JP2009096234A - ステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの補助電源としてのキャパシタの故障を簡単に検知して警告を発することで迅速な故障対応を採る。
【解決手段】キャパシタ９への充電電流を検出する第１電流検出器３１と、キャパシタ９からの放電電流を検出する第２電流検出器３２と、キャパシタ９の端子間電圧を検出する電圧検出器３３と、第１電流検出器３１により得られるキャパシタ９への充電電流を積分した値から、前記第２電流検出器３２により得られるキャパシタ９からの放電電流を積分した値を減じることで、当該キャパシタ９に蓄積される想定電荷量を求める演算手段１５と、電圧検出器３３により得られるキャパシタ９の端子間電圧の値から求められる実電荷量と、前記想定電荷量とを比較し、比較結果に基づいて前記キャパシタの異常を判定する判定手段１５と、この判定手段１５がキャパシタ９の異常を判定した場合に、警報を発する警報手段３４とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明はステアリング装置の制御装置に関する。さらに詳しくは、バッテリの補助電源としてキャパシタないしはコンデンサを備えており、電動モータの駆動力を利用するステアリング装置における制御装置に関する。

自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置は必要とされる操舵補助力が大きいほど、モータに大電流を流す必要があるので、車載バッテリだけでは電力が不足することがある。そこで、通常は主電源である車載バッテリからモータに電力を供給するが、車庫入れ時や駐車時などの負荷増大によって主電源の端子電圧が低下してきたときは、予め電力を貯えておいた補助電源から電力を供給して主電源の負担を減らすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、本出願人は、さきに前記補助電源としてキャパシタ（電気二重層コンデンサ）を用いた、小型化されたモータ制御装置を提案している（特願２００６−２４０５３１）。

特開２００３−３２０９４２号公報

ところで、キャパシタを出力補助電源として使用する場合、当該キャパシタが、内部抵抗の低下によるショートや端子の地絡等を原因として故障したときには、所定の補助力を得ることができずアシスト不足に陥る。アシストが不足すると、ステアリングホイールの操作性が低下するため、定常的に故障を検知して警告を発する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの補助電源としてのキャパシタの故障を簡単に検知して警告を発することで迅速な故障対応を採ることができるステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。

本発明のステアリング装置の制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）は、バッテリの補助電源としてキャパシタを備えており、電動モータの駆動力を利用するステアリング装置における制御装置であって、
前記キャパシタへの充電電流を検出する第１電流検出器と、
前記キャパシタからの放電電流を検出する第２電流検出器と、
前記キャパシタの端子間電圧を検出する電圧検出器と、
前記第１電流検出器により得られるキャパシタへの充電電流を積分した値から、前記第２電流検出器により得られるキャパシタからの放電電流を積分した値を減じることで、当該キャパシタに蓄積される想定電荷量を求める演算手段と、
前記電圧検出器により得られるキャパシタの端子間電圧の値から求められる実電荷量と、前記想定電荷量とを比較し、比較結果に基づいて前記キャパシタの異常を判定する判定手段と、
この判定手段がキャパシタの異常を判定した場合に、警報を発する警報手段と
を備えたことを特徴としている。

本発明の制御装置では、キャパシタに入力された電荷量から当該キャパシタから出力された電荷量を減じた値（想定電荷量）と、キャパシタに蓄えられている電荷量（実電荷量）とを比較することによりキャパシタの故障を検知している。すなわち、内部抵抗の低下によるショートや端子の地絡等を原因としてキャパシタが故障すると、たとえキャパシタに充電したとしても充電した電荷のすべてを蓄えることができないことから、前記想定電荷量と実電荷量とを比較することによりキャパシタの故障を検知することができる。

