JP2009214572A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常時にモータ駆動回路と操舵アシストモータとの間を確実に切り離すことが可能な操舵制御装置を低コストで提供する。
【解決手段】本発明の操舵制御装置４０は、電動パワーステアリング装置１１のモータ１９にモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを通電して駆動するためのモータ駆動回路４３を有している。そして、モータ駆動回路４３の給電ライン４２Ｖ，４２Ｗの途中には、１対の非常用スイッチ素子５１，５２と保護回路５６とが並列接続され、その保護回路５６は、コンデンサ５４とヒューズ５５との直列した構成になっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動回路にて生成したモータ駆動電流により操舵アシストモータを駆動して、ハンドルの操舵を補助する操舵制御装置に関する。

この種の操舵制御装置は、異常により、モータ駆動回路にて操舵アシストモータを駆動することができない場合には、ハンドルの操舵により操舵アシストモータが連れ回りして発電機として機能し、例えば、車両のバッテリ（直流電源）が充電される。このときの操舵抵抗には、可動部の摩擦抵抗に加えて、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電するための抵抗（以下、「発電抵抗」という）が含まれる。これに対し、モータ駆動回路のうち操舵アシストモータに接続される給電ラインにメカニカルスイッチを備えた操舵制御装置が知られている。この操舵制御装置では、異常発生時に、メカニカルスイッチをオフしてモータ駆動回路を操舵アシストモータから切り離すことで操舵抵抗から発電抵抗を排除し、異常時における操舵抵抗の低減を図っていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１９９７４６号公報（段落［００６３］、第４図）

しかしながら、メカニカルスイッチは、異物の噛み込みによる誤動作が懸念される。これに対し、メカニカルスイッチの代わりに、ＭＯＳＦＥＴに代表される半導体スイッチを給電ラインに設ける構成が考えられる。ところが、この構成では、通電中に半導体スイッチ素子がターンオフされると、その時発生するスパイク電圧により半導体スイッチ素子が破壊されて常オン状態になり得る。これに対し、スパイク電圧に耐え得る半導体スイッチ素子を選定すると、コストが大幅にアップする。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、異常時にモータ駆動回路と操舵アシストモータとの間を確実に切り離すことが可能な操舵制御装置を低コストで提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵制御装置（４０）は、車両（１０）に搭載された電動パワーステアリング装置（１１）の駆動源である操舵アシストモータ（１９）と直流電源（９２，９３）との間にモータ駆動回路（４３）を設け、そのモータ駆動回路（４３）により直流電源（９２，９３）の出力からモータ駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を生成して操舵アシストモータ（１９）に通電すると共に、モータ駆動回路（４３）のうち操舵アシストモータ（１９）に接続される給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）上に非常用スイッチ素子（５１，５２）を設け、異常発生時に非常用スイッチ素子（５１，５２）をターンオフしてモータ駆動回路（４３）と操舵アシストモータ（１９）との間を断絶する操舵制御装置（４０）において、非常用スイッチ素子（５１，５２）と共に操舵アシストモータ（１９）に並列接続された保護回路（５６）を設け、その保護回路（５６）が無いと非常用スイッチ素子（５１，５２）がターンオフした際に発生し得る最大のスパイク電圧（Ｖｓｍａｘ）より最大許容電圧（Ｖｆｍａｘ）が小さいＭＯＳＦＥＴで、非常用スイッチ素子（５１，５２）を構成し、保護回路（５６）は、最大のスパイク電圧（Ｖｓｍａｘ）をＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧（Ｖｆｍａｘ）より低下させてから溶断されかつ非常用スイッチ素子（５１，５２）のターンオフ後、操舵アシストモータ（１９）にて発電される電力を受けて溶断され得るヒューズ（５５）と、コンデンサ（５４）とを直列接続してなるところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵制御装置（４０）において、操舵アシストモータ（１９）は、３相交流モータ（１９）であり、モータ駆動回路（４３）には、直流電源（９２，９３）における正負の出力電極の間に並列接続される３つの相回路（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）と、各相回路（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）上で直列接続された１対の給電用半導体スイッチ素子（ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・）とが備えられると共に、給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）は、３つの相回路（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）における１対の給電用半導体スイッチ素子（ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・）の共通接続部分と３相交流モータ（１９）における３相の相巻線（１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗ）の端末との間を連絡し、非常用スイッチ素子（５１，５２）は、何れか２相の給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）のそれぞれに対をなして設けられかつ、それら対をなした非常用スイッチ素子（５１，５２）としてのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード（５１Ｄ，５２Ｄ）が互いに逆向きに配され、保護回路（５６）は、１対の非常用スイッチ素子（５１，５２）を跨いで各給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）に接続されたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１に記載の操舵制御装置（４０）において、操舵アシストモータ（１９）は、３相交流モータ（１９）であり、モータ駆動回路（４３）には、直流電源（９２，９３）における正負の出力電極の間に並列接続される３つの相回路（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）と、各相回路（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）上で直列接続された１対の給電用半導体スイッチ素子（ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・）とが備えられると共に、給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）は、３つの相回路（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）における１対の給電用半導体スイッチ素子（ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・）の共通接続部分と、３相交流モータ（１９）における３相の相巻線（１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗ）の端末との間を連絡し、非常用スイッチ素子（５９）は、３相全ての給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）にそれぞれに１つずつ設けられかつ、それら全ての非常用スイッチ素子（５９）としてのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード（５９Ｄ）が操舵アシストモータ（１９）に対して同じ向きに配され、保護回路（５６）は、各非常用スイッチ素子（５３）を跨いで各給電ライン（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）に接続されたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の操舵制御装置によれば、非常用スイッチ素子がＭＯＳＦＥＴであるから、従来のメカニカルスイッチのように異物を噛み込んで作動しなくなるような事態を防ぐことができる。また、非常用スイッチ素子が通電中にターンオフされても保護回路によってスパイク電圧が緩和又は除去され、非常用スイッチ素子としてのＭＯＳＦＥＴの破壊が防がれる。これにより、本発明では、異常時にモータ駆動回路と操舵アシストモータとの間を確実に切り離すことができる。

