成を説明する。図１は本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の構成を示すブロック図であり、図２は本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の昇圧電源回路の構成を示す回路図である。

図１に示す電動パワーステアリング装置の電源装置１０は、昇圧回路１１、切替部１２、故障検知部１３および切替制御部１４を備えて構成される。

昇圧回路１１は、昇圧電源回路１１ａとコンデンサ１１ｂとから構成されており、車載された通常のバッテリ１５の出力電圧を昇圧して出力するものである。

切替部１２は、昇圧電源回路１１ａと電動パワーステアリング装置１６に設けられ、つまり昇圧電源回路１１ａと電動パワーステアリング装置１６に備えられた操舵力を付与するモータとの間に設けられることになる。切替部１２は、昇圧電源回路１１ａの出力端およびバッテリ１５の出力端のうちのいずれかとモータとを接続するものである。

故障検知部１３は、昇圧電源回路１１ａの故障（異常）状態を検知するものである。切替制御部１４は、故障検知部１３による故障検知結果に基づいて、切替部１２を制御するものである。通常時、昇圧電源回路１１ａの出力端と電動パワーステアリング装置１６とが接続されており、故障検知部１３により昇圧電源回路１１ａの故障が検知されたときに、バッテリ１５の出力端と電動パワーステアリング装置１６とが接続されるようになっている。

また図２に示すように、昇圧電源回路１１ａはコイル５１、ＦＥＴ５２およびダイオード５３を備えて構成される。コイル５１は、インダクタンス回路要素として設けられ、エネルギを電流として一時的に蓄えるものである。ＦＥＴ５２は、スイッチング要素として設けられ、回路をオン・オフするものである。ダイオード５３は、出力端子Ｖｏｕｔから電流が逆流するのを防止するためのものである。

入力端子Ｖｉｎにバッテリ１５が接続され、スイッチ要素であるＦＥＴ５２がオン状態であるときには、コイル５１に電流が一時的に蓄えられる。ＦＥＴ５２がオン状態になったときに、コイル５１に蓄えられた電流がダイオード５３に流れ、コンデンサ１１ｂに蓄電される。コンデンサ１１ｂにより昇圧された電圧は平滑されて、出力端子Ｖｏｕｔより出力される。出力端子Ｖｏｕｔには、図１に示したように切替部１２を介して電動パワーステアリング装置１６が接続される。

上述したようにバッテリ１５の出力電圧が昇圧され、入力端子Ｖｉｎ側の電圧よりも出力端子Ｖｏｕｔ側の電圧の方が高くなるため、出力端子Ｖｏｕｔ側から入力端子Ｖｉｎ側に逆電流が流れ込まないようにダイオード５３がこれを防止する。なお、電源の出力電圧を昇圧して出力することができれば、昇圧回路１１の回路構成は上述したものに限らない。

続いて、図３を参照して、本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置１０により作動する電動パワーステアリング装置１６の構成を説明する。図３は、本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置により作動する電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。

図３に示す電動パワーステアリング装置１６では、ステアリング・ホイール（ハンドル）１０１に一体的に設けられたステアリング軸１０２に、自在継手１０３ａ，１０３ｂを有する連結軸１０３を介して、ラック・ピニオン機構１０４のピニオン１０４ａに連結されることによって、手動操舵トルク発生機構１０５が構成されている。

ピニオン１０４ａに噛み合うラック歯１０６ａを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸１０６は、その両端にタイロッド１０７を介して転動軸としての左右の前輪１０８に連結されている。運転者は、ハンドル１０１を操作することにより、手動操舵トルク発生機構１０５と通常のラック・ピニオン式のステアリング装置を介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えることができる。

この手動操舵トルク発生機構１０５によって発生する操舵トルクを軽減するために、アシストトルク（操舵補助トルク）を供給するモータ１０９が例えばラック軸１０６と同軸的に配設され、ラック軸１０６にほぼ平行に設けられたボールねじ機構１１０を介してモータ１０９からの回転運動により供給されるアシストトルクが直進運動のための力に変換され、ラック軸１０６に作用する。

モータ１０９のロータには、駆動側ヘリカルギヤ１０９ａが一体的に設けられている。このヘリカルギヤ１０９ａは、ボールねじ機構１１０のねじ軸１１０ａの軸端に一体的に設けられたヘリカルギヤ１１０ｂと噛み合っている。またボールねじ機構１１０のナットは、ラック軸１０６に連結されている。