具体的には、第１電流検出器及び第２電流検出器を配設してキャパシタへの充電電流及びキャパシタからの放電電流をそれぞれ検出し、一方、電圧検出器を配設してキャパシタの端子間電圧を検出する。そして、第１電流検出器により得られるキャパシタへの充電電流を積分した値から、前記第２電流検出器により得られるキャパシタからの放電電流を積分した値を減じることで、当該キャパシタに蓄積される想定電荷量（蓄積されているはずの電荷量）を求め、また、電圧検出器により得られるキャパシタの端子間電圧の値から実電荷量を求める。この実電荷量と想定電荷量との比較に基づいて、キャパシタの異常を判定し、異常と判定された場合、警報手段により警報が発せられる。これにより、キャパシタの故障発生時に、当該キャパシタを新品と交換する等の迅速な対応を採ることができる。

前記判定手段が、想定電荷量に対する実電荷量の比に基づいて前記キャパシタの異常を判定するように構成することができる。この場合、予め閾値（例えば、０．８）を設定しておき、前記比が、この閾値を下回るときにキャパシタが異常であると判定し、警報を発することができる。

本発明の制御装置によれば、バッテリの補助電源としてのキャパシタの故障を簡単に検知して警告を発することで迅速な故障対応を採ることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の制御装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１のモータ制御装置（制御装置）２の回路図である。図１において、車両のステアリング装置１ｓには、モータ１ｍにより操舵補助力が付与される。より詳細には、ステアリング装置１ｓのステアリングシャフト（図示せず）に取り付けられたトーションバー式等のトルクセンサの出力（操舵トルク）に応じてモータ１ｍが駆動制御され、ステアリングシャフト又はステアリングギヤ（ラックピニオンやラックシャフト等）へのアシストが行われる。モータ１ｍへの給電はモータ駆動回路３により行われる。

主電源４は、車載バッテリ４ｂとオルタネータ４ａとによって構成され、この主電源４をモータ駆動回路３に導く非接地側電路５の途中に、その方向を順方向とするダイオード６が設けられている。このダイオード６のカソードと接地側電路７との間には、平滑用の電解コンデンサ８が設けられている。

一方、補助電源９は、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）で構成されており、主電源４に対して直列に接続されている。補助電源９の給電電路（高電位側電路）１０は、放電制御回路１１を介してモータ駆動回路３に接続されている。放電制御回路１１は、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａとＰＷＭ方式の電圧源１１ｂとを含んでおり、ゲート電圧をＰＷＭ制御することにより、放電電流を制御することができる。補助電源９の低電位側には、リアクトル１２を介してダイオード１３のアノードが接続され、当該ダイオード１３のカソードは補助電源９の給電電路１０に接続されている。また、ダイオード１３のアノードと接地側電路７との間には、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４が設けられている。保護用のダイオード１４ｄは、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４に並列接続又は内蔵されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のゲートは、ゲート駆動回路２０により駆動される。

前記モータ駆動回路３、放電制御回路１１及びゲート駆動回路２０は、制御回路１５の指令信号を受けて動作する。この制御回路１５には、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクや、車速の情報が入力されるようになっており、制御回路１５は、これらの情報に応じて適切な操舵補助力を発生させるべく、モータ１ｍを駆動させる。

前記ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオン状態のときは、オルタネータ４ａからリアクトル１２、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４を通って電流が流れるが、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４がオフに転じると、電流遮断による磁束変化を妨げるように高電圧がリアクトル１２に発生し、これにより、オルタネータ４ａの出力を昇圧した電圧で、補助電源９が充電される。このように、ＭＯＳ−ＦＥＴ１４のオン・オフを繰り返して、補助電源９を充電することができる。

前記構成において、必要とされる操舵補助力が比較的小さいときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオフ状態にする。したがって、主電源４の電圧は平滑コンデンサ８で平滑された後、モータ駆動回路３に供給され、モータ駆動回路３は、制御回路１５による制御信号に基づいてモータ１ｍを駆動する。一方、補助電源９の電圧はモータ駆動回路３に供給されない。