また、本発明では、非常用スイッチ素子がターンオフした際に保護回路が無いと発生し得る最大のスパイク電圧より、非常用スイッチ素子としてのＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧が小さいので、比較的安価なＭＯＳＦＥＴを非常用スイッチ素子に利用することができる。しかも、保護回路をヒューズとコンデンサとの直列回路としたので、比較的小容量の安価なコンデンサを保護回路に利用することができる。詳細には、保護回路を、例えば、コンデンサと抵抗素子とを直列した一般的な構成（所謂、スナバ回路）とした場合には、非常用スイッチ素子のターンオフ後、操舵アシストモータで発電される電力に耐え得る大容量の高価なコンデンサが必要になる。これに対し、本発明の操舵制御装置に備えた保護回路は、コンデンサとヒューズとからなり、そのヒューズが、スパイク電圧にて溶断されるか又は操舵アシストモータで発電される電力により溶断され得るので、非常用スイッチ素子のターンオフ後、操舵アシストモータで発電され得る多大な電力をコンデンサが受電せず、比較的小容量の安価なコンデンサを利用することができる。これらにより本発明によれば、異常時にモータ駆動回路と操舵アシストモータとの間を確実に切り離すことが可能な操舵制御装置を低コストで提供することができる。

［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、モータ駆動回路における３相の給電ラインの何れか２相の給電ラインに、非常用スイッチ素子としてのＭＯＳＦＥＴを対にして設け、それらの寄生ダイオードを逆向きにしたので、それら非常用スイッチ素子を全てオフすると、２相分の給電ラインには電流が向きに関係なく流れなくなる。これにより、操舵アシストモータの３相の相回路を一部に含んだ通電可能な閉回路が存在しなくなり、操舵アシストモータの発電抵抗が排除され、異常時における操舵抵抗を低減させることができる。