図示しないステアリングギヤボックス内には、ピニオン１０４ａに作用する手動操舵トルクＴを検出する手動操舵トルク検出部１１１が設けられる。この手動操舵トルク検出部１１１は、検出した手動操舵トルクＴを手動操舵トルク検出信号Ｔｄに変換し、その変換された手動操舵トルク検出信号Ｔｄを制御装置１１２へ入力する。また車両には車速に対応した車速信号ｖを検出する車速センサ１１３も設けられており、車速信号ｖを制御装置１１２に入力する。

さらに、電動パワーステアリング装置１０にはモータ電流検出部１１４およびモータ電圧検出部１１５が設けられている。このモータ電流検出部１１４は、モータ１０９に対して直列に接続された抵抗等を備え、モータ１０９に実際に流れるモータ電流ＩＭの大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電流検出部１１４は、モータ電流ＩＭに対応したモータ電流信号Ｉｍを制御装置１１２に入力する。

モータ電圧検出部１１５は、モータ１０９の両端の電圧を各々検出し、モータ１０９に実際に印加されているモータ電圧ＶＭの大きさおよび方向を検出する。そして、モータ電圧検出部１１５は、モータ電圧ＶＭに対応したモータ電圧信号Ｖｍを制御装置１１２に入力する。

制御装置１１２は、手動操舵トルク検出部１１１、車速センサ１１３、モータ電流検出部１１４、モータ電圧検出部１１５の各検出信号Ｔｄ、ｖ、Ｉｍ、Ｖｍが入力される。そして、制御装置２４は、これらの検出信号Ｔｄ、ｖ、Ｉｍ、Ｖｍに基づいてモータ１０９に流すモータ電流ＩＭの大きさおよび方向を決定し、モータの運転を行って、モータの出力する動力（操舵補助トルク）を制御する。

続いて、図４を参照して、本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置１０の故障検知部１３における故障検知処理の流れを説明する。図４は本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の故障検知部における故障検知処理の流れを示すフローチャートである。

故障検知部１３が昇圧電源回路１１ａの故障検知を行う（ステップＳ１１）。故障検知部１３により、昇圧電源回路１１ａの故障が検知されなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、故障検知を継続する。またステップＳ１１で昇圧電源回路１１ａの故障が検知されたときには（ステップＳ１２のＹＥＳ）、故障検知部１３は切替制御部１４に対して、電動パワーステアリング装置１６のモータ１０９とバッテリ１５の出力端とが接続されるように切替部１２を切り替えさせる指示を出力する（ステップＳ１３）。故障検知部１３から出力される故障検知結果に基づいて、切替制御部１４が切替部１２を制御する。

以上の実施形態で説明された回路構成、例えば昇圧回路の構成や切替部に用いられる素子の種類等については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、電動パワーステアリング装置を作動する駆動モータに供給する電源装置として使用される。

本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の昇圧電源回路の構成を示す回路図である。 本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置により作動する電動パワーステアリング装置の構成を示す模式図である。 本発明の本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電源装置の故障検知部における故障検知処理の流れを示すフローチャートである。 従来の第１の電動パワーステアリング装置の昇圧装置の構成を示すブロック図である。 従来の第２の電動パワーステアリング装置の昇圧装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 電源装置
１１ 昇圧回路
１１ａ 昇圧電源回路
１１ｂ コンデンサ
１２ 切替部
１３ 故障検知部
１４ 切替制御部
１５ バッテリ
１６ 電動パワーステアリング装置
５１ コイル
５２ ＦＥＴ
５３ ダイオード

Claims (2)

1. スイッチング素子、コイル、コンデンサを含み、通常電源の出力電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記昇圧回路の出力電圧で駆動モータを作動させて操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置の電源装置において、
   前記昇圧回路の出力端および前記通常電源の出力端のうちのいずれかと前記駆動モータとを接続する切替手段と、
   前記昇圧回路の故障を検知する故障検知手段と、
   前記故障検知手段が前記昇圧回路の故障を検知したとき、前記通常電源の出力端と前記駆動モータとを接続するように前記切替手段を制御する切替制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置の電源装置。
2. 前記コンデンサは、前記切替手段の上流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置の電源装置。

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