また、必要とされる操舵補助力が比較的大きく、主電源４のみではまかないきれないときは、制御回路１５は放電制御回路１１をオン状態にする。この結果、主電源４と補助電源９とが互いに直列にされた状態でその電圧に基づいて、放電制御回路１１により規定された電流がモータ駆動回路３に供給される。

前記給電電路１０には、キャパシタからなる補助電源９への充電電流を検出する第１電流検出器３１と、当該補助電源９からの放電電流を検出する第２電流検出器３２とが配設されている。また、補助電源９の端子間電圧を検出する電圧検出器３３が配設されている。前記第１電流検出器３１、第２電流検出器３２及び電圧検出器３３からの各信号は制御回路１５に送信される。

演算手段として機能する制御回路１５は、前記第１電流検出器３１により得られる補助電源９への充電電流を積分した値から、前記第２電流検出器３２により得られる補助電源９からの放電電流を積分した値を減じることで、当該補助電源９に蓄積されているはずである想定電荷量を求める。同様に、判定手段として機能する制御回路１５は、前記電圧検出器３３により得られる補助電源９の端子間電圧Ｖの値から、Ｑ＝Ｃ×Ｖ（Ｃ：静電容量）により求められる実電荷量Ｑと、前記想定電荷量とを比較する。具体的には、想定電荷量に対する実電荷量の比を求め、この比が、予め設定した閾値（例えば、０．８）よりも小さいときは補助電源９が故障していると判定する。補助電源９の内部抵抗が小さくなりショート気味になったり、端子が地絡したりすると、実電荷量は想定電荷量よりも小さくなる。

判定手段により補助電源９が故障していると判定されると、制御回路１５から警報手段３４に故障信号が送信される。警報手段３４としては、液晶表示素子、プラズマ表示素子、ランプなどの表示手段や、ブザーなどの音声発生手段を適宜組み合わせて用いることができ、制御回路１５からの故障信号を受信すると、ドライバーに補助電源９の故障を知らせる。この場合、警報を発するとともに、アシストを停止してもよいし、補助電源無しでアシストを継続するようにしてもよい。

なお、想定電荷量に対する実電荷量の比に代えて、想定電荷量と実電荷量との差に基づいて補助電源９の故障を判定することもできる。
また、本発明におけるステアリング装置は、電動モータによって舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に限定されるものではなく、例えば、ステアリングホイール等の操作部材と舵取り機構との間の機械的なリンクを無くし、専ら電動モータの駆動力によって舵取り車輪を転舵させるステア・バイ・ワイヤ・システムも含まれる。

本発明のステアリング装置の制御装置の一実施の形態の回路図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
１ｓ ステアリング装置
１ｍ モータ
２ モータ制御装置
３ モータ駆動回路
４ 主電源
４ａ オルタネータ
４ｂ 車載バッテリ
９ 補助電源
１５ 制御回路
３１ 第１電流検出器
３２ 第２電流検出器
３３ 電圧検出器
３４ 警報手段

Claims (2)

1. バッテリの補助電源としてキャパシタを備えており、電動モータの駆動力を利用するステアリング装置における制御装置であって、
   前記キャパシタへの充電電流を検出する第１電流検出器と、
   前記キャパシタからの放電電流を検出する第２電流検出器と、
   前記キャパシタの端子間電圧を検出する電圧検出器と、
   前記第１電流検出器により得られるキャパシタへの充電電流を積分した値から、前記第２電流検出器により得られるキャパシタからの放電電流を積分した値を減じることで、当該キャパシタに蓄積される想定電荷量を求める演算手段と、
   前記電圧検出器により得られるキャパシタの端子間電圧の値から求められる実電荷量と、前記想定電荷量とを比較し、比較結果に基づいて前記キャパシタの異常を判定する判定手段と、
   この判定手段がキャパシタの異常を判定した場合に、警報を発する警報手段と
   を備えたことを特徴とするステアリング装置の制御装置。
2. 前記判定手段が、想定電荷量に対する実電荷量の比に基づいて前記キャパシタの異常を判定する請求項１に記載のステアリング装置の制御装置。

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