［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、モータ駆動回路における３相の給電ラインのそれぞれに非常用スイッチ素子としてのＭＯＳＦＥＴを１つずつ設けかつ、それら全ての寄生ダイオードを操舵アシストモータに対して同じ向きにしたので、非常用スイッチ素子を全てオフすると、操舵アシストモータの３相の相回路を一部に含んだ通電可能な閉回路が存在しなくなり、操舵アシストモータの発電抵抗が排除され、異常時における操舵抵抗を低減させることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１には、電動パワーステアリング装置１１を搭載した車両１０が示されている。この電動パワーステアリング装置１１は、車両１０の左右方向に延びた転舵輪間シャフト１３を備え、その転舵輪間シャフト１３が、車両本体１０Ｈに固定された筒形ハウジング１５の内部に挿通されている。また、転舵輪間シャフト１３の両端部は、タイロッド１４，１４を介して各転舵輪１２，１２に連結されている。

電動パワーステアリング装置１１の駆動源として操舵アシストモータ１９（以下、単に「モータ１９」という）は、例えば、中空の筒形構造をなした３相交流モータである。また、モータ１９のステータ２０が筒形ハウジング１５内に固定され、ロータ２１の中空部分を転舵輪間シャフト１３が貫通している。そして、ロータ２１の内面に固定されたボールナット２２と、転舵輪間シャフト１３の外面に形成されたボールネジ部２３とが螺合し、ロータ２１が回転するとボールネジ部２３が直動するようになっている。また、モータ１９には、ロータ２１の回転位置θ２を検出するための回転位置センサ２５が備えられている。さらに、図２に示すように、モータ１９におけるＵ，Ｖ，Ｗの相巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗは、例えばスター結線されている。

図１に示すように、転舵輪間シャフト１３の一端部側にはラック２４が形成され、操舵シャフト１６の下端部に備えたピニオン１８がこのラック２４に噛合している。また、操舵シャフト１６の上端部には、ハンドル１７が取り付けられていると共に、操舵シャフト１６の中間部には、トルクセンサ２７と舵角センサ２６とが取り付けられている。また、転舵輪１２の近傍には、その回転速度から車速Ｖを検出するための車速センサ２８が設けられている。

上記モータ１９を駆動制御するために、本発明に係る操舵制御装置４０が車両１０に搭載されている。操舵制御装置４０は、図２に示すように、モータ駆動回路４３と信号処理回路４４とを備えてなり、イグニッションスイッチ９４のオンにより、バッテリ９２に導通接続されて起動する。また、信号処理回路４４は、図示しないＣＰＵ及びメモリを備え、そのメモリに記憶されたプログラムを実行して、以下説明する、スイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・をオンオフ制御する。

モータ駆動回路４３は、バッテリ９２に接続された昇圧回路９３の正極と負極（ＧＮＤ）との間に、Ｕ、Ｖ、Ｗの相回路４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗを備えた３相ブリッジ回路になっている。そのＵ相回路４３Ｕには、上段側のスイッチＵＨ、下段側のスイッチＵＬとが直列接続して備えられ、それら両スイッチＵＨ，ＵＬの共通接続点から延びた給電ライン４２Ｕに、電流センサ２９（例えば、ホール素子）を介してモータ１９のＵ相巻線１９Ｕが接続されている。これと同様に、Ｖ相回路４３Ｖには、上段側のスイッチＶＨ及び下段側のスイッチＶＬが備えられかつそれらの共通接続点から延びた給電ライン４２Ｖに、電流センサ２９を介してモータ１９のＶ相巻線１９Ｖが接続されると共に、Ｗ相回路４３Ｗには、上段側のスイッチＷＨ及び下段側のスイッチＷＬが備えられかつそれらの共通接続点から延びた給電ライン４２Ｗに、電流センサ２９を介してモータ１９のＷ相巻線１９Ｗが接続されている。また、スイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・は、例えば、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成され、それらＭＯＳＦＥＴのゲートが信号処理回路４４に接続されている。

さて、モータ駆動回路４３における３相分の給電ライン４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗのうち２つの給電ラインの途中には、非常用遮断回路５０がそれぞれ設けられている。本実施形態は、例えば、Ｖ相とＷ相の給電ライン４２Ｖ，４２Ｗの途中にそれぞれ非常用遮断回路５０が設けられている。

各非常用遮断回路５０は、１対の非常用スイッチ素子５１，５２のスイッチ直列回路５３と、コンデンサ５４及びヒューズ５５を直列接続してなる保護回路５６とを、給電ライン４２Ｖ（４２Ｗ）の途中に並列接続した構成になっている。

上記した非常用スイッチ素子５１，５２は、共にＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴである。そして、一方の非常用スイッチ素子５１の寄生ダイオード５１Ｄと、他方の非常用スイッチ素子５２の寄生ダイオード５２Ｄとが互いに逆向きに配置されている。具体的には、両非常用スイッチ素子５１，５２のソース同士が接続されて、寄生ダイオード５１Ｄ，５２Ｄが互いに逆向きになっている。そして、非常用スイッチ素子５１，５２は、イグニッションスイッチ９４のオンと共に信号処理回路４４からゲート電圧を受けてオン状態に保持される。これにより、非常用遮断回路５０を有しない給電ライン４２Ｕと同様に各給電ライン４２Ｖ，４２Ｗにも電流を通電することが可能になる。

非常用スイッチ素子５１，５２は、イグニッションスイッチ９４のオン状態の間は、通常、オン状態に維持され、イグニッションスイッチ９４がターンオフされると非常用スイッチ素子５１，５２もターンオフされる。これに対し、異常時には、イグニッションスイッチ９４がオン状態であっても、非常用スイッチ素子５１，５２に信号処理回路４４からゲート電圧が付与されなくなり、両非常用スイッチ素子５１，５２がターンオフされる。

ここで、非常用遮断回路５０が仮に１つの非常用スイッチ素子しか備えていないとすると、その非常用スイッチ素子をオフしていてもその寄生ダイオードを介して給電ライン４２Ｖ（４２Ｗ）の一方向に電流が流れ得る。これに対し、本実施形態では、各給電ライン４２Ｖ，４２Ｗ毎に１対の非常用スイッチ素子５１，５２を備え、それらの寄生ダイオード５１Ｄ，５２Ｄを逆向きにしたので、両非常用スイッチ素子５１，５２が共にオフになると、給電ライン４２Ｖ，４２Ｗが完全に非導通状態になる。これにより、モータ１９におけるＵ，Ｖ，Ｗの相巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗのうち２相の相巻線１９Ｖ，１９Ｗが通電不能に遮断され、モータ１９とモータ駆動回路４３とが電気的に切り離される。

信号処理回路４４は、非常用スイッチ素子５１，５２をオンした後、図示しないメモリに記憶された操舵制御プログラム（図示せず）を繰り返して実行し、車速センサ２８、舵角センサ２６、回転位置センサ２５及びトルクセンサ２７の各検出結果（Ｖ，θ１，θ２，Ｔｆ）に基づいて、モータ電流指令値（ｑ軸電流指令値）を決定する。そして、モータ電流指令値に応じた３相交流のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、回転位置センサ２５の検出結果に基づいて決定し、それらモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗがモータ駆動回路４３の給電ライン４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗに通電されるように、モータ駆動回路４３のスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・をオンオフ制御する。

具体的には、モータ駆動回路４３のスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・は、上段側のスイッチＵＨ，ＶＨ，ＷＨのうち何れか１つがオンしかつ下段側のスイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬのうち何れか２つがオンしたパターンと、上段側のスイッチＵＨ，ＶＨ，ＷＨのうち何れか２つがオンしかつ下段側のスイッチＵＬ，ＶＬ，ＷＬのうち何れか１つがオンしたパターンとがある。その一例として、図３（Ａ）のモータ駆動回路４３における破線矢印は、例えばモータ駆動回路４３のうち上段側ではＵ相のスイッチＵＨのみがオンしかつ下段側ではＶ相、Ｗ相のスイッチＶＬ，ＷＬのみがオンした場合のモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを示している。この場合、Ｕ相回路４３Ｕの上段側から給電ライン４２Ｕを介してモータ１９のＵ相巻線１９Ｕにモータ駆動電流Ｉｕが流れ込み、そのモータ駆動電流Ｉｕがモータ１９のＶ，Ｗ相巻線１９Ｖ，１９Ｗに分かれてモータ駆動電流Ｉｖ，Ｉｗになる。なお、給電ライン４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗに実際に流れたモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、電流センサ２９によって検出され、その検出結果に基づいて信号処理回路４４により、モータ駆動電流Ｉｖ，Ｉｕ，Ｉｗがフィードバック制御される。

スイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・のオンオフを切り替える際に、上段側のスイッチＵＨ（ＶＨ，ＷＨ）と、下段側のスイッチＵＬ（ＶＬ，ＷＬ）とが同時にオンして各相回路４３Ｕ（４３Ｖ，４３Ｗ）が短絡状態にならないようにするために、一時的に、全てのスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・がオフ状態になる。このとき、モータ１９のインダクタンス（相巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗ）に蓄えられていた電力が放出されて、モータ駆動回路４３及びモータ１９に回生電流が流れる。具体的には、上述した図３（Ａ）の破線矢印で示したモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れた後に、全てのスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・がオフ状態になると、図３（Ｂ）の破線矢印で示した回生電流が流れる。即ち、その回生電流は、Ｕ相の下段側のスイッチＵＬの寄生ダイオードを通ってＵ相回路４３Ｕの下段側から給電ライン４２Ｕ、モータ１９のＵ相巻線１９Ｕへと流れ込み、そのモータ駆動電流Ｉｕがモータ１９のＶ，Ｗ相巻線１９Ｖ，１９Ｗに分かれ、モータ１９から給電ライン４２Ｖ，４２Ｗを通り、さらに、給電ライン４２Ｖの上段側のスイッチＶＨの寄生ダイオードと、給電ライン４２Ｗの上段側のスイッチＷＨの寄生ダイオードとを通って、昇圧回路９３側に流れる。

信号処理回路４４は、例えば、車速センサ２８等の異常発生時には、モータ駆動回路４３における全てのスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・をオフしてモータ駆動回路４３からモータ１９への給電を停止してから、非常用スイッチ素子５１，５２をターンオフする。ここで、非常用スイッチ素子５１，５２が通電中にターンオフされる事態が生じ得る。具体的には、モータ駆動回路４３とモータ１９とに上記回生電流が通電されている場合、スイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・のオフ時にハンドル１７が操舵されていてモータ１９が発電機として機能している場合、非常用スイッチ素子５１，５２が通電中にターンオフされる事態が生じ得る。また、信号処理回路４４自体が異常によりダウンした場合に、モータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの通電中であっても、非常用スイッチ素子５１，５２が突如としてターンオフされることになる。

さて、通電中に非常用スイッチ素子５１，５２がターンオフされたとき、仮に保護回路５６が無いとすると、各非常用スイッチ素子５１，５２のソース・ドレイン間にスパイク電圧が発生する。また、スパイク電圧は、例えば、モータ駆動回路４３で生成したモータ駆動電流Ｉｖ，Ｉｗがピーク値になっている場合、又は、モータ１９で発電可能な最大の電力により通電される電流がピーク値になっている場合に最大になる。ここで、仮に保護回路５６が無いとすると発生し得る最大のスパイク電圧は、図５に符号Ｖｓｍａｘとして示されている。そして、同図に示すように、本実施形態の各非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧Ｖｆｍａｘは、最大のスパイク電圧Ｖｓｍａｘより小さい値になっている。なお、本実施形態における各非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴの定格電流は、モータ１９の定格電流の２倍程度になっている。その理由は、ハンドル１７が可動範囲の端部に当てられて、電流サンプリングの間に瞬間的に大電流が流れても、その電流はモータ１９の定格電流の２倍以下と考えられるからである。

また、保護回路５６におけるヒューズ５５の容量は、最大のスパイク電圧Ｖｓｍａｘを非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧Ｖｆｍａｘより低下させてから溶断される大きさになっている。なお、本実施形態におけるヒューズ５５の容量は、モータ１９の定格電流の５％程度になっている。また、信号処理回路４４が電流センサ２９の検出結果に基づいてヒューズ５５が溶断されたことを検知する。そして、例えば、車内に備えたウォーニングランプを点灯させてヒューズ５５の交換を促す。

本実施形態の構成に関する説明は以上である。次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の操舵制御装置４０では、通常、車両１０の走行中は、モータ駆動回路４３で生成したモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを非常用スイッチ素子５１，５２を通してモータ１９に通電することでモータ１９を駆動し、操舵を補助する。また、走行中に異常が発生したときには、非常用スイッチ素子５１，５２をオフする。これにより、２相分の給電ライン４２Ｖ，４２Ｗが断絶され、モータ１９における相巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗを一部に含んだ通電可能な閉回路が存在しなくなる。

ここで、例えば、非常用遮断回路５０の配置を変更し、図４（Ａ）に示すように、モータ駆動回路４３と昇圧回路９３との間を連絡する基幹ライン４３Ｚの途中に非常用遮断回路５０を設けたとすると、例えば、モータ駆動回路４３の全てのスイッチ群ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・をオフしたときに、図４（Ａ）の破線で示すように、スイッチＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，・・・の寄生ダイオードを通って昇圧回路９３側に向かう電流を、基幹ライン４３Ｚの途中の非常用遮断回路５０で遮断することができる。ところが、例えば、図４（Ｂ）に示すように、Ｕ相回路４３Ｕにおける上段側スイッチＵＨが破損し、その上段側スイッチＵＨが常時オン状態になると、モータ１９の相巻線１９Ｕ，１９Ｖを一部に含んだ通電可能な閉回路が構成される。これに対し、本実施形態のように非常用遮断回路５０を配置すれば、非常用遮断回路５０に含まれる非常用スイッチ素子５１，５２のオフにより、モータ１９と相巻線１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗを一部に含んだ通電可能な閉回路が完全に排除されてモータ１９の発電抵抗が排除され、異常時における操舵抵抗を低減させることができる。

また、本実施形態の操舵制御装置４０では、非常用スイッチ素子５１，５２がＭＯＳＦＥＴであるから、従来のメカニカルスイッチのように異物を噛み込んで作動しなくなるような事態を防ぐことができる。しかも、非常用スイッチ素子５１，５２が通電中にターンオフされても保護回路５６によってスパイク電圧が緩和又は除去され、非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴの破壊が防がれる。これらにより、異常時にモータ駆動回路４３とモータ１９との間を確実に切り離すことができる。

さて、図５には、非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴのターンオフ時における電圧・電流軌跡が示されている。保護回路５６が無い場合には、図５におけるグラフｇ１に示すように、電圧スパイクＶｍａｘが発生する。ここで、スパイク電圧Ｖｓｍａｘが、非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧Ｖｆｍａｘより大きな場合は、そのＭＯＳＦＥＴは故障する。また、十分な容量のコンデンサと抵抗で構成された一般的なスナバ回路を設けた場合には、図５におけるグラフｇ３の軌跡になり、電圧スパイクが生じなくなり、ＭＯＳＦＥＴは故障しなくなる。しかしながら、この場合、十分な容量のコンデンサが必要になる。これらに対し、コンデンサ５４とヒューズ５５を用いた保護回路５６を設けた場合には、図５におけるグラフｇ２の軌跡になり、保護回路５６に電流が流れ始めるとヒューズ５５が溶断する。このとき電気エネルギーがヒューズ５５の溶断に消費され、スパイク電圧が抑えられる。これにより、スパイク電圧がＶｆｍａｘより小さくなって、ＭＯＳＦＥＴの故障が防がれる。

詳細には、保護回路５６を、例えば、コンデンサと抵抗素子とを直列した一般的な構成とした場合には、非常用スイッチ素子５１，５２のターンオフ後、モータ１９で発電される電力に耐え得る大容量の高価なコンデンサが必要になる。これに対し、本実施形態の操舵制御装置４０に備えた保護回路５６は、コンデンサ５４とヒューズ５５とからなり、そのヒューズ５５が、スパイク電圧にて溶断されるか又はモータ１９で発電される電力により溶断され得るので、非常用スイッチ素子５１，５２のターンオフ後、モータ１９で発電され得る多大な電力をコンデンサ５４が受電せず、比較的小容量の安価なコンデンサを利用することができる。

このように本実施形態によれば、保護回路５６が無い場合には発生するスパイク電圧Ｖｓｍａｘより、非常用スイッチ素子５１，５２としてのＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧Ｖｆｍａｘを小さくすることができるので、比較的安価なＭＯＳＦＥＴを非常用スイッチ素子５１，５２に利用することができる。しかも、保護回路５６をヒューズ５５とコンデンサ５４との直列回路としたので、比較的小容量の安価なコンデンサ５４を保護回路５６に利用することができる。これらにより本実施形態によれば、異常時にモータ駆動回路４３とモータ１９との間を確実に切り離すことが可能な操舵制御装置４０を低コストで提供することができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、図６に示されており、モータ駆動回路４３における全ての給電ライン４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗに非常用遮断回路６０を備えている。各非常用遮断回路６０は、第１実施形態と同様の保護回路５６を、１つの非常用スイッチ素子５９とを並列接続した構造になっている。また、非常用スイッチ素子５９は、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであり、全ての給電ライン４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗの非常用スイッチ素子５９の寄生ダイオード５９Ｄ，５９Ｄ，５９Ｄが、モータ１９に対して同じ向きに配置になっている。具体的には、本実施形態では、非常用スイッチ素子５９としてのＭＯＳＦＥＴのドレインがモータ１９の相回路１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗにそれぞれ接続された構成になっている。その他の構成に関しては、第１実施形態と同様であるので、重複部分に関しては第１実施形態と同一符号を付して重複した説明は省略する。

本実施形態の構成によれば、非常用スイッチ素子５９を全てオフすると、第１実施形態と同様に、モータ１９の３相の相回路１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗを一部に含んだ通電可能な閉回路が存在しなくなり、モータ１９の発電抵抗が排除され、異常時における操舵抵抗を低減させることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態では、ボールネジ機構で筒型のモータ１９と転舵輪間シャフト１３とを連結した所謂ラック電動パワーステアリング装置用の操舵制御装置に本発明を適用した例を示したが、ラックアンドピニオン機構でモータを転舵輪間シャフトに連結したピニオン電動パワーステアリング装置用の操舵制御装置に本発明を適用してもよいし、ステアリングシャフトの途中にモータをギヤ連結したコラム電動パワーステアリング装置用の操舵制御装置に本発明を適用してもよい。

（２）前記第１及び第２の実施形態の非常用スイッチ素子５１，５２，５９は、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであったが、Ｐチャンネル型のＭＯＳＦＥＴであってもよい。

（３）操舵制御装置をケースで覆われたユニットとし、そのケース内に前記した保護回路５６のヒューズ５５を配置してもよいし、ヒューズ５５のみを例えば、車内又はエンジンルームのヒューズボックスに配置して、運転者でも容易にヒューズ交換を行うことができる構成にしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る操舵制御装置を搭載した車両の概念図 操舵制御装置の回路図 モータ駆動回路とモータとの結線を示した回路図 モータ駆動回路とモータとの結線を示した回路図 非常用スイッチ素子のターンオフ時の電圧・電流軌跡 第２実施形態のモータ駆動回路とモータとの結線を示した回路図

符号の説明

１０ 車両
１１ 電動パワーステアリング装置
１９ 操舵アシストモータ
１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗ 相巻線
４０ 操舵制御装置
４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ 給電ライン
４３ モータ駆動回路
４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ 相回路
５１，５２，５９ 非常用スイッチ素子
５１Ｄ，５２Ｄ，５９Ｄ 寄生ダイオード
５４ コンデンサ
５５ ヒューズ
５６ 保護回路
９２ バッテリ（直流電源）
９３ 昇圧回路（直流電源）
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ モータ駆動電流

Claims (3)

1. 車両に搭載された電動パワーステアリング装置の駆動源である操舵アシストモータと直流電源との間にモータ駆動回路を設け、そのモータ駆動回路により前記直流電源の出力からモータ駆動電流を生成して前記操舵アシストモータに通電すると共に、
   前記モータ駆動回路のうち前記操舵アシストモータに接続される給電ライン上に非常用スイッチ素子を設け、異常発生時に前記非常用スイッチ素子をターンオフして前記モータ駆動回路と前記操舵アシストモータとの間を断絶する操舵制御装置において、
   前記非常用スイッチ素子と共に前記操舵アシストモータに並列接続された保護回路を設け、その保護回路が無いと前記非常用スイッチ素子がターンオフした際に発生し得る最大のスパイク電圧より最大許容電圧が小さいＭＯＳＦＥＴで、前記非常用スイッチ素子を構成し、
   前記保護回路は、前記最大のスパイク電圧を前記ＭＯＳＦＥＴの最大許容電圧より低下させてから溶断されかつ前記非常用スイッチ素子のターンオフ後、前記操舵アシストモータにて発電される電力を受けて溶断され得るヒューズと、コンデンサとを直列接続してなることを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記操舵アシストモータは、３相交流モータであり、
   前記モータ駆動回路には、前記直流電源における正負の出力電極の間に並列接続される３つの相回路と、前記各相回路上で直列接続された１対の給電用半導体スイッチ素子とが備えられると共に、前記給電ラインは、前記３つの相回路における前記１対の給電用半導体スイッチ素子の共通接続部分と前記３相交流モータにおける３相の相巻線の端末との間を連絡し、
   前記非常用スイッチ素子は、何れか２相の前記給電ラインのそれぞれに対をなして設けられかつ、それら対をなした前記非常用スイッチ素子としてのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きに配され、
   前記保護回路は、前記１対の非常用スイッチ素子を跨いで前記各給電ラインに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記操舵アシストモータは、３相交流モータであり、
   前記モータ駆動回路には、前記直流電源における正負の出力電極の間に並列接続される３つの相回路と、前記各相回路上で直列接続された１対の給電用半導体スイッチ素子とが備えられると共に、前記給電ラインは、前記３つの相回路における前記１対の給電用半導体スイッチ素子の共通接続部分と前記３相交流モータにおける３相の相巻線の端末との間を連絡し、
   前記非常用スイッチ素子は、３相全ての前記給電ラインにそれぞれに１つずつ設けられかつ、それら全て非常用スイッチ素子としてのＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが前記操舵アシストモータに対して同じ向きに配され、
   前記保護回路は、前記各非常用スイッチ素子を跨いで前記各給電ラインに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。